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智能数据采集系统:串口温度监控与Java实现
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更新于2024-06-28
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数据采集系统的设计和实现文档深入探讨了在信息化时代背景下,如何通过集成现代数据采集理论、技术和Java图形用户界面,构建高效且个性化的数据采集平台。该系统的主要目标是为教育或工业环境中的个性化学习或监控提供一种灵活、便捷且精确的服务,允许用户随时随地进行不同类型数据的采集,从而提升工作效率并减少错误。 本文的核心内容集中在串口数据的温度采集上,这是一个Java编程中的关键环节。通过利用DS18B20数字温度传感器,这种高精度的传感器能够实时测量环境温度,而Atmel公司的AT89S51单片机则作为整个系统的核心控制器,负责数据的采集、处理和传输。串口通信技术在此过程中扮演了桥梁角色,使得数据能够在传感器与计算机之间无缝传输。 创新之处在于,作者引入了虚拟仪器技术(Virtual Instrumentation),利用LabVIEW这一强大的软件工具,开发出上位机软件来控制数据采集模块。这不仅简化了操作流程,提高了系统的易用性和灵活性,而且使得数据分析和可视化变得更加直观和实时。通过这种方式,用户可以动态查看温度变化趋势,形成动态曲线,这对于实时监控和决策支持至关重要。 本文详细描述了数据采集系统的设计思路,涵盖了硬件选型(如温度传感器和单片机)、软件开发(如串口通信和虚拟仪器编程)以及实际应用场景(如个性化学习和环境监测)。通过这样的系统,不仅降低了人力成本,提高了数据处理的准确性,也促进了数据驱动的决策过程,具有很高的实用价值。
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第 1 章 引言
1.1
系统的概述
1.1.1
选题的背景
随着计算机技术的飞速发展,新形势的得到来,信息和改变了我们这个社会。
企业在数据的采集、分析各个方面也在悄悄的改变。一个企业的数据采集分析将
是一个很大的工程。如果之使用人工来完成,这将会消耗巨大的资金和时间。但
是,如果将这些交给计算机来完成,无疑将会更快捷,更方便,更安全。
21 世纪的今天,科学技术的发展日新月异,科学技术的进步同时也带动了测
量技术的发展,现代控制设备不同于以前,它们在性能和结构发生了翻天覆地的
变化。我们已经进入了高速发展的信息时代,测量技术是当今社会的主流,广泛
地深入到应用工程的各个领域。 温度是工业、农业生产中常见的和最基本的参数
之一,在生产过程中常需对温度进行检测和监控,采用微型机进行温度检测、数
字显示、信息存储及实时控制,对于提高生产效率和产品质量、节约能源等都有
重要的作用。伴随工业科技、农业科技的发展,温度测量需求越来越多,也越来
越重要。但是在一些特定环境温度监测环境范围大,测点距离远,布线很不方便。
这时就要采用无线方式对温度数据进行采集。
1.1.2
目的和意义
为了实现计算机对生产过程及对象的控制,需要将对象的各种测量参数按照
要求转换成数字信号送入计算机。经计算机运算处理后再再转换成适合于对生产
过程进行控制的量。所以在危机和生产过程之间,必须设置信息的变换和传递通
道。而我们所做的模拟输入通道,主要功能就是随时间变化的模拟输入信号变成
数字信号送入计算机,主要有多路转换器,采样保持器和 A/D 转换器等组成。
该系统主要用于温度检测,实现温度信号的采集,是一个状态反馈系统,并
非动态控制系统。他可以利用放大器实现多个点的温度巡回检测,并在 LED 上显
示当前的温度值和通道号。当温度信号改变时,LED 显示的值也随之改变。
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电子科技大学成都学院课程设计
2
1.2
研究理论基础
1.2.1java
技术介绍
1.java 起源
Java 来自于 1991 年 Sun 公司的一个叫 Green 的项目,其原先的目的是为
家用消费电子产品开发一个分布式代码系统,可以吧 E-mail 发给冰箱、电视机
等家用电器,对它们经行控制。开始,准备采用 C++,但 C++太复杂,安全性差,
最后基于 C++开发了一种新的语言 0aK (Java 的前身),0aK 是一种用于网络的
精巧而安全的语言。
1994 年下半年,Internet 的快速语言发展,促进了 Java 语言研制的进展,
Green 项 目 组 成 员 用 Java 编 制 了 HotJava 浏 览 器 , 触 发 了 Java 进 军
Internet 上受欢迎的开发与编程语言,现已发展成为一种重要的 Internet 平
台。
2.java 的特点
简单性:Java 语言是一种面向对象的语言,它通过提供最基本的方法来完成
指定的任务,程序开发者只需对基本的概念有个初步了解,即可用其编写出适合
于各种情况的应用程序。
安全性:程序运行时,内存由操作系统分配,这样就避免了病毒通过指针侵
入系统。Java 对程序提供了安全管理器,互联网程序是不能随意访问客户端的资
源的,这样可防止病毒的侵入和程序的非法访问。
平台无关性:Java 的平台无关性是指可以在不同的平台上运行。Java 引进
了虚拟机原理,Java 虚拟机是建立在硬件和操作系统之上的,可以对 Java 中的
二进制代码进行解释执行,使得 Java 可以运行在安装了 Java 运行环境的操作系
统上,也就真正实现了"一次编译,到处运行"的特点。
可移植性:指编写的程序可以同时在不同的平台上运行。使用 Java 语言编写
的程序,只要做较少的修改,甚至有时根本不修改就可以在不同平台上运行。
面向对象语言:Java 语言是一种纯面向对象的语言,它的设计集中于对象及
其接口,对象中封装了它的状态变量和相应的方法,实现了模块化和信息的隐藏;
而类的封装性、继承性等特性,使程序代码只需一次编译,就可以通过上述特性
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被反复利用。
多线程:Java 的主要目标之一就是使程序开发者可以交互程序,对一个问题
可以分解成多个任务来执行。
健壮性:Java 语言在伪编译时,做了许多早期潜在问题的检查,并且在运行
时又做了一些相应的检查,它的这种"防患于未然"的手段将许多程序中的错误扼
杀在摇篮之中。
3.java 的开发工具
JBuilder:JBuilder 是 Borland 公司开发的针对 Java 的开发工具,
JBuilder 的核 心 有一 部 分采 用 了 VCL 技 术, 使 得程 序 的条 理 非常 清 晰 。
JBuilder 另一个特点是简化了团队合作。Jbuilder 支持最新的 Java 技术,
包 括 Applets 、 JSP/Servlets 、 JavaBean 以 及 EJB (Enterprise
JavaBeans)的应用。
Eclipse: 中文的翻译为“帕斯菲达,是一种可扩展的开放源代码 IDE。集成
开发环境(IDE)经常将其应用范围限定在“开发、构建和调试”的周期之中。
Eclipse 允许在同一 IDE 中集成来自不同供应商的工具,并实现了工具之间的互
操作性,从而显著改变了项目工作流程,使开发者可以专注在实际的嵌入式目标
上。
JCreator: Jcreator 是一个用于 Java 程序设计的集成开发环境,具有编
辑、调试、运行 Java 程序的功能,是 Java 语言编程开发人员的 IDE 工具。它
为使用者提供了大量强劲的功能,例如: 项目管理、工程模板、代码完成、调试接
口、高亮语法编辑、使用向导以及完全可自定义的用户界面。第一次启动时提示
设置 JavaJDK 主目录及 JDKJavaDoc 目录,软件自动设置好类路径、编译器及
解释器路径,还可以在帮助菜单中使用 JDKHelp。可无限撤销、代码缩进、自动
类库方法提示、按所选智能定位查阅 JavaAPI 文档等功能。采用仿 VS2005 界面
设计,体验感觉更快更好更易用。支持 JSP、Ant、CVS。小巧、易用、美观,是
Java 初级程序员的理想 IDE。
InterlliJ IDEA: IDEA 全称 IntelliJ IDEA,是 Java 语言开发的集
成环境,IntelliJ 在业界被公认为最好的 java 开发工具之一,尤其在智能代
码助手、代码自动提示、重构、J2EE 支持、Ant、JUnit、CVS 整合、代码审查、
创新的 GUI 设计等方面的功能可以说是超常的。
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