哈工大工程软件课程设计_数据采集系统软件设计讲解.docx

Harbin Institute of Technology课程设计（论文）课程名称： 工程软件开发技术 设计题目： 数据采集系统软件设计 姓 名：学 号：目 录第1章需求分析31.1功能分析31.2数据存储41.3数据显示41.4命令发送4第2章概要设计52.1系统整体结构52.2系统工作流程5第3章数采模块详细设计73.1类图73.2时序图83.3测试用例8第1章需求分析本课题需要开发的数据采集与显示软件应该具备的基本功能是采集模拟输入信号，并经过软件数据调理之后进行实时地显示，并将采集到的数据存储到本地。软件可以通过手动设置的方式来选择所要采集信息的试验资源，并自定义需要采集的资源信息，同时用户还可以自定义数据采集的通道数量和采样率范围。1.1功能分析数据采集系统主要功能包括数据采集、回放并为用户提供修改数据采集参数的人机交互界面。用户可自行修改采样频率、采样通道等参数。具体而言，采集数据对外部数据进行采集，同时可进行实时显示；并能够将采集来的数据进行存储以用于进一步的分析、处理或为用户提供回放功能；同时软件还应能够为用户提供选择各种采样参数的人机界面。软件总体框图如图1.1所示。图1.1软件总体框图数据采集卡有4路模拟输入通道，传输速率为50MS/s；使用PCI总线插槽连接上位机。每个模拟数据通道都独自拥有A/D转换器和线性相位抗混叠低通滤波器。用户可通过软件选择所需要采集的通道，并且设定采样通道数、采样率等；并指定数据存储的格式；采集来数据的显示有两种方式：采集数据的图形显示和本地数据文件的输出。1.2数据存储该模块主要完成数据的存储功能，数据将以double型矩阵存储在设备中，以备后期检查、处理和传送。1.3数据显示本软件可将用户采集到的数据以多种形式进行显示（图形显示和表格显示等）。用户通过人机交互界面可以访问数据采集卡采集到并且存在存储器中的数据，将数据直观地通过坐标图或图表等形式显示出来，此时用户可以根据所显示的数据进行分析处理。1.4命令发送用户可以通过操作交互界面提供的空间控制数据采集卡的工作状态、工作模式和工作参数。同时控制采集数据的发送模式和状态。第2章概要设计概要设计的目的是确立软件整体的体系结构，将软件的需求转化为数据结构和软件的系统结构，为接下来的详细设计提供基础和依据。本文设计的基于PCI总线的数据采集系统软件状态图，如图2所示，根据各模块功能，可将其划分为上电初始化、数据采集、数据回放显示、数据存储等四个工作状态。系统启动初始化后，将进入软件系统就绪状态，根据测试人员的操作选择，经发出开始采集、显示、数据存储等操作命令后，将分别进入数据采集、数据显示、数据存储等状态。其中，当数据采集卡缓冲区数据就绪后，将发出就绪中断，回到软件系统就绪状态。同理，当数据存储完毕或数据回放显示操作完毕后，将发出存储就绪或显示就绪信号，回到软件系统就绪状态。此外，当在数据回放显示状态下做出数据捕获操作时，将转入数据存储状态对捕获的数据进行转存操作。2.1系统整体结构图2.1 系统网络结构图系统结构如图2.1所示，其中数据采样/控制装置完成信号调理、A/D转换等功能，由数据采集卡完成。数据由数据采样/控制装置的缓存经PCI总上传到计算机中进行采集、处理与存储。采集到的演示数据与处理后的结果数据均实时图像化显示。2.2系统工作流程系统工作流程图如图2.2所示。系统启动后，首先进行初始化操作。初始化成功后用户可设置采样的具体参数，之后即开始采样工作。采样结束后数据会被存入数据库中。当用户需要时，能将数据库中的数据导出并显示。图2.2 系统工作流程图第3章数采模块详细设计本章详细讨论数采模块的设计方法，并在分析的基础上给出类图、时序图以及软件测试用例。3.1类图根据不同的功能，可分为数据采集模块、用户界面、数据回放模块、数据存储模块四个类。类图如图3.1所示：图3.1系统类图其中的类包括：用户界面类：提供软件的基本接口，包括参数配置接口，运行控制接口，信息获取接口和数据交互接口。通过这些接口，软件可顺利地获得硬件连接状况，模块工作状态，模块工作模式，设备指针和定时器指针的状况。以及初始化环境和功能参数配置等操作。以配置采样率，采样通道，转化电压的最大范围等等。数据回放类：是一个界面类，由运行状态类、采样结果类、存储回放类三个类聚合而成，主要完成对模块运行状态的控制以及数据存储和回放。数据采集类：通过该类的方法实现将采样结果数据进行打包。数据存储类：通过该类将采样得来的数据转化为TXT文件进行存储，或将TXT文件中的存储数据进行数据回放。3.2时序图系统的时序图如图3.2所示，首先由操作者设定采样参数与发送采集命令，数据采样/控制装置接收参数并触发采集动作，采集完成后上传采集的数据给计算机，