系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) - 一種智能型的光電信號(hào)采集分析系統(tǒng)

　　3．7 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　3．7．1 軟件需求分析

　　該自動(dòng)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)旨在提高測(cè)試器件的效率，因此更為直接方便的人機(jī)交互就顯得十分重要。在設(shè)計(jì)語言上，決定使用Delphi 7．O進(jìn)行編程，在界面上可使用Delphi所提供的可視化組件，可以向標(biāo)準(zhǔn)Windows XP風(fēng)格靠攏，運(yùn)用軟件工程的有關(guān)理論，使用戶感到最大的方便。

　　在用戶界面部分，根據(jù)需求，用戶需要一個(gè)用戶友善界面。在界面設(shè)計(jì)上，應(yīng)做到簡(jiǎn)單明了，易于操作，并且要注意到界面的布局，應(yīng)突出的顯示重要以及出錯(cuò)信息。外觀上也要做到合理化，考慮到用戶多對(duì)Windows風(fēng)格較熟悉并且Windows也是使用最廣泛的用戶接口之一，所以采用最新Windows XP系統(tǒng)界面風(fēng)格的用戶接口。

　　3．7．2 軟件流程圖

　　擬定工程文件名：TestSys．exe。需要采集的5種信號(hào)分別為：光照輸出信號(hào)，串?dāng)_信號(hào)，暗噪聲，測(cè)試背景噪聲，背景噪聲。軟件流程圖如圖3所示。

　　3．7．3 軟件設(shè)計(jì)過程簡(jiǎn)述

　　采集模塊軟件的職能是控制三維電機(jī)運(yùn)動(dòng)，找到被測(cè)器件八個(gè)象限的信號(hào)最大值并加以存儲(chǔ)，完成采集過程。

　　首先簡(jiǎn)述采集過程的軟件設(shè)計(jì)。

　　根據(jù)3．2所述測(cè)試對(duì)象的特點(diǎn)，外四象限的光感面較大，實(shí)驗(yàn)表明在很大一個(gè)范圍內(nèi)，測(cè)試返回的數(shù)據(jù)變化程度不大。因此，為了提高效率，將外四象限的采集過程設(shè)計(jì)為先把器件移動(dòng)到估計(jì)點(diǎn)（此估計(jì)點(diǎn)通過大量實(shí)驗(yàn)獲得），然后在估計(jì)點(diǎn)附近做一個(gè)小范圍的掃描找到其附近的一個(gè)最大值作為本次測(cè)試返回?cái)?shù)據(jù)。

　　該小范圍掃描設(shè)計(jì)如下：以估計(jì)點(diǎn)為中心開始進(jìn)行掃描，每步進(jìn)一步（由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)）將執(zhí)行一次檢測(cè)并返回一次測(cè)試數(shù)據(jù)，定義的移動(dòng)步長(zhǎng)是根據(jù)用戶要求的系統(tǒng)靈敏度而設(shè)計(jì)。首先向某一軸方向移動(dòng)，比較每步進(jìn)一步所返回的測(cè)試數(shù)據(jù)，當(dāng)測(cè)試值開始從大變小時(shí)，記錄該測(cè)試點(diǎn)為該軸最大值點(diǎn)。然后以該測(cè)試點(diǎn)為中心進(jìn)行下一軸的測(cè)試，完成x和y軸測(cè)試后，記錄該次測(cè)試的最大值點(diǎn)并且返回示波器讀回的最大值。這種掃描算法簡(jiǎn)稱為十字掃描。事實(shí)上，十字掃描法的可行性是有條件的，條件就是器件必須是沿某一軸呈線性變化，并且最大值惟一。經(jīng)過大量測(cè)試發(fā)現(xiàn)，只要是合格的器件都滿足這一條件，因此十字掃描是可行的。

　　根據(jù)3．2所述測(cè)試對(duì)象的特點(diǎn)，內(nèi)四象限光感面較小，雖然所需要測(cè)量的范圍縮小了，但是與外四象限相比較，難點(diǎn)在于估計(jì)點(diǎn)的選取。經(jīng)過大量測(cè)試發(fā)現(xiàn)，器件的外四象限的一致性很好，也就是說同一批次的器件可以選取相同的估計(jì)點(diǎn)來開始測(cè)量。而器件的內(nèi)四象限的一致性就不是很好，因此不能采取直接定估計(jì)點(diǎn)的方法來測(cè)試內(nèi)四象限的數(shù)據(jù)?？紤]到器件的對(duì)稱性，選擇某一內(nèi)四象限先進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量算法首先是用弓型掃描找出一個(gè)達(dá)到測(cè)試最低標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試點(diǎn)，然后在該點(diǎn)附近進(jìn)行十字掃描，找出該象限的最大值點(diǎn)，然后將此最大值點(diǎn)作為估計(jì)點(diǎn)，利用對(duì)稱性，分別測(cè)試其他三個(gè)內(nèi)四象限的最大值。這里使用的弓型掃描就是沿弓字對(duì)一個(gè)范圍進(jìn)行全面掃描，直到掃描出的數(shù)據(jù)達(dá)到要求才停止掃描。

　　采集模塊的軟件部分的核心就是上述兩種掃描方式，相比較而言，十字掃描具有效率高，可估計(jì)步進(jìn)步數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，而弓型掃描的惟一優(yōu)點(diǎn)是不需要給出估計(jì)掃描初始點(diǎn)。

　　在采集到信號(hào)之后，軟件將完成對(duì)采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。將采集回的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到一個(gè)數(shù)據(jù)庫，由于數(shù)據(jù)較少，處理也比較簡(jiǎn)單，故選擇ACCESS數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫內(nèi)包含十二張基本表。

　　系統(tǒng)在一次自動(dòng)采集完畢之后，會(huì)將采集的數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)的字段中。當(dāng)用戶需要計(jì)算本次測(cè)試的器件是否合格時(shí)，分析模塊中的計(jì)算模塊將會(huì)依次從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用出存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，然后代入計(jì)算某項(xiàng)指標(biāo)所需要的公式，并顯示最后的計(jì)算值。當(dāng)所有指標(biāo)均計(jì)算完畢，用戶需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，可以調(diào)用統(tǒng)計(jì)模塊，統(tǒng)計(jì)模塊包含曲線、圖表、圖形三種統(tǒng)計(jì)方式。

　　最后當(dāng)用戶有打印需求時(shí)，可以調(diào)用打印模塊，將用戶需要指標(biāo)的數(shù)據(jù)打印在用戶自定義的表格中。

　　4 系統(tǒng)的故障診斷

　　系統(tǒng)針對(duì)的是大批量光感器件的測(cè)試，在一次測(cè)試過程中，用戶只需更換器件即可。大批量的測(cè)試對(duì)系統(tǒng)的故障自診斷就有了要求。系統(tǒng)中對(duì)精度要求較高的部分是采集模塊的尋位部分，因此在設(shè)計(jì)過程中，啟動(dòng)軟件時(shí)對(duì)SC300控制箱進(jìn)行自動(dòng)歸位就顯得很有必要。但是，當(dāng)系統(tǒng)經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間未校準(zhǔn)或者經(jīng)過猛烈撞擊之后就會(huì)產(chǎn)生明顯的系統(tǒng)誤差，這種系統(tǒng)誤差是不能通過對(duì)控制箱的復(fù)位來解決的，為了系統(tǒng)的可靠性，設(shè)計(jì)時(shí)在軟件中加入人工設(shè)定設(shè)備參數(shù)，通過人工校正，得出系統(tǒng)誤差，再通過設(shè)定設(shè)備參數(shù)消除這個(gè)誤差。

　　系統(tǒng)軟件的需求調(diào)研中，得知數(shù)據(jù)采集對(duì)運(yùn)行時(shí)間的要求需要有較靈活的反應(yīng)，所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候可以自行設(shè)定數(shù)據(jù)采樣的次數(shù)，采樣的次數(shù)越少，采集數(shù)據(jù)的時(shí)間就越短。系統(tǒng)其他部分沒有特別時(shí)間的要求，不過各模塊都能做出很快速的反應(yīng)。在設(shè)計(jì)過程中，發(fā)現(xiàn)采樣時(shí)間需要和不同的示波器進(jìn)行延遲配合，否則系統(tǒng)會(huì)出錯(cuò)或者響應(yīng)很慢。

　　5 結(jié) 語

　　經(jīng)過大批量光感器件測(cè)試之后，證明本系統(tǒng)具有很高的精度和響應(yīng)速度，測(cè)試時(shí)間縮短了50%，并且使測(cè)試需要的工作人員由兩名減為一名，大大提高了工作效率。另外分析模塊提供的統(tǒng)計(jì)和打印功能也簡(jiǎn)化了工作量，提高了效率。