基于CAN總線的井下多參數監控系統的設計

4 監控系統軟件設計

此系統的軟件設計主要由專家系統、上位人機交互和監控分機子系統組成。其中專家系統以Microsoft Access 2003為開發軟件，大量收集井下需要監測的模擬量參數信息，以供監控主機查詢參考。上位人機交互選用了NI公司的LabWindows／CVI，其界面友好，利用較少的儀器硬件和計算機資源代替了多種高檔數據記錄分析儀器。計算機可以自動分析數據和輸出報表等，大大提高了系統的智能化和測試效率，減少了人為操作誤差對檢測結果的影響，友好的人機交互界面為用戶提供了豐富的功能。

為了使單片機系統具有更好的實時性和代碼的最優化，監控分機系統的軟件設計采用匯編語言編寫。限于篇幅，這里只簡要介紹上位人機交互和監控分機子系統的軟件設計。

4.1 監控分機子系統

程序流程圖如圖4所示。從圖4中可以看出，監控系統能夠實現多種功能，包括多路模擬量A／D采集、數據暫存、液晶顯示、與上位人機交互通信以及開關量輸出等。設計時，采用模塊化思想，簡化了設計，提高了效率。

4.2 監控分機子系統

為了便于代碼復用，虛擬儀器軟件開發采用分層設計，分為主程序控制層、人機交互層、數據處理層和儀器驅動層。

儀器驅動層是針對不同的硬件編制的驅動程序函數庫，完成I／O硬件接口與處理層的連接，是實現高層軟件與硬件無關的重要保證；數據處理層在后臺對用戶的操作進行解析計算，將控制字送給硬件驅動層；同時實現數據的采集控制、信號的分析與處理、數據的管理、標定程序、測試報告生成等；人機交互層完成人機界面交互，響應用戶的操作，實現數據的顯示、與專家系統通信互換信息及報表的打印等功能。主程序控制層用于組織各部分協調工作，共同完成測試任務。該測試軟件中運用了Windows多線程技術，實現了數據采集及處理、數據顯示同時進行。

5 結束語

目前該井下監控系統已經通過驗證。實驗證明其具有特點如下：與同類產品相比，具有精度高、可靠性強、工作性能穩定、成本低廉的特點；采用單片機控制，簡化了測試設備結構，減少了故障環節，提高了工作效率和智能化；測試系統采用10位高精度A／D轉換器和自動數據報表，提高了系統的測控精度，減小了人為隨機誤差；采用虛擬儀器作為人機交互界面，融合了傳統的測試手段和現代計算機技術，提高了測試系統的直觀性和可操作性；系統內部集成了專家系統可通過故障解決方案的實時查詢功能解決問題，在提高效率的基礎上，降低了事故率。