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第1章 数据采集系统概述1

1.1 采集系统总体需求1

1.1.1 需求背景1

1.1.2 虫情采集方式设想1

1.1.3 系统总体设计思路2

1.1.4 采集硬件通用框架模型3

1.2 采集器软硬件设计原则4

1.2.1 系统整体设计的基本原则4

1.2.2 软硬件协同设计5

1.2.3 硬件设计的基本原则6

1.2.4 软件设计的基本原则8

1.3 开发环境及工具的选择9

1.3.1 软硬件开发环境9

1.3.2 常用硬件开发工具9

1.3.3 软件开发工具11

1.3.4 程序设计语言的选择11

1.4 采集系统总体规划设计思路12

1.4.1 采集系统整体规划12

1.4.2 采集板硬件总体规划12

1.4.3 集传感器规划13

1.4.4 采集芯片软硬件规划13

1.4.5 采集系统通信规划14

1.4.6 数据管理服务器规划15

1.4.7 数据库设计规划16

1.4.8 上位机系统总体规划16

1.5 系统的整体架构18

1.5.1 整体架构规划18

1.5.2 系统要达到的目标18

第2章 硬件电路设计分析20

2.1 硬件开发任务20

2.1.1 硬件系统组成21

2.1.2 采集系统工作原理21

2.2 硬件设计思路23

2.2.1 采集板总体架构设计思路23

2.2.2 存储器设计思路27

2.2.3 I/O设备接口电路设计思路29

2.2.4 串口通信电路设计思路30

2.2.5 供电电源设计思路30

2.2.6 硬件电路框图设计32

2.3 MCU微控制器设计与选择34

2.3.1 MSP430单片机电气特性介绍34

2.3.2 MSP430F5438引脚功能分析35

2.3.3 硬件电路设计评估41

2.3.4 MCU外围单元电路设计41

2.4 存储器电路设计45

2.4.1 铁电存储器电路设计45

2.4.2 SD存储卡电路设计45

2.5 I/O设备接口电路设计46

2.5.1 基本输入／输出分析46

2.5.2 传感器状态参数47

2.5.3 模拟电路输入设计48

2.5.4 数字量电路输入设计49

2.5.5 液晶显示与键盘电路输入设计50

2.5.6 无线通信电路设计51

2.5.7 RS-232/RS-485扩展接口电路设计53

2.5.8 开关量输出接口电路设计56

2.6 电源电路的设计57

2.7 电路板设计规则59

2.8 硬件电路的PCB板图绘制62

2.8.1 PCB板图设计的工作流程62

2.8.2 PCB设计技巧与注意事项64

2.8.3 PCB设计原则与抗干扰措施65

2.9 抗干扰技术68

2.10 可靠性设计69

2.10.1 影响可靠性的因素69

2.10.2 可靠性设计技术70

第3章 虫情采集传感器设计74

3.1 传感器开发任务74

3.1.1 虫情采集传感器设计74

3.1.2 高精度虫情传感器设想75

3.2 传感器概述75

3.2.1 传感器的分类75

3.2.2 传感器的性能要求75

3.2.3 传感器选用原则76

3.2.4 常用传感器类型76

3.2.5 虫情采集传感器设计思路77

3.3 虫情传感器设计遐想78

3.3.1 电感式接近开关设计遐想78

3.3.2 扬声器工作原理设计遐想80

3.3.3 光电传感器采集方案80

3.3.4 红外线传感器设计方案81

3.3.5 虫情采集传感器方案选择81

3.4 虫情采集传感器设计83

3.4.1 压电陶瓷虫情采集传感器设计思路83

3.4.2 虫情采集调理原理图设计83

3.4.3 红外线虫情监测原理86

3.5 虫情采集传感器发展趋势89

3.5.1 虫情采集传感器存在问题89

3.5.2 红外光谱原理89

3.5.3 条码技术基础知识90

3.5.4 射频技术90

3.5.5 生物识别技术90

3.5.6 未来虫情采集传感器发展探索91

第4章 采集器芯片程序设计92

4.1 芯片软件开发主要任务92

4.1.1 硬件与芯片固件主要功能92

4.1.2 采集传感器通用算法92

4.1.3 数据通信远程传输模式92

4.1.4 数据与网络连接方式93

4.2 软硬件协同设计93

4.2.1 硬件结构概述93

4.2.2 软件结构设计95

4.2.3 采集板可靠性设计98

4.2.4 采集器固件程序报文格式定义101

4.2.5 采集器固件编程方案选择106

4.2.6 总体设计重点内容106

4.2.7 上位机数据转换流程图及源程序109

4.3 传感器算法111

4.3.1 传感器的静态特性111

4.3.2 A/D转换器的性能指标112

4.3.3 传感器常规技术指标113

4.3.4 传感器基本算法114

4.4 中断服务程序设计116

4.4.1 中断程序概念116

4.4.2 中断程序设计119

4.5 采集系统程序设计120

4.5.1 采集程序设计思路120

4.5.2 采集板初始化子程序123

4.5.3 采集板采集模块子程序125

4.5.4 数据存储127

4.6 数据采集程序设计133

4.6.1 模拟量数据采集程序设计134

4.6.2 数字量采集程序设计138

第S章 采集系统通信整体设计140

5.1 数据传输开发重点任务140

5.1.1 数据传输硬件技术140

5.1.2 数据传输原理140

5.1.3 无线通信技术AT指令140

5.1.4 数据通信整个过程141

5.2 数据通信整体设计思路142

5.2.1 下位机与上位机通信原理142

5.2.2 通信设计要素143

5.3 下位机通信程序设计145

5.3.1 数据通信模块工作原理145

5.3.2 RS-232-C标准串口工作原理145

5.3.3 下位机通信协议149

5.3.4 RS-232串口通信程序初始化149

5.3.5 采集系统无线通信设计152

5.3.6 无线通信模块工作原理157

5.3.7 采集站与上位机数据通信机制158

5.3.8 网络通信设计思路170

5.4 上位机通信程序设计172

5.4.1 上位机串口通信编程方法的选择172

5.4.2 Pcomm主要命令码173

5.4.3 上位机（网络）通信协议174

5.5 采集板子通信程序设计174

5.5.1 无线数传电台设计简述174

5.5.2 ZigBee技术设计思路176

第6章 数据服务器软件设计178

6.1 数据服务器开发任务178

6.1.1 采集数据与网络连接178

6.1.2 数据解析方式178

6.1.3 采集数据与数据库连接178

6.1.4 数据采集参数设置工具开发179

6.2 TCP/IP协议概述179

6.2.1 互连网络层179

6.2.2 IP协议180

6.2.3 ARP协议183

6.3 采集系统报文格式总体说明187

6.3.1 报文格式187

6.3.2 报文交换过程187

6.3.3 编写说明187

6.3.4 报文格式说明189

6.4 数据管理工具设计思路200

6.5 JDBC基本概念208

6.5.1 JDBC框架结构208

6.5.2 JDBC工作原理209

6.5.3 JDBC应用模型210

6.5.4 JDBC连接数据库的方法210

第7章 采集系统数据库设计214

7.1 数据库开发任务214

7.1.1 数据库开发基本任务214

7.1.2 数据库设计的方法214

7.1.3 数据库设计的过程216

7.1.4 实时数据库设计关键技术217

7.1.5 数据库管理系统的软件组成217

7.1.6 java数据库程序开发步骤218

7.2 数据库设计与分析219

7.2.1 数据库设计应考虑的因素220

7.2.2 数据库特殊需求考虑方法221

7.2.3 编写数据字典的重要性222

7.2.4 数据字典的主要任务223

7.2.5 系统数据字典类型和特征224

7.2.6 采集系统数据字典实例225

7.3 系统概念模型设计229

7.3.1 概念结构229

7.3.2 概念结构设计的方法与步骤229

7.3.3 采集系统概念模型设计231

7.4 逻辑模型设计234

7.4.1 E-R图向关系模型的转换235

7.4.2 数据模型的优化235

7.4.3 设计用户子模式237

7.5 数据库物理设计238

7.5.1 数据库的物理设计的内容和方法239

7.5.2 确定数据库的存储结构240

7.5.3 评价物理结构241

7.6 数据库实施243

7.6.1 使用SQL数据字典来构建数据库243

7.6.2 数据库运行和维护阶段246

7.6.3 数据的载入和应用程序的调试246

7.6.4 数据库的试运行247

7.6.5 数据库的维护248

7.7 网络数据库结构模式思考249

7.7.1 C/S模式249

7.7.2 B/S模式249

7.7.3 C/S、B/S架构两者特点的比较250

第8章 上位机应用软件设计252

8.1 上位机软件开发任务252

8.1.1 注册用户登录与权限管理252

8.1.2 采集数据界面显示252

8.1.3 短信预警发布252

8.1.4 上位机应用程序工作任务253

8.1.5 Java Web应用开发核心技术253

8.2 动态网页技术257

8.2.1 动态网页工作原理257

8.2.2 ASP技术特点258

8.2.3 PHP技术特点259

8.2.4 JSP技术特点259

8.2.5 三种动态网页技术比较260

8.3 搭建开发环境262

8.3.1 Java Web开发环境简述262

8.3.2 JDK的安装与配置263

8.3.3 安装与配置Tomcat服务器264

8.3.4 安装与配置SQL Server2008数据库265

8.3.5 安装使用SQLServer图形化工具软件266

8.3.6 Java Web技术概述267

8.4 需求总体架构设计268

8.4.1 上位机软件设计思路268

8.4.2 上位机各个模块接口设计272

8.5 Java Web程序设计279

8.5.1 开发环境279

8.5.2 三层架构思想280

8.5.3 数据访问层的设计280

8.5.4 业务逻辑层的设计284

8.5.5 界面层及实体类的设计293

8.5.6 用户登录程序实现与代码注释（图8-13）296

8.5.7 三层架构实现效果评价299

8.6 预警信息模块设计与实现300

8.7 上位机软件测试311

8.7.1 测试记录、测试报告保存期限311

8.7.2 测试实施311

8.8 系统运行环境的搭建简述312

8.8.1 安装Windows Server 2003企业版312

8.8.2 SQL Server 2005数据库的安装及配置313

8.8.3 Tomcat安装314

8.8.4 架设Web服务器的基本设置方法316

8.8.5 I2S的高级设置316

8.8.6 NETFramework 2.0的安装317

8.8.7 JRL——农田病虫害监测预警系统安装317

8.8.8 系统卸载318

8.8.9 系统运行318

8.8.9 系统配置要求318

8.8.10 常见问题的解决方法319