公司預(yù)算管理制度設(shè)計(jì)及多路無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

公司預(yù)算管理制度設(shè)計(jì)一、預(yù)算管理組織預(yù)算包括營(yíng)業(yè)預(yù)算、資本預(yù)算、財(cái)務(wù)預(yù)算、籌資預(yù)算，各項(xiàng)預(yù)算的有機(jī)組合構(gòu)成企業(yè)總預(yù)算，也就是通常所說的全面預(yù)算。預(yù)算管理可優(yōu)化企業(yè)的資源配置，全方位地調(diào)動(dòng)企業(yè)各個(gè)層面員工的積極性，是會(huì)計(jì)將企業(yè)內(nèi)部的管理靈活運(yùn)用于預(yù)算管理的全過程，是促使企業(yè)效益最大化的堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（一）預(yù)算管理組織構(gòu)建原則1.高效高效運(yùn)行是預(yù)算管理組織機(jī)構(gòu)設(shè)置的首要原則。所謂高效運(yùn)行就是反饋及時(shí)、反映敏捷、作用有力、生效迅速。預(yù)算，管理組織機(jī)構(gòu)作為預(yù)算管理職能的執(zhí)行主體，其設(shè)置目的在于充分、有效地實(shí)施預(yù)算管理職能。顯然，只有高效運(yùn)行的機(jī)構(gòu)才能保證此目的的實(shí)現(xiàn)。2.適度簡(jiǎn)繁適度的機(jī)構(gòu)設(shè)置是高效運(yùn)行的基礎(chǔ)。龐大、臃腫的機(jī)構(gòu)徒添重復(fù)、無效的管理，必然降低管理效率，甚至可能表面人人管理，實(shí)際人人不管，從而導(dǎo)致管理的混亂;過于簡(jiǎn)單的管理機(jī)構(gòu)，又難以擔(dān)當(dāng)預(yù)算管理的責(zé)任，容易顧此失彼，從而導(dǎo)致管理的低效。簡(jiǎn)繁適度的組織機(jī)構(gòu)，用恰到好處的人員、部門，承擔(dān)恰如其分的管理職能，才能使預(yù)算管理有序而高效的運(yùn)行。當(dāng)然，所謂“適度”是相對(duì)而言的。不同行業(yè)、不同規(guī)模、不同組織管理形式的企業(yè)，具有不同的“度”。3.系統(tǒng)無論是“簡(jiǎn)”是“繁”，預(yù)算管理組織機(jī)構(gòu)都必須系統(tǒng)設(shè)置。預(yù)算管理是一種全面管理，既涉及到全員，又涉及到全過程，而且環(huán)環(huán)相扣，相互影響，交織成密切配合的預(yù)算網(wǎng)。如果其中某一個(gè)環(huán)節(jié)或某一個(gè)方面顧及不到，出現(xiàn)失誤，則會(huì)影響整個(gè)預(yù)算的實(shí)現(xiàn)，并且會(huì)使整個(gè)預(yù)算機(jī)制的運(yùn)行陷入混亂狀態(tài)。4.權(quán)威有力設(shè)置系統(tǒng)的預(yù)算管理組織機(jī)構(gòu)，并非意味著管理權(quán)能均分。由于管理者精力、能力所限，在全面管理的同時(shí)，還必須強(qiáng)調(diào)有力的管理。在管理機(jī)構(gòu)的設(shè)置上則意味著在多數(shù)權(quán)責(zé)下放的前提下，少數(shù)關(guān)鍵權(quán)力必須集中在關(guān)鍵環(huán)節(jié)的核心機(jī)構(gòu)。絕對(duì)集權(quán)或完全分權(quán)的組織機(jī)構(gòu)，都將是缺乏力度的。5.清晰權(quán)責(zé)分明，減少“模糊”地帶，也是組織機(jī)構(gòu)高效運(yùn)行的基本前提。各職能部門之間必須要有明確、清晰的管理權(quán)限和責(zé)任，才能在實(shí)施預(yù)算管理中減少或杜絕“扯皮”。6.經(jīng)濟(jì)提高經(jīng)濟(jì)效益是預(yù)算管理的根本目的，預(yù)算管理組織機(jī)構(gòu)的設(shè)置首先就應(yīng)經(jīng)濟(jì)。也就是說預(yù)算管理職能的實(shí)現(xiàn)還應(yīng)該盡可能發(fā)揮現(xiàn)有人員、機(jī)構(gòu)的作用，除非必須，盡量不另增設(shè)專門機(jī)構(gòu)和人員。（二）預(yù)算管理組織委員會(huì)：預(yù)算管理委員會(huì)是董事會(huì)的一個(gè)專門委員會(huì)。它是預(yù)算管理決策機(jī)構(gòu)，是組織領(lǐng)導(dǎo)公司全面預(yù)算管理的最高權(quán)力組織。（三）預(yù)算管理組織人員：預(yù)算管理委員會(huì)一般由企業(yè)的董事長(zhǎng)或總經(jīng)理擔(dān)任主任委員，吸納企業(yè)內(nèi)各相關(guān)部門的主管（如主管銷售的副總經(jīng)理、主管生產(chǎn)的副總經(jīng)理、主管財(cái)務(wù)的副總經(jīng)理以及預(yù)算管理委員會(huì)秘書長(zhǎng)等人員）為成員。對(duì)預(yù)算管理來說，預(yù)算管理委員會(huì)是最高管理機(jī)構(gòu)。（四）預(yù)算管理組織委員會(huì)職權(quán)：組織有關(guān)人員對(duì)目標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)，審查、研究、協(xié)調(diào)各種預(yù)算事項(xiàng)。預(yù)算管理委員會(huì)主持召開的預(yù)算會(huì)議，由各部門主管參加，是確定預(yù)算目標(biāo)、對(duì)預(yù)算進(jìn)行調(diào)整的主要形式。預(yù)算管理委員會(huì)的主要職責(zé)包括以下幾項(xiàng)：1、制定有關(guān)預(yù)算管理的政策、規(guī)定、制度等相關(guān)文件。2、組織企業(yè)有關(guān)部門或聘請(qǐng)有關(guān)專家對(duì)目標(biāo)的確定進(jìn)行預(yù)測(cè)。3、審議、確定目標(biāo)，提出預(yù)算編制的方針和程序。4、審查各部門編制的預(yù)算草案及整體預(yù)算方案，并就必要的改善對(duì)策提出建議。5、在預(yù)算編制、執(zhí)行過程中發(fā)現(xiàn)部門間有彼此抵觸現(xiàn)象時(shí)，予以必要的協(xié)調(diào)。6、將經(jīng)過審查的預(yù)算提交董事會(huì)，通過后，下達(dá)正式預(yù)算方案。7、接受預(yù)算與實(shí)際比較的定期報(bào)告，在予以認(rèn)真分析、研究的基礎(chǔ)上提出改善的建議。8、根據(jù)需要，就預(yù)算的修正加以審議并作出相關(guān)決定。預(yù)算管理組織的架構(gòu)圖：董事會(huì)預(yù)算管理委員會(huì)監(jiān)事會(huì)總經(jīng)理預(yù)算管理部預(yù)算管理責(zé)任中心投資中心利潤(rùn)中心成本中心二、預(yù)算編制（一）預(yù)算編制的責(zé)任人由公司總經(jīng)理負(fù)責(zé)公司的預(yù)算工作，將預(yù)算工作下發(fā)各個(gè)部門，由各個(gè)部門進(jìn)行預(yù)算，承擔(dān)各自的責(zé)任，各部門編制完成預(yù)算，由財(cái)務(wù)主管和各部門的經(jīng)理進(jìn)行整理匯總，由總經(jīng)理進(jìn)行審核。（二）預(yù)算的原則（1）完整性原則部門預(yù)算編制要體現(xiàn)綜合預(yù)算的思想。各種預(yù)算外資金要嚴(yán)格執(zhí)行收支兩條線的管理，所有收支全部納入預(yù)算的管理。（2）透明性原則部門預(yù)算要體現(xiàn)公平、透明原則。（3）部門參與性原則部門預(yù)算應(yīng)為各單位提供一種規(guī)范的模式，使部門可以將其所有收支情況通過法定預(yù)算的形式進(jìn)行編制和使用。部門應(yīng)根據(jù)部門職能、事業(yè)發(fā)展規(guī)劃制定年度預(yù)算框架。（二）預(yù)算編制的步驟1、預(yù)算前的準(zhǔn)備工作（1）分配任務(wù)，明確分工，嚴(yán)格規(guī)定各自的工作職能，以保證預(yù)算編制任務(wù)的完成。同時(shí)應(yīng)根據(jù)上年度的和本年度的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，綜合考慮各方面的因素，制定本部門辦單位的總體目標(biāo)。（2）對(duì)各預(yù)算單位的各項(xiàng)財(cái)產(chǎn)物資進(jìn)行全面清查登記，對(duì)債權(quán)債務(wù)進(jìn)行認(rèn)真核實(shí)，理清資金來源渠道和支出結(jié)構(gòu)情況，做到賬賬相符，賬實(shí)相符。（3）真是報(bào)告清產(chǎn)核資工作的結(jié)果，對(duì)資產(chǎn)清查中發(fā)現(xiàn)的資產(chǎn)盤盈、盤虧和損失等問題，進(jìn)行相應(yīng)的賬務(wù)處理。2、編制預(yù)算（1）收入預(yù)算各個(gè)部門根據(jù)上年的和今年的經(jīng)營(yíng)狀況，同時(shí)根據(jù)次年的業(yè)務(wù)量、收費(fèi)項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)行根據(jù)相關(guān)因素進(jìn)行增刪減。（2）支出預(yù)算各個(gè)部門根據(jù)上年的和今年的支出情況進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)根據(jù)次年的人員經(jīng)費(fèi)、產(chǎn)品成本、業(yè)務(wù)費(fèi)等其他支出項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)行相關(guān)因素進(jìn)行增刪減。（3）經(jīng)營(yíng)預(yù)算企業(yè)的各部門經(jīng)理和財(cái)務(wù)主管根據(jù)提預(yù)算數(shù)據(jù)，進(jìn)行編制銷售預(yù)算、采購(gòu)預(yù)算、生產(chǎn)預(yù)算等其他預(yù)算。（4）資本預(yù)算企業(yè)的各部門經(jīng)理根據(jù)提交的預(yù)算數(shù)據(jù)進(jìn)行編制投資預(yù)算、籌資預(yù)算和專項(xiàng)預(yù)算等其他預(yù)算。企業(yè)的總經(jīng)理根據(jù)上述的預(yù)算，統(tǒng)籌一下，編制出企業(yè)的現(xiàn)金流量表，預(yù)計(jì)資產(chǎn)負(fù)債表和預(yù)計(jì)利潤(rùn)表。三、預(yù)算審核預(yù)算的審核分為項(xiàng)目審核和制度審核。預(yù)算的項(xiàng)目審核由預(yù)算管理委員會(huì)負(fù)責(zé)，審核程序包括：（1）根據(jù)預(yù)算要求各主管部門負(fù)責(zé)提出預(yù)算項(xiàng)目審核報(bào)告，報(bào)主管公司領(lǐng)導(dǎo)；（2）主管公司領(lǐng)導(dǎo)對(duì)預(yù)算項(xiàng)目審核報(bào)告的內(nèi)容審核后，提交給預(yù)算管理辦公室再上報(bào)預(yù)算委員會(huì)；（3）預(yù)算委員會(huì)召開會(huì)議，聽取主管部門的匯報(bào)，按照公司戰(zhàn)略和重點(diǎn)工作的要求，對(duì)預(yù)算項(xiàng)目進(jìn)行審核；（4）經(jīng)預(yù)算委員會(huì)審核的項(xiàng)目，由各主管部門提交預(yù)算價(jià)格給價(jià)格小組審核；（5）價(jià)格小組負(fù)責(zé)依照公司價(jià)格管理的有關(guān)規(guī)定，對(duì)各項(xiàng)目的預(yù)算價(jià)格進(jìn)行審核，必要時(shí)可聘請(qǐng)有關(guān)專家進(jìn)行論證；（6）經(jīng)價(jià)格小組審核后的預(yù)算，由主管部門報(bào)企管運(yùn)營(yíng)部和財(cái)務(wù)部。預(yù)算的制度審核由預(yù)算管理辦公室負(fù)責(zé)依據(jù)公司已頒布的各項(xiàng)費(fèi)用支出管理規(guī)定的費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行審核，杜絕超標(biāo)準(zhǔn)的費(fèi)用支出；審核程序包括：（1）各主管部門負(fù)責(zé)提出須經(jīng)制度規(guī)定審核的預(yù)算，上報(bào)主管公司領(lǐng)導(dǎo)。（2）主管公司領(lǐng)導(dǎo)對(duì)預(yù)算內(nèi)容審核后，交由預(yù)算管理辦公室對(duì)各項(xiàng)預(yù)算進(jìn)行制度規(guī)定的審核。（3）預(yù)算管理辦公室根據(jù)公司有關(guān)費(fèi)用支出的制度規(guī)定，對(duì)預(yù)算項(xiàng)目進(jìn)行審核。預(yù)算委員會(huì)如果不同意部門的審核，則應(yīng)當(dāng)將各部門編制的預(yù)算報(bào)告返回各個(gè)部門并且更改或重新編制，各個(gè)部門及時(shí)溝通結(jié)局問題。四、預(yù)算執(zhí)行控制預(yù)算執(zhí)行過程中的控制主要有外部控制和自我控制兩種形式。1、外部控制是指預(yù)算執(zhí)行過程中上級(jí)對(duì)下級(jí)的控制;自我控制是指每一責(zé)任單位對(duì)自身預(yù)算執(zhí)行過程的控制。自我控制的好處在于，在預(yù)算編制過程中，各級(jí)責(zé)任部門都有所參與，在預(yù)算執(zhí)行以前對(duì)預(yù)算就已經(jīng)心中有數(shù)，有利于在執(zhí)行過程中發(fā)揮主觀能動(dòng)性。所以，在管理過程中應(yīng)以自我控制為主。預(yù)算目標(biāo)的分解明確了各責(zé)任單位的目標(biāo)和責(zé)任，并使他們擁有了相應(yīng)的權(quán)力，與激勵(lì)制度相配合，把責(zé)、權(quán)、利緊密結(jié)合起來，這樣會(huì)更有利于責(zé)任單位在執(zhí)行過程中對(duì)偏離預(yù)算的不利活動(dòng)進(jìn)行自我糾正，調(diào)動(dòng)責(zé)任單位實(shí)行自我控制的積極性。

2、在利潤(rùn)預(yù)算管理過程中，通常是預(yù)算外的部分嚴(yán)格實(shí)行外部控制，預(yù)算內(nèi)的實(shí)行外部控制與內(nèi)部控制相結(jié)合。對(duì)于一年預(yù)算期來說，具體某個(gè)項(xiàng)目的預(yù)算可以采用總額控制法，允許本月節(jié)余轉(zhuǎn)入下月使用，但總額不能超出預(yù)算，控制過程以實(shí)行自我控制為主;預(yù)算項(xiàng)目間的挪用是要堅(jiān)決控制的，應(yīng)以外部控制為主，這樣才能使預(yù)算活動(dòng)有序而高效地運(yùn)行。

3、在預(yù)算執(zhí)行控制過程中，還應(yīng)注意同時(shí)運(yùn)用項(xiàng)目管理、數(shù)量管理、金額管理和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理等方法。即把預(yù)算內(nèi)容按項(xiàng)目分類，從數(shù)量、金額和與業(yè)務(wù)發(fā)生有關(guān)的部門等方面分別進(jìn)行管理控制，并將預(yù)算方案輸入計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)程序、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)預(yù)算指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制。在計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，利用計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng)(MIS)加強(qiáng)對(duì)預(yù)算執(zhí)行過程的控制，具有較好的輔助管理控制作用。將預(yù)算方案與預(yù)算執(zhí)行結(jié)果輸入該系統(tǒng)，一方面可以起到較好的控制作用，另一方面通過系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，以便于各層次的管理者及時(shí)掌握預(yù)算信息，隨時(shí)檢查預(yù)算執(zhí)行情況。五、企業(yè)預(yù)算管理差異分析預(yù)算差異分析功能應(yīng)服務(wù)于預(yù)算管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，分析的范圍應(yīng)擴(kuò)展到企業(yè)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的各個(gè)層面，分析的主體應(yīng)該包含參與預(yù)算的所有部門，分析流程應(yīng)具準(zhǔn)確性和適用性，從而滿足全面預(yù)算管理指導(dǎo)經(jīng)營(yíng)的需要。全面預(yù)算管理是提高企業(yè)整體管理水平的重要手段，其核心在于對(duì)企業(yè)未來的行動(dòng)進(jìn)行事先安排和計(jì)劃，對(duì)企業(yè)內(nèi)部各單位、部門的各種資源進(jìn)行分配、考核和控制，以使企業(yè)按照既定目標(biāo)行事，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。全面預(yù)算管理的有效作用已被國(guó)內(nèi)企業(yè)廣泛認(rèn)同，不少企業(yè)紛紛實(shí)施了預(yù)算管理。然而，許多實(shí)施預(yù)算管理的企業(yè)組織大量人力投入預(yù)算編制工作，預(yù)算差異分析工作往往被忽略，成為預(yù)算管理的薄弱環(huán)節(jié)，使預(yù)算執(zhí)行和評(píng)價(jià)工作無以支撐，進(jìn)而難以發(fā)揮預(yù)算的控制、激勵(lì)作用，整個(gè)預(yù)算管理變得有名無實(shí)。本文從差異分析實(shí)施的動(dòng)因、主體、流程三方面，對(duì)預(yù)算差異分析作初步探析。（一）預(yù)算差異分析的動(dòng)機(jī)1、輔助預(yù)算的編制決策。在預(yù)算編制中，不同的利益主體會(huì)站在自己的利益角度，提出預(yù)算需求，編報(bào)自己的預(yù)算方案以爭(zhēng)取資源。由于預(yù)算執(zhí)行單位和預(yù)算管理者之間的信息不對(duì)稱，使得預(yù)算編制的決策者面對(duì)振振有辭的需求和方案，顯得無從應(yīng)對(duì)。預(yù)算分析通過對(duì)歷史的預(yù)算方案編報(bào)情況和執(zhí)行情況進(jìn)行深入分析，來判斷各級(jí)預(yù)算部門的本期預(yù)算需求和方案的準(zhǔn)確性、真實(shí)性，從而為預(yù)算編制提供決策依據(jù)，避免在協(xié)調(diào)工作上耗費(fèi)大量的精力。2.保障預(yù)算的實(shí)時(shí)控制。實(shí)際成果與預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)的差異重大，應(yīng)引起企業(yè)管理當(dāng)局重視并審慎調(diào)查，判定差異發(fā)生的原因，以便及時(shí)采取適當(dāng)?shù)某C正措施。3.為預(yù)算調(diào)整提供依據(jù)。預(yù)算調(diào)整的依據(jù)首先來自于預(yù)算分析的結(jié)果。利用全面預(yù)算分析模型，將預(yù)算分析的范圍擴(kuò)展到歷史數(shù)據(jù)的對(duì)比分析、未來結(jié)果的合理判斷等方面來，使得預(yù)算調(diào)整的決策依據(jù)是多維度、多角度的可信分析結(jié)果。4.為預(yù)算考評(píng)提供基礎(chǔ)。沒有考核，預(yù)算工作無法執(zhí)行，預(yù)算管理變得毫無意義。嚴(yán)格考核不僅是為了將預(yù)算指標(biāo)值與預(yù)算的實(shí)際執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行比較，肯定成績(jī)，找出問題，分析原因，改進(jìn)以后的工作，也是為了對(duì)員工實(shí)施公正的獎(jiǎng)懲，以便獎(jiǎng)勤罰懶，調(diào)動(dòng)員工的積極性，激勵(lì)員工共同努力，確保企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)的最終實(shí)現(xiàn)。在企業(yè)管理實(shí)踐中，考核與獎(jiǎng)懲是預(yù)算管理工作的生命線。從上述對(duì)預(yù)算分析在預(yù)算各個(gè)環(huán)節(jié)的功能來看，預(yù)算分析是全面預(yù)算管理非常重要和不可或缺的一個(gè)部分。（二）預(yù)算差異分析的主體從目前的狀況看來，預(yù)算分析工作基本由財(cái)務(wù)部門或預(yù)算部門“一手包辦”，大多僅注重財(cái)務(wù)指標(biāo)對(duì)比分析，而忽略對(duì)市場(chǎng)、質(zhì)量、生產(chǎn)效率等費(fèi)財(cái)務(wù)指標(biāo)的分析，但全面預(yù)算是由各部門共同參與制定的，并以業(yè)務(wù)部門意見為主、財(cái)務(wù)部門或預(yù)算部門意見為輔，由于部門隔閡或信息不對(duì)稱，停留在單純的財(cái)務(wù)預(yù)算差異分析層面的預(yù)算分析，難以適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)管理的需要，預(yù)算分析工作更應(yīng)當(dāng)向業(yè)務(wù)管理層面的分析傾斜，反映企業(yè)戰(zhàn)略實(shí)施和業(yè)務(wù)流程等管理特點(diǎn)。因此，必須將各業(yè)務(wù)、流程部門擴(kuò)大為預(yù)算分析的主體，才能得出準(zhǔn)確、全面的預(yù)算分析結(jié)果。（三）預(yù)算差異分析的流程1、確定預(yù)算分析對(duì)象及分解標(biāo)準(zhǔn)。首先確定差異分析的對(duì)象。適合進(jìn)行差異分析的預(yù)算項(xiàng)目一般都具備以下特點(diǎn)：該項(xiàng)目對(duì)預(yù)算目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)影響重大，該成本動(dòng)因數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確獲得，該費(fèi)用與其動(dòng)因之間有較為確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。其次確定差異分解的標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)算管理委員會(huì)從企業(yè)具體業(yè)務(wù)出發(fā)，制訂主要收入、成本、費(fèi)用項(xiàng)目的差異分解標(biāo)準(zhǔn)，包括：差異分解的程度、差異分解后各細(xì)分項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的責(zé)任部門、各項(xiàng)目差異分解所參照的數(shù)據(jù)來源及收集方式。2、差異計(jì)算與分解。月度預(yù)算執(zhí)行結(jié)束后，由財(cái)務(wù)部門部門根據(jù)收集的信息計(jì)算出各項(xiàng)目的預(yù)算差異，并依據(jù)差異分解標(biāo)準(zhǔn)對(duì)差異進(jìn)行分解，確定差異的責(zé)任部門。根據(jù)不同的差異原因，預(yù)算管理委員會(huì)可以要求相應(yīng)的責(zé)任部門做出差異原因解釋。3、判斷差異重要程度。預(yù)算管理委員會(huì)根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，制定差異重要性標(biāo)準(zhǔn)，并按此標(biāo)準(zhǔn)衡量實(shí)際發(fā)生的預(yù)算差異，確定其中重要的、需由相關(guān)責(zé)任部門做出解釋的差異。差異重要性標(biāo)準(zhǔn)可采取以下形式確定：定量標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)定差異率，即超過某一特定百分比的差異即為重要差異；設(shè)定差異金額，即超過某一設(shè)定金額的差異視為重要差異。定性標(biāo)準(zhǔn)：差異變動(dòng)趨勢(shì)，即連續(xù)若干月持續(xù)增長(zhǎng)的差異視為重要差異；特殊性質(zhì)，即產(chǎn)生未預(yù)期差異、重大錯(cuò)誤數(shù)據(jù)或涉及企業(yè)重大管理缺陷的差異視為重要差異。4、查找重要差異產(chǎn)生的原因。對(duì)于重要差異，由預(yù)算管理委員會(huì)要求各責(zé)任部門對(duì)差異產(chǎn)生的原因進(jìn)行解釋。預(yù)算差異產(chǎn)生的原因很多，通過差異分解只揭示并排除了其中一部分原因，對(duì)預(yù)算差異的全面解釋，需要各責(zé)任部門在差異分解的基礎(chǔ)上，對(duì)其經(jīng)營(yíng)活動(dòng)進(jìn)行深入的、定量的分析，并對(duì)其可控性及在后續(xù)月度可能產(chǎn)生的影響做出判斷。5、針對(duì)差異的相應(yīng)措施。針對(duì)差異分析的結(jié)果采取以下措施：（1）調(diào)整經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，采取相應(yīng)的預(yù)算控制方式。也就是說，由內(nèi)部可控因素引起的不利預(yù)算差異，應(yīng)由對(duì)應(yīng)的責(zé)任部門調(diào)整其經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，采取措施消除差異產(chǎn)生的原因，并盡可能在后續(xù)月度消化已形成的預(yù)算差異。相應(yīng)的預(yù)算控制部門對(duì)上述責(zé)任部門經(jīng)營(yíng)活動(dòng)要加強(qiáng)預(yù)算控制力度。（2）調(diào)整后續(xù)月度的經(jīng)營(yíng)預(yù)算。結(jié)合公司為消除不利差異所作的調(diào)整，由預(yù)算管理委員會(huì)對(duì)初始編定的后續(xù)各期預(yù)算進(jìn)行調(diào)整，以保證在完成年度預(yù)算的目標(biāo)下，月度預(yù)算能夠及時(shí)反映經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的變化，以便于實(shí)施控制與考核。預(yù)算差異分析是全面預(yù)算管理得以有效實(shí)施落實(shí)的重要手段，其功能應(yīng)該服務(wù)于預(yù)算管理的各個(gè)環(huán)節(jié)之中；預(yù)算分析的范圍應(yīng)該超越財(cái)務(wù)報(bào)表，擴(kuò)展到企業(yè)業(yè)務(wù)和經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的各個(gè)層面；預(yù)算分析的主體應(yīng)該包含參與預(yù)算的所有部門；借助科學(xué)的預(yù)算分析流程，可大大提高預(yù)算分析的準(zhǔn)確性和適用性，從而滿足全面預(yù)算管理服務(wù)于企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展、降低企業(yè)管理風(fēng)險(xiǎn)和提高企業(yè)綜合管理水平的需要，使全面預(yù)算管理真正成為企業(yè)管理的利器。六、預(yù)算管理審計(jì)（一）實(shí)行財(cái)務(wù)預(yù)算管理審計(jì)的現(xiàn)實(shí)意義1.企業(yè)財(cái)務(wù)性質(zhì)的轉(zhuǎn)變需要實(shí)施財(cái)務(wù)預(yù)算管理審計(jì)2.預(yù)算管理的程序化要求加強(qiáng)對(duì)財(cái)務(wù)預(yù)算管理的審計(jì)（二）內(nèi)部審計(jì)的獨(dú)特功能有助于加強(qiáng)財(cái)務(wù)預(yù)算管理審計(jì)（1）財(cái)務(wù)預(yù)算管理審計(jì)的現(xiàn)狀企業(yè)推行財(cái)務(wù)預(yù)算管理以來通過加強(qiáng)預(yù)算管理執(zhí)行情況審計(jì)，使得企業(yè)的財(cái)務(wù)預(yù)算管理狀況有了比較明顯的轉(zhuǎn)變，主要表現(xiàn)在：收入和支出結(jié)構(gòu)逐漸趨于合理，資金預(yù)算收支運(yùn)行平穩(wěn)，各類違紀(jì)違規(guī)問題呈逐年下降的趨勢(shì)但是由于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中面臨的不利因素較多，企業(yè)發(fā)展中一些深層次問題依然存在，一定程度上制約了財(cái)務(wù)預(yù)算的執(zhí)行，也使得財(cái)務(wù)預(yù)算管理審計(jì)這個(gè)正常的工作沒有得到更好的實(shí)施，造成我們?cè)趯?shí)際審計(jì)工作中面臨很多的困難，從目前審計(jì)實(shí)踐中看，主要存在以下問題：1.組織形式有待創(chuàng)新2.審計(jì)制度有待建立3.審計(jì)手段有待轉(zhuǎn)變4.審計(jì)內(nèi)容有待完善5.工作機(jī)制有待健全（三）預(yù)算管理審計(jì)思路創(chuàng)新的構(gòu)想1.轉(zhuǎn)變審計(jì)思路2.明確工作職責(zé)3.爭(zhēng)取領(lǐng)導(dǎo)支持4.創(chuàng)新審計(jì)手段（四）公司預(yù)算管理審計(jì)的主要內(nèi)容1.財(cái)務(wù)預(yù)算管理原則審計(jì)2.財(cái)務(wù)預(yù)算控制機(jī)制審計(jì)3.財(cái)務(wù)預(yù)算管理組織體系審計(jì)4.預(yù)算編制審計(jì)5.預(yù)算執(zhí)行審計(jì)6.預(yù)算調(diào)整審計(jì)7.預(yù)算對(duì)比分析8.管理機(jī)制審計(jì)（五）企業(yè)預(yù)算管理審計(jì)應(yīng)把握的原則1.全面性2.先進(jìn)性3.促進(jìn)性4.合作性七、預(yù)算調(diào)整預(yù)算調(diào)整的基本條件：市場(chǎng)環(huán)境，經(jīng)營(yíng)條件，政策法規(guī)發(fā)生重大變化，致使財(cái)務(wù)預(yù)算編制基礎(chǔ)不成立，或者將導(dǎo)致財(cái)務(wù)預(yù)算執(zhí)行結(jié)果產(chǎn)生重大偏差。1.預(yù)算內(nèi)的調(diào)整2.對(duì)于不影響預(yù)算目標(biāo)業(yè)務(wù)，資本預(yù)算，籌資預(yù)算之間的調(diào)整，企業(yè)可按內(nèi)部授權(quán)申請(qǐng)標(biāo)準(zhǔn)制度執(zhí)行，鼓勵(lì)預(yù)算單位執(zhí)行單位及時(shí)采取有效的經(jīng)營(yíng)管理對(duì)策，保證預(yù)算目標(biāo)時(shí)實(shí)現(xiàn)。3.預(yù)算外的調(diào)整由預(yù)算執(zhí)行單位逐級(jí)向企業(yè)預(yù)算委員會(huì)提出書面報(bào)告，闡述預(yù)算執(zhí)行的具體情況，客觀因素變化情況及其對(duì)預(yù)算執(zhí)行造成的影響程度提出調(diào)整幅度。財(cái)務(wù)管理部門對(duì)預(yù)算執(zhí)行單位的預(yù)算調(diào)整，報(bào)告進(jìn)行分析。集中編制企業(yè)年度預(yù)算調(diào)整方案，提交預(yù)算委員會(huì)，企業(yè)董事會(huì)或經(jīng)理辦公室。財(cái)務(wù)管理部門對(duì)與預(yù)算執(zhí)行單位的預(yù)算調(diào)整報(bào)告進(jìn)行審核分析，集中編制企業(yè)年度預(yù)算方案，提交預(yù)算委員會(huì)，企業(yè)董事會(huì)或經(jīng)理辦公室審批然后下達(dá)執(zhí)行。原則1.不可以偏離企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和企業(yè)年度預(yù)算目標(biāo)。2.調(diào)整方案應(yīng)當(dāng)在經(jīng)濟(jì)上可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。3.調(diào)整重點(diǎn)應(yīng)在預(yù)算執(zhí)行中出現(xiàn)的重要的，非正常的，不符合常規(guī)的關(guān)鍵性差異方面。八、預(yù)算考核辦法及實(shí)施細(xì)則總則為促進(jìn)預(yù)算管理、保障預(yù)算有效執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)公司各項(xiàng)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，參照公司《財(cái)務(wù)預(yù)算管理的指導(dǎo)意見》及公司《預(yù)算管理辦法（修訂）》相關(guān)規(guī)定，結(jié)合工作實(shí)際，特制定本辦法。第一條：本辦法適用于公司預(yù)算指標(biāo)考核。第二條：本辦法的考核對(duì)象為公司各部門。第三條：預(yù)算考核遵循以下基本原則：客觀公正、突出重點(diǎn)，指標(biāo)考核。第一章：預(yù)算考核的程序第四條公司預(yù)算考核分為季度考核和年度考核。季度考核主要針對(duì)預(yù)算的日常管理進(jìn)行考核，年度考核主要針對(duì)預(yù)算執(zhí)行情況進(jìn)行考核。第五條預(yù)算管理辦公室每季度末20日內(nèi)進(jìn)行季度考核；每年度終了30日內(nèi)進(jìn)行年度考核，并將考核結(jié)果報(bào)公司預(yù)算管理委員會(huì)審核。第六條預(yù)算管理委員會(huì)對(duì)考核結(jié)果的客觀性、公正性、合理性進(jìn)行復(fù)核，并進(jìn)行審批。第七條預(yù)算管理辦公室將批準(zhǔn)后的季度考核結(jié)果報(bào)企業(yè)發(fā)展部，納入各部門季末次月的績(jī)效考核；將批準(zhǔn)后的年度考核報(bào)人力資源部?jī)冬F(xiàn)獎(jiǎng)懲。第二章考核內(nèi)容及方式第八條公司預(yù)算考核內(nèi)容包括預(yù)算指標(biāo)考核、預(yù)算工作質(zhì)量考核兩個(gè)方面。預(yù)算指標(biāo)考核主要評(píng)價(jià)各部門預(yù)算執(zhí)行情況，重點(diǎn)考核成本費(fèi)用指標(biāo)；預(yù)算工作質(zhì)量考核主要評(píng)價(jià)各部門預(yù)算編制、控制和管理水平。第九條季度考核于每季度結(jié)束后20個(gè)工作日內(nèi)完成，主要目的是通過信息反饋控制和調(diào)節(jié)預(yù)算執(zhí)行偏差，確保年度預(yù)算的最終實(shí)現(xiàn)。部門季度考核包括扣分、加分兩項(xiàng)。部門季度考核扣分計(jì)算方法如下：部門季度考核扣分=Σ部門負(fù)責(zé)人考核扣分+Σ預(yù)算員考核扣分季度考核無扣分者的相對(duì)較優(yōu)部門，綜合考慮各部門季度預(yù)算執(zhí)行情況、預(yù)算管理及分析情況等因素，評(píng)選1-3個(gè)先進(jìn)部門，給部門負(fù)責(zé)人、預(yù)算員加1-2分。第十條年度考核于年度終了后30個(gè)工作日內(nèi)完成，主要是進(jìn)行獎(jiǎng)懲和為下年度的預(yù)算提供依據(jù)。年度考核為百分制，采取日?？己伺c年終考核相結(jié)合的方式評(píng)分，以得分最高者為優(yōu)。部門年度考核得分計(jì)算方法如下：部門年度預(yù)算考核得分=基礎(chǔ)得分+年終考核得分=（100–各季度扣分+季度考核得分）+（部門可控預(yù)算得分+突出節(jié)約事項(xiàng)得分）年終考核得分是對(duì)部門年度預(yù)算執(zhí)行情況的總體評(píng)價(jià)，由財(cái)務(wù)部結(jié)合公司年度總預(yù)算執(zhí)行情況進(jìn)行綜合考量。部門可控預(yù)算得分按照各部實(shí)際執(zhí)行占可控預(yù)算（剔除不可控成本費(fèi)用）的比例、及成本費(fèi)用節(jié)約額進(jìn)行計(jì)算。實(shí)際執(zhí)行占可控預(yù)算比例達(dá)60%以上，按由高到低計(jì)分；60%以下屬執(zhí)行偏低不計(jì)分。突出節(jié)約事項(xiàng)得分是指在預(yù)算執(zhí)行過程中，由非客觀因素形成的突出節(jié)約貢獻(xiàn)、或具有推廣意義的先進(jìn)事項(xiàng)，視部門突出節(jié)約事項(xiàng)的具體情況給予加分。第十一條不可控因素作為特殊情況處理不予扣分。遇自然災(zāi)害、政策調(diào)整等不可抗力因素及其他特殊因素影響預(yù)算執(zhí)行的，各部應(yīng)書面說明原因，于每季度末報(bào)財(cái)務(wù)部核實(shí)確認(rèn)。第十二條公司預(yù)算指標(biāo)按部門下達(dá)，以部門為單位進(jìn)行考核，預(yù)算考核結(jié)果作為各部年度工作業(yè)績(jī)考核的重要依據(jù)。第十三條各部門負(fù)責(zé)人作為預(yù)算管理的第一責(zé)任人，對(duì)本部門預(yù)算考核結(jié)果負(fù)責(zé)。各部門預(yù)算員在職責(zé)范圍內(nèi)，對(duì)本部門預(yù)算考核結(jié)果承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任。‘第十四條公司季度預(yù)算考核部門負(fù)責(zé)人和預(yù)算人員；年度預(yù)算考核部門全體員工。學(xué)位論文誠(chéng)信聲明書本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究（設(shè)計(jì)）工作及取得的研究（設(shè)計(jì)）成果。除了文中加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文（設(shè)計(jì)）中不包含其他人或集體已經(jīng)公開發(fā)表或撰寫過的研究（設(shè)計(jì)）成果，也不包含本人或其他人在其它單位已申請(qǐng)學(xué)位或?yàn)槠渌猛臼褂眠^的成果。與我一同工作的同志對(duì)本研究（設(shè)計(jì)）所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說明并表示了致謝。申請(qǐng)學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）與資料若有不實(shí)之處，本人愿承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）作者簽名：日期：學(xué)位論文知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明書本人完全了解學(xué)校有關(guān)保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，即：在校期間所做論文（設(shè)計(jì)）工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬西安科技大學(xué)所有。學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版。本人允許論文（設(shè)計(jì)）被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨急緦W(xué)位論文（設(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容并將有關(guān)內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密論文待解密后適用本聲明。學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：年月日第1章緒論多路無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)的一種，其主要特征是無線化。隨著人們探索認(rèn)知能力的加強(qiáng)，部分環(huán)境系統(tǒng)對(duì)無線傳輸?shù)囊笾饾u增大。研究數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的無線傳輸化程度，使其更經(jīng)濟(jì)實(shí)用，成為人們迫切的需求。本章從數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用的角度出發(fā)，簡(jiǎn)要介紹了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、生產(chǎn)需求現(xiàn)狀及研究意義，并對(duì)本文的內(nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)要的說明。1.1課題研究背景及意義21世紀(jì)的今天，隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的空前進(jìn)步，帶動(dòng)了數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制設(shè)備開始不同于以前，它們?cè)谛阅芎徒Y(jié)構(gòu)方面發(fā)生了翻天覆地的變化。我們已經(jīng)進(jìn)入了信息高速發(fā)展的時(shí)代，數(shù)據(jù)采集技術(shù)已成為當(dāng)今社會(huì)的主流，廣泛地應(yīng)用到應(yīng)用工程的各個(gè)領(lǐng)域。長(zhǎng)久以來，國(guó)內(nèi)外的知名領(lǐng)域均對(duì)數(shù)據(jù)采集的研究花費(fèi)了巨大的精力，同時(shí)也研究開發(fā)了眾多合宜自己領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集儀或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。IT技術(shù)的全面進(jìn)步不僅為數(shù)據(jù)采集創(chuàng)造了便利，提供了良好的條件，同時(shí)也為其賦予了全新的意義。通過將被測(cè)量的物理對(duì)象經(jīng)過信號(hào)調(diào)理、采樣、量化、編碼、傳輸?shù)炔襟E，然后傳輸?shù)街骺刂破鬟M(jìn)行數(shù)據(jù)的處理或存儲(chǔ)，主控制器由計(jì)算機(jī)組成，計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總核心，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制功能，并加工和處理被采集的數(shù)據(jù)。因此可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的配套設(shè)備被稱作數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS(DataAcquisitionsystem)。與此同時(shí)，由于中國(guó)工業(yè)迅猛的發(fā)展，對(duì)工業(yè)設(shè)備的運(yùn)行狀況的監(jiān)控要求更高。精密的監(jiān)控系統(tǒng)要求運(yùn)行在工作情況良好的環(huán)境之下，其還必須實(shí)現(xiàn)對(duì)距離遠(yuǎn)，工作環(huán)境惡劣，數(shù)據(jù)采集點(diǎn)分布廣以及無人堅(jiān)守的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的功能，如對(duì)風(fēng)電，水利等特殊領(lǐng)域設(shè)備實(shí)行監(jiān)控。如果使用以往的監(jiān)控方式對(duì)這些特殊情況下的設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，會(huì)極大的消耗我們的物力及人力資源，并且取得的成果不佳。面對(duì)以上情況，目前國(guó)內(nèi)以及國(guó)外的主要解決方法是通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)合無線通信的辦法來搭建無線遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)。通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)點(diǎn)的全面覆蓋，數(shù)據(jù)采集及傳輸就會(huì)變得非常簡(jiǎn)單及便利。以往在無線數(shù)據(jù)采集方面使用的主要通信方式主要包括廣域網(wǎng)、無線電臺(tái)、無線集群和GSM短信等，這些通信技術(shù)市場(chǎng)廣，技術(shù)成熟，卻都存在著不小的局限性。而目前釆用的一些新的無線通信方式包括藍(lán)牙、ZigBee、RFID、UWB超寬帶、NFC以及wifi等，這些通信方式的數(shù)據(jù)傳輸速率高，并且價(jià)位適中，適合廣泛推廣。鑒于此，研究一種多路無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并對(duì)此系統(tǒng)硬件和軟件進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，從而研究出一種人機(jī)界面友好，測(cè)量準(zhǔn)確，便于功能擴(kuò)展升級(jí)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。成本低，可靠性高，能滿足極大多數(shù)的工廠生產(chǎn)、煤礦井下監(jiān)測(cè)、地質(zhì)勘測(cè)、氣象水文檢測(cè)等需求，具有極大地市場(chǎng)發(fā)展前景。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是經(jīng)過將數(shù)據(jù)采集器采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行分析、處理、傳輸、顯示、存儲(chǔ)和顯示等步驟。它起源于20世紀(jì)中期，在以往的幾十年里，伴隨著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域各種技術(shù)的飛速發(fā)展，導(dǎo)致了數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域技術(shù)的革新。目前社會(huì)發(fā)展的主流方向是實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的高度信息化。無論在我們的工作還是生活領(lǐng)域均用到了數(shù)據(jù)采集，在勘探石油、大棚種植、交通運(yùn)輸、地震數(shù)據(jù)等各種采集領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛運(yùn)用。大棚數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及小區(qū)智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖1.1和圖1.2所示。圖1.1大棚數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)圖1.2小區(qū)智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、測(cè)控技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)的高速發(fā)展，如今國(guó)外數(shù)據(jù)采集的技術(shù)對(duì)比早期已經(jīng)取得了極大的增長(zhǎng)。通過國(guó)外有關(guān)公司展示的新產(chǎn)品與國(guó)內(nèi)產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比可以看出，如今國(guó)外數(shù)據(jù)采集技術(shù)發(fā)生的主要變化可概括為功能多、體積小和使用方便這三個(gè)方面。自上世紀(jì)80年代末至90年代初，中國(guó)的某些儀表公司已經(jīng)研究開發(fā)出多種各具特色的數(shù)據(jù)采集器，其中SP201、SC247型屬于單通道型，EG3300、YE5938屬于雙通道型，911、902和921型則屬于超小型，同時(shí)還有一些具有特殊功能的型號(hào)，如SMC一9012型，它具有采集靜態(tài)信號(hào)(溫度、壓力、流量)的功能。大型多通道類型的有eM3000系統(tǒng)等。這些數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所配套的軟件包主要囊括了設(shè)備維修管理和基本頻譜分析這兩項(xiàng)，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷的功能。通過近幾年來廣大工礦企業(yè)用戶的現(xiàn)場(chǎng)使用及測(cè)試，證明設(shè)備質(zhì)量卓越，工作安全可靠，性能穩(wěn)定可靠，從各方面開始全面趕超國(guó)外數(shù)據(jù)采集器的發(fā)展水平。1.3課題的主要研究?jī)?nèi)容數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心技術(shù)就是精準(zhǔn)且實(shí)時(shí)的采集監(jiān)測(cè)點(diǎn)范圍內(nèi)的溫度、濕度、電壓、電流、PM2.5值。本論文結(jié)合國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的現(xiàn)狀和市場(chǎng)需求，以溫度、濕度、電壓、電流、PM2.5值為研究對(duì)象，將目前市場(chǎng)上技術(shù)比較成熟的STC12C5A60S2作為控制器，通過12864實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，利用相關(guān)外圍電路進(jìn)行控制，并運(yùn)用C語言編程軟件Keil進(jìn)行控制軟件的編寫，通過CSharp實(shí)現(xiàn)上位機(jī)功能。根據(jù)功能需求，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要進(jìn)行了如下幾個(gè)方面的工作：了解國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，分析國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求情況，精準(zhǔn)定位本次數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方向；對(duì)目前數(shù)據(jù)采集的控制方法進(jìn)行研究，并分析和對(duì)比各種控制方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選定較為理想的控制方案；控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。根據(jù)溫度、濕度、電壓、電流以及PM2.5值的變化范圍和控制精度的要求，選擇適合本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的控制器、電子元器件、芯片以及小型電器裝置，設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)的信號(hào)采集、顯示、鍵盤、報(bào)警、傳輸、控制等電路；控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)的功能以及操作過程，采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法，用C語言編寫程序；焊制電路板，進(jìn)行控制系統(tǒng)的硬件和軟件結(jié)合調(diào)試，最終達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)；將各電路模塊合理地組裝，并進(jìn)行一定的裝飾，按時(shí)完成作品；最后，按照學(xué)校要求，撰寫并提交符合規(guī)范的畢業(yè)論文。1.4本章小結(jié)本章主要描述了本次課題研究背景及意義，并對(duì)目前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)作了詳細(xì)的論述，由此得出本次課題研究的方向和目標(biāo)。同時(shí)，對(duì)本次課題的主要研究?jī)?nèi)容作了詳細(xì)的介紹。第2章總體方案設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)主要通過數(shù)據(jù)采集模塊，在液晶顯示模塊上循環(huán)顯示各路傳感器信號(hào)，然后通過無線模塊將傳感器信號(hào)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，在上位機(jī)上顯示曲線，并設(shè)定上下限實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。2.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)思路根據(jù)系統(tǒng)總的設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)分為兩大模塊：下位機(jī)控制模塊、上位機(jī)控制模塊。下位機(jī)控制模塊分為如下幾個(gè)部分：數(shù)據(jù)采集模塊，報(bào)警模塊，液晶顯示模塊，電源模塊，按鍵模塊，無線數(shù)傳模塊。其中數(shù)據(jù)采集模塊包含了溫濕度采集模塊，電壓采集模塊，電流采集模塊，PM2.5值采集模塊。下位機(jī)控制模塊整體設(shè)計(jì)框圖如圖2.1所示。圖2.1下位機(jī)控制模塊整體設(shè)計(jì)框圖上位機(jī)控制模塊分為如下幾個(gè)部分：無線數(shù)傳模塊，上位機(jī)主控制器，上位機(jī)模塊。上位機(jī)控制模塊整體設(shè)計(jì)框圖如圖2.2所示。圖2.2上位機(jī)控制模塊整體設(shè)計(jì)框圖2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證與比較2.2.1微控制器的選擇根據(jù)本課題的要求，整個(gè)系統(tǒng)中需有一個(gè)主控芯片來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制等操作，所以選擇一個(gè)合適的主控芯片對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來說是至關(guān)重要的，一個(gè)好的主控芯片可以使系統(tǒng)具有良好的工作能力。結(jié)合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要與處理器的性能，提出以下兩種方案進(jìn)行比較分析：方案一：STC89C51微控制器89C51是一種本身自帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓、高性能的CMOS8位微處理器。方案二：STC12C5A60S2微控制器STC12C5A60S2/AD/PWM系列的單片機(jī)是由宏晶科技研發(fā)生產(chǎn)的一款單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，具有高運(yùn)行速度、超低功耗、超強(qiáng)抗干擾等功能的新型的8051單片機(jī)，12系列單片機(jī)的定時(shí)器0/定時(shí)器1與以往的8051系列完全兼容，但速度比之快了8-12倍。芯片內(nèi)部包括了MAX810專用的復(fù)位電路，兩路PWM，自帶8路高速10位模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換(250K/S)，使用于控制電機(jī)，強(qiáng)干擾等精度需求高的場(chǎng)合。 相比較以往8051的系列，12系列的單片機(jī)具備以下優(yōu)點(diǎn)：1、比8051系列單片機(jī)多了兩個(gè)定時(shí)器，帶PWM功能。2、擁有SPI接口。 3、擁有EEPROM。4、擁有1K內(nèi)部擴(kuò)展RAM。5、比8051系列單片機(jī)多一個(gè)串口。6、I/O口可以定義，有四種狀態(tài)。普通I/O口既可作為輸入又可作為輸出。7、中斷優(yōu)先級(jí)有四種狀態(tài)可定義。8、STC12C5A60S2有看門狗。最新的STC12系列的單片機(jī)看門狗寄存器WDT_CONTR的地址位于C1H，并且增加了看門狗復(fù)位標(biāo)志位。STC12系列單片機(jī)看門狗寄存器如表2.1所示。表2.1STC12系列單片機(jī)看門狗寄存器76543210-而以往的STC89系列增強(qiáng)型單片機(jī)看門狗寄存器WDT_CONTR的地址位于E1H，且沒有看門狗復(fù)位標(biāo)志位。其寄存器如表2.2所示表2.2STC89系列單片機(jī)看門狗寄存器76543210-最新12系列的單片機(jī)看門狗在ISP燒錄程序可以在設(shè)置上電復(fù)位后直接啟動(dòng)看門狗，而以往的STC89系列單片機(jī)并沒有這個(gè)功能。因此12系列單片機(jī)的看門狗更加安全可靠。9、I/O口驅(qū)動(dòng)能力不一樣。目前STC12系列單片機(jī)I/O口的灌電流是20mA，因此具有驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，驅(qū)動(dòng)大電流時(shí)，不容易燒壞等特點(diǎn)。而傳統(tǒng)STC89Cxx系列單片機(jī)I/O口的灌電流是6mA，驅(qū)動(dòng)能力弱，無法驅(qū)動(dòng)大電流，所以推薦采用STC12系列。綜合考慮，STC12C5A60S2微控制器無論從運(yùn)行速度、穩(wěn)定性、功耗還是功能等方面較之STC89C51微處理器更加全面可靠。同時(shí)STC12C5A60S2自帶8路10位的AD轉(zhuǎn)換，而本系統(tǒng)采集的部分信號(hào)為模擬信號(hào)，需要經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換才能進(jìn)入主控制器。所以方案二更符合本次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，選擇STC12C5A60S2作為本次系統(tǒng)的主控芯片。2.2.2溫濕度芯片的選擇本系統(tǒng)需要采集多點(diǎn)的溫濕度，以便對(duì)檢測(cè)點(diǎn)范圍內(nèi)的環(huán)境做到有效的掌控。因此溫濕度芯片的選取就是重中之重，合理的選取，能讓系統(tǒng)的成本及效率達(dá)到一個(gè)有效的平衡?？蛇x取的類型如下方案：方案一：DS18b20+集成溫濕度傳感器。芯片內(nèi)部集成了溫度及濕度傳感器，設(shè)計(jì)時(shí)可以略去信號(hào)調(diào)理，模數(shù)轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)，集成傳感器在出廠前已經(jīng)進(jìn)行了標(biāo)定校準(zhǔn)，使其準(zhǔn)確度及精度較高，使用方便，但缺點(diǎn)是成本較高。方案二：集成數(shù)字式溫濕度傳感器。選用成本較低的國(guó)產(chǎn)DHT11等，其優(yōu)點(diǎn)在于，相比方案一，本方案可專用更少的IO口，使系統(tǒng)工作穩(wěn)定，設(shè)計(jì)工作量減少。根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知，本系統(tǒng)不需要較快的響應(yīng)時(shí)間，但對(duì)線性度和穩(wěn)定性等要求高，故選擇線性度較好的數(shù)字式濕度傳感器DHT11作為本次設(shè)計(jì)的傳感器。2.2.3PM2.5模塊的選擇現(xiàn)代社會(huì)，隨著生產(chǎn)生活水平的提高，環(huán)境污染的趨勢(shì)惡化，由此產(chǎn)生的廢棄物也越來越多。由于環(huán)境不斷被污染，一些與之相關(guān)的檢測(cè)指標(biāo)也被提出。如PM2.5。PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5μm的顆粒物，也被稱為可入肺顆粒物。這種顆粒物對(duì)人體有極大的危害。對(duì)于PM2.5值的測(cè)量和預(yù)警，對(duì)我們的生產(chǎn)生活都有重大的意義。因此對(duì)于這個(gè)模塊提供如下兩種方案進(jìn)行選擇： 方案一：GP2Y1050AU0F

GP2Y1050AU0F是日本夏普公司開發(fā)的一種光學(xué)灰塵濃度檢測(cè)傳感器。此傳感器內(nèi)部有成對(duì)腳分布的紅外發(fā)光管和光電晶體管，它們通過光敏原理來進(jìn)行工作。用于檢測(cè)特別細(xì)微的顆粒，如香煙顆粒、細(xì)微灰塵?？赏ㄟ^檢測(cè)輸出脈沖的高度來判斷顆粒濃度。方案二：SDS011

SDS011是諾方激光開發(fā)生產(chǎn)的一種激光灰塵濃度檢測(cè)傳感器，其實(shí)物圖如圖2.3所示。SDS011通過激光檢測(cè)原理來進(jìn)行工作：由特定的激光模塊產(chǎn)生一束特定的激光，當(dāng)顆粒物或灰塵經(jīng)過時(shí)，其信號(hào)會(huì)被靈敏度高的數(shù)字電路模塊檢測(cè)到，然后對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行智能識(shí)別分析從而得到顆粒計(jì)數(shù)和顆粒大小，最后通過專業(yè)的標(biāo)定技術(shù)得到粒徑分布與質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換公式，最終得到跟官方統(tǒng)一的質(zhì)量濃度。從而得出準(zhǔn)確的PM2.5值。該傳感器數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，內(nèi)置風(fēng)扇，數(shù)字化輸出，集成度高。它具有如下四個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1.數(shù)據(jù)準(zhǔn)確：通過激光進(jìn)行檢測(cè)，穩(wěn)定和一致性比較好；2.響應(yīng)快速：場(chǎng)景變換的響應(yīng)時(shí)間小于10秒鐘；3.便于集成：串口輸出（或I/O口輸出可進(jìn)行定制），自帶風(fēng)扇；4.分辨率高：分辨顆粒最小直徑可達(dá)0.3μm。圖2.3SDS011實(shí)物圖通過對(duì)兩個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比選擇，發(fā)現(xiàn)第二個(gè)方案SDS011芯片的測(cè)試準(zhǔn)確度更高，便于集成，但器件費(fèi)用過于昂貴，由于本次設(shè)計(jì)的經(jīng)費(fèi)問題，在能夠滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，我們選擇性價(jià)比更高的GP2Y1050AU0F芯片。2.2.4液晶顯示模塊的選擇為了實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到數(shù)據(jù)在下位機(jī)上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示，本系統(tǒng)需要有以下兩種方案可供選擇：方案一：使用1602液晶顯示屏顯示信息LCD1602能顯示2行共32個(gè)字符，是一種專門用來顯示數(shù)字、字母和符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。其體積較小、功耗較低，可用于袖珍式的儀表或者低功耗的應(yīng)用系統(tǒng)中。但是，LCD1602不能用來顯示漢字和一些圖像等。方案二：使用LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示LED數(shù)碼管分為共陰極數(shù)碼管和共陽極數(shù)碼管，顯示較清晰，成本低，使用簡(jiǎn)單。但顯示較單一，只能顯示數(shù)字和一些簡(jiǎn)單的字符，功耗大，實(shí)際電路較復(fù)雜。方案三：使用12864液晶顯示屏顯示12864液晶為中文漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字，128個(gè)字符及64×256點(diǎn)陣顯示RAM，功耗低、字跡清晰、美觀、顯示信息量大、顯示質(zhì)量高、畫面效果好。由于本系統(tǒng)需要顯示四路溫濕度，電壓電流及PM2.5值以及一些基本信息，顯示量大。所以我們采取方案三作為下位機(jī)液晶顯示模塊。2.2.5按鍵模塊選擇按鍵也是人機(jī)交互中的重要組成部分，我們可以通過按鍵來鍵入控制指令。目前的常用按鍵方案如下：方案一：采用獨(dú)立式鍵盤各個(gè)按鍵相互獨(dú)立，且每一個(gè)按鍵需占用一根I/O口線，通過檢測(cè)該線的高低電平狀態(tài)可以輕易判斷哪個(gè)按鍵被按下，該方法操作速度高，且軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但在按鍵數(shù)量過多時(shí)，易造成I/O口的浪費(fèi)。方案二：采用矩陣式鍵盤矩陣式鍵盤的結(jié)構(gòu)決定了它只需m根行線和n根列線就可以組成m×n個(gè)按鍵的鍵盤，非常適用于按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合。但是矩陣鍵盤多鍵共用的特性導(dǎo)致必須將行、列線信號(hào)配合起來并作適當(dāng)處理才能確定閉合鍵的狀態(tài)，因此軟件編程方面計(jì)較復(fù)雜，導(dǎo)致工作量大?？紤]到本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中所用按鍵較少，因此選擇方案一，即采用獨(dú)立式按鍵，這樣既節(jié)約了單片機(jī)的I/O口，同時(shí)提高了操作速度且軟件編寫較簡(jiǎn)單。2.2.6電源模塊方案一：采用4節(jié)1.5V電池供電采用4節(jié)1.5V電池供電，耗用資源少，但是6V的電壓同時(shí)給單片機(jī)和12864液晶供電，顯示屏亮度較低，有時(shí)甚至出現(xiàn)亂屏不動(dòng)作，效果不好。方案二：采用電源箱供電實(shí)驗(yàn)室的電源箱可提供雙電源，分別給顯示模塊和主控制器模塊供電，其優(yōu)點(diǎn)是可提供穩(wěn)定的5V電源，電流也可自行設(shè)定，但是占用資源過大，并且長(zhǎng)導(dǎo)線不便于移動(dòng)測(cè)量。方案三：使用2節(jié)3.7V電池供電采用2節(jié)3.7V電池給單片機(jī)、12864液晶顯示、無線發(fā)送端nRF24L01供電，另外電腦USB口經(jīng)TTL給主控制器模塊供電，不僅解決了方案一的問題，而且能讓系統(tǒng)完整工作。綜合討論后，最終選擇方案三。 2.2.7電壓電流互感器的選擇電壓互感器，我們選擇的是用電壓互感器DL-PT202D。電壓互感器DL-PT202D體積小，精度高，一致性好，用于電壓與功率精確測(cè)量。電流互感器，我們選擇的是HTTA-226B、5A/5mA電流互感器，體積小，精度高，一致性好，用于電流與功率精確測(cè)量以及電力測(cè)量及保護(hù)。2.2.8無線數(shù)傳模塊的選擇本系統(tǒng)為了模擬惡劣的環(huán)境，數(shù)據(jù)采集點(diǎn)比較分散或者是無人監(jiān)守設(shè)備等情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，所以需要運(yùn)用到無線數(shù)傳模塊對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行無線傳輸。有以下兩種設(shè)計(jì)方案可供選擇：方案一：nRF905nRF905是單片射頻的收發(fā)芯片，工作在433MHz的ISM頻段，芯片集成了頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等模塊，輸出功率及通信頻道可通過程序?qū)崿F(xiàn)配置。芯片能耗較低，當(dāng)以10dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流僅有30mA，接收時(shí)工作電流更低，只有12.5mA，多種低功率工作模式，待機(jī)模式下電流僅為12.5μA，整個(gè)芯片符合節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)。nRF905適合于多種無線通信的場(chǎng)合，如無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、礦井遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)、家庭自動(dòng)化、遙控檢測(cè)、無線門禁系統(tǒng)等。方案二：nRF24L01nRF24L01是由NORDIC生產(chǎn)的一款工作在2.4GHz~2.5GHz的國(guó)際通用ISM免申請(qǐng)頻段GFSK調(diào)制的無線數(shù)傳芯片。它的無線收發(fā)器是由頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型“SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器和解調(diào)器等組成。它的SPI接口可以設(shè)置輸出功率、頻道選擇和協(xié)議。nRF24L01處于工作模式時(shí)電流消耗低：當(dāng)工作在發(fā)射模式下發(fā)射的功率為-6dBm，此時(shí)電流消耗為9mA，接收模式時(shí)電流消耗為12.3mA。處于掉電模式及待機(jī)模式下電流的消耗更低。如果nRF2401A、nRF24L01和nRF24L01+在配置的過程中使用相同的通訊頻率、空中傳輸速率、地址長(zhǎng)度、地址信息、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和CRC校驗(yàn)方式，那么它們就可以實(shí)現(xiàn)相互通訊。它們具有使用簡(jiǎn)單方便、性能穩(wěn)定、低成本等特點(diǎn)。經(jīng)過綜合考慮，方案二更符合本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。2.3本章小結(jié)經(jīng)過反復(fù)論證，本設(shè)計(jì)最終確定了“多路無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)方案，具體如下：本課題設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)STC12C5A60S2控制的多路無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?？刂颇K由單片機(jī)STC12C5A60S2作為控制核心，主要功能模塊有：多路傳感器模塊，報(bào)警模塊，無線數(shù)傳模塊，按鍵模塊，上位機(jī)模塊，顯示模塊等。該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，并在Visual

Studio

6.0開發(fā)環(huán)境下，采用C#編程語言，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示及分析處理。

主要設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：

1.圍繞STC12C5A60S2核心控制器的硬件開發(fā)平臺(tái)，采用雙CPU控制，一端負(fù)責(zé)處理采集的數(shù)據(jù)并發(fā)送，另一端負(fù)責(zé)控制其接收數(shù)據(jù)；2.采用四路溫濕度傳感器DHT11測(cè)量溫濕度、PM2.5傳感器測(cè)量PM2.5值、用DL-PT202D電壓互感器測(cè)量交流電壓、HTTA-226B

5A/5mA

電流互感器測(cè)量交流電流；3.電源部分，選用兩節(jié)3.7V的鋰電池，負(fù)責(zé)給12864、單片機(jī)STC12C5A60S2、發(fā)送端nRF24L01供電，接收端nRF24L01通過電腦的USB口供電；4.下位機(jī)用12864液晶顯示7路數(shù)據(jù)信息，通過上位機(jī)來顯示數(shù)據(jù)歷史曲線、報(bào)警模塊紅燈閃亮報(bào)警；5.在Visual

Studio

6.0開發(fā)環(huán)境下，運(yùn)用C#編程語言，編寫上位機(jī)界面；6.設(shè)計(jì)5個(gè)獨(dú)立按鍵來進(jìn)行選項(xiàng)設(shè)置、進(jìn)入等功能；7.報(bào)警電路采用有源蜂鳴器，當(dāng)某個(gè)模塊測(cè)量值不在閾值之內(nèi)時(shí)，及時(shí)報(bào)警；8.運(yùn)用三端穩(wěn)壓集成電路7805來進(jìn)行正電壓的輸出，運(yùn)用LM1117得到電壓3.3V。上位機(jī)模塊則通過AMS1117來進(jìn)行5V到3.3V的轉(zhuǎn)換；9.必要時(shí)，可焊接兩個(gè)2個(gè)單片機(jī)STC12C5A60S2的最小系統(tǒng)來工作。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總體硬件框圖本系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)分為兩大模塊：下位機(jī)控制模塊、上位機(jī)控制模塊。系統(tǒng)總體硬件框圖如圖3.1所示。圖3.1系統(tǒng)總體硬件框圖3.2下位機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)3.2.1微控制器STC12C5A60S2本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)STC12C5A60S2作為主控芯片。單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖如圖3.2所示。圖3.2STC12C5A60S2單片機(jī)最小系統(tǒng)51系列單片機(jī)型號(hào)極多，但STC公司的1T增強(qiáng)系列具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力，因?yàn)樗粌H和8051的指令以及管腳完全兼容，而且其片內(nèi)具有大容量的程序存儲(chǔ)器且是FLASH工藝的，如本系統(tǒng)使用的STC12C5A60S2單片機(jī)內(nèi)部就自帶高達(dá)60KFLASHROM，在此簡(jiǎn)單介紹一下STC12C5A60S2單片機(jī)的特點(diǎn)：1、增強(qiáng)型的8051CPU，1T(1024G)，單時(shí)鐘/機(jī)器周期；2、工作電壓為5.5-3.5V；3、1280字節(jié)的RAM；4、通用I/O口，復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉。其I/O口可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉模式，強(qiáng)推挽/強(qiáng)上拉模式，僅為輸入/高阻模式，開漏模式。每個(gè)I/O口的驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)20mA，但是對(duì)于整個(gè)芯片來說，不能超過120mA；5、擁有EEPROM功能；6、增加看門狗復(fù)位標(biāo)志位；7、內(nèi)部集成了MAX810專用復(fù)位電路；8、擁有外部掉電檢測(cè)電路；9、時(shí)鐘源：外部高精度的晶體/時(shí)鐘，而內(nèi)部是R/C振蕩器；10、4個(gè)16位定時(shí)器：擁有兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器與傳統(tǒng)8051兼容，16位定時(shí)器T0和T1；11、擁有3個(gè)時(shí)鐘輸出口，可通過T0的溢出在P3.4/T0輸出時(shí)鐘或者是通過T1的溢出在P3.5/T1輸出時(shí)鐘，因?yàn)槠洫?dú)立的波特率發(fā)生器，能于P1.0口輸出時(shí)鐘；12、擁有7路外部中斷I/O口，觸發(fā)方式均為傳統(tǒng)的下降沿中斷或電平觸發(fā)中斷，其中PCA模塊支持上升沿中斷，PowerDown模式可以由外部中斷喚醒，INT0/P3.2，INT1/P3.3，T0/P3.4，T1/P3.5，RxD/P3.0，CCP0/P1.3，CCP0/P1.3；13、擁有2路PWM；14、模數(shù)轉(zhuǎn)換，擁有8路10位精度的ADC，轉(zhuǎn)換速度高到250K/S；15、通用全雙工異步串行口(UART)；16、雙串口，RxD2/P1.2和TxD2/P1.3；17、工作溫度：-40~85℃；18、封裝結(jié)構(gòu)有LQFP-48，LQFP-44，PDIP-40，PLCC四種。STC12C5A60S2單片機(jī)中包含中央處理器(CPU)、程序存儲(chǔ)器(Flash)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(SRAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、UART串口、串口2、I/O接口、高速A/D轉(zhuǎn)換、SPI接口、PCA、看門狗及片內(nèi)R/C振蕩器和外部晶體振蕩電路等模塊。STC12C5A60S2系列的單片機(jī)包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可以稱作一個(gè)片上系統(tǒng)。STC12C5A60S2系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖及管腳定義如圖3.3和表3.1所示。圖3.3STC12C5A60S2單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖表3.1STC12C5A60S2單片機(jī)管腳定義3.2.2溫濕度采集模塊設(shè)計(jì) 溫濕度采集模塊的設(shè)計(jì)主要基于溫濕度傳感器DHT11。DHT11是廣州奧松有限公司研發(fā)生產(chǎn)的一款包含已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度一體化的數(shù)字傳感器。它采用專門的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，從而保證產(chǎn)品具備可靠性與穩(wěn)定性等特點(diǎn)。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，同時(shí)它功耗很低，5V電源電壓下，工作平均最大電流0.5mA。它成為了各類應(yīng)用場(chǎng)合甚至是最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。本次設(shè)計(jì)中我們使用了四個(gè)DHT11，采用并行的連接方式將他們放置于檢測(cè)范圍的四個(gè)邊角，從而得到四路的溫濕度信號(hào)。以此來模擬不同環(huán)境下監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫濕度的變化情況。DHT11封裝圖如圖3.4所示。圖3.4DHT11封裝圖DHT11具有以下特性：供電電壓：3.3~5.5VDC輸出：?jiǎn)慰偩€數(shù)字信號(hào)測(cè)量范圍：濕度20-90%RH，溫度0~50℃測(cè)量精度：濕度+-5%RH，溫度+-2℃分辨率：濕度1%RH，溫度1℃互換性：可完全進(jìn)行互換，長(zhǎng)期穩(wěn)定性：<±1%RH/年同時(shí)DHT11還具有以下的優(yōu)點(diǎn)：（1）可同時(shí)對(duì)溫度和濕度進(jìn)行測(cè)量;（2）可自行進(jìn)行校準(zhǔn)，且輸出量全部是數(shù)字量；（3）低功耗且穩(wěn)定性極佳；（4）可進(jìn)行長(zhǎng)距離的數(shù)據(jù)傳輸；（5）無需其他額外的部件；（6）應(yīng)用電路簡(jiǎn)單，易于搭建。其常用電路圖如圖3.5所示。圖3.5DHT11應(yīng)用電路圖數(shù)字溫濕度傳感器DHT11采用的是單總線數(shù)據(jù)格式。即，單個(gè)的數(shù)據(jù)引腳端就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入和輸出的雙向傳輸。其發(fā)送的數(shù)據(jù)由5Byte或40Bit組成。數(shù)據(jù)分為小數(shù)部分與整數(shù)部分。具體的格式說明如下：一次完整的數(shù)據(jù)信息傳輸為40Bit，高位先出。數(shù)據(jù)的格式：8Bit的濕度整數(shù)部分的數(shù)據(jù)+8Bit的濕度小數(shù)部分的數(shù)據(jù)+8Bit的溫度整數(shù)部分的數(shù)據(jù)+8Bit的溫度小數(shù)部分的數(shù)據(jù)+8Bit的校驗(yàn)和(校驗(yàn)和的數(shù)據(jù)由前四個(gè)字節(jié)相加和所得)。傳感器輸出的數(shù)據(jù)是沒有進(jìn)行編碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)(溫度、濕度、小數(shù)、整數(shù)）之間必須分開來處理。如果，某一次從傳感器中讀出數(shù)據(jù)如下：Byte4Byte3Byte2Byte1Byte00010110100000000000111000000000001001001通過上述的數(shù)據(jù)就可以計(jì)算得到溫度以及濕度的數(shù)值，具體的計(jì)算方法如下：濕度值=Byte4+Byte3=45.0（%RH）；溫度值=Byte2+Byte1=28.0（℃）；校驗(yàn)值=Byte1+Byte2+Byte3+Byte4=73（溫度值+濕度值），（校驗(yàn)正確）；在應(yīng)用的時(shí)候必須要注意：DTH11傳感器進(jìn)行一次通訊的最大時(shí)間值是3ms，而且主機(jī)連續(xù)采樣的時(shí)間間隔必須大于100ms。 3.2.3PM2.5采集模塊設(shè)計(jì)本模塊采用了夏普公司開發(fā)生產(chǎn)的GP2Y1050AU0F傳感器。該傳感器體積較小，重量較輕，易于安裝。5V的輸入電路，導(dǎo)致其信號(hào)便于處理。它的工作原理：由于微?；蛘叻肿釉诠庹障聲?huì)產(chǎn)生光的散射現(xiàn)象，同時(shí)，還會(huì)吸收部分光照的能量。所以當(dāng)一束平行的單色光照射到被測(cè)顆粒場(chǎng)時(shí)，會(huì)因?yàn)轭w粒散射和吸收的影響，使得入射光的光強(qiáng)衰減。通過這種方法可得出入射光通過待測(cè)顆粒場(chǎng)的相對(duì)衰減率。而相對(duì)衰減率的大小能線性的反應(yīng)待測(cè)顆粒場(chǎng)灰塵的相對(duì)濃度。因?yàn)楣鈴?qiáng)的大小和經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換的電信號(hào)強(qiáng)弱成正比，經(jīng)過測(cè)量電信號(hào)就可以輕易得出入射光的相對(duì)衰減率。檢測(cè)原理圖和硬件電路圖如圖3.6、圖3.7所示。GP2Y1050AU0F傳感器的串口輸出參數(shù)為：波特率：2400bit/s；每10ms發(fā)送一個(gè)字節(jié)，共7個(gè)字節(jié)，其中校驗(yàn)位=Vout(H)+Vout(L)+Vref(H)+Vref(L)；數(shù)據(jù)發(fā)送格式如表3.2所示：表3.2數(shù)據(jù)發(fā)送格式起始位Vout(H)Vout(L)Vref（H）Vref（L）校驗(yàn)位結(jié)束位0xaa如：0x01如：0xe0如：0x00如：0x7a如：0x5b0xff數(shù)據(jù)處理：接收的數(shù)據(jù)經(jīng)過公式計(jì)算后便得到Vo的值：Vo=(Vout(H)*256+Vout(L))/1024*5例如：Vout(H)=0x01，轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制為1；Vout(L)=0xe0，轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制為224；則Vo=(1*256+224)/1024*5=2.344V。計(jì)算得到Vo的數(shù)值后，乘以系數(shù)K便可得到灰塵的濃度值：灰塵濃度=K*Vo。圖3.6GP2Y1050AU0F傳感器檢測(cè)原理圖圖3.7硬件電路圖3.2.4電壓電流采集模塊設(shè)計(jì)電壓互感器（Potentialtransformer簡(jiǎn)稱PT，Voltagetransformer也簡(jiǎn)稱VT）的工作原理與一般的變壓器相同，僅在結(jié)構(gòu)型式、所用材料、容量、誤差范圍等方面有所差別，它們均用來變換線路上的電壓。但是變壓器變換電壓的主要目的是為了輸送電能，它要求的容量非常大，因此它的計(jì)算單位通常是千伏安或兆伏安；而電壓互感器變換電壓的主要目的是為了給測(cè)量?jī)x表或繼電保護(hù)裝置供電，它的主要作用用來對(duì)線路電壓、功率和電能進(jìn)行測(cè)量，或者用來保護(hù)當(dāng)線路發(fā)生問題時(shí)線路中的貴重設(shè)備、電機(jī)或者變壓器，因此電壓互感器的容量普遍偏小，它的計(jì)算單位一般是伏安。本次系統(tǒng)中采用了DL-PT202D精密電流型電壓互感器。它的結(jié)構(gòu)參數(shù)和技術(shù)參數(shù)如下圖3.8、表3.3所示。圖3.8電壓互感器結(jié)構(gòu)參數(shù)表3.3電壓互感器技術(shù)參數(shù)型號(hào)DL-PT202D額定輸入電流0~2mA額定輸出電流0~2mA最大輸入電流10mA測(cè)量電壓0~1000V額定點(diǎn)相位差≤15＇直流電阻/DCR110Ω±5%最大負(fù)載≤500Ω（2mA時(shí)）線性度≤0.1%隔離耐壓4KV短時(shí)熱電流20mA外殼材料ABS阻燃材料用途測(cè)量同名端1、3腳同名密封材料環(huán)氧樹脂安裝方式PCB安裝工作溫度-40℃~+70℃電壓互感器實(shí)質(zhì)是一種電壓變換裝置。它能將高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓，方便通過低壓量值來反映高壓量值的變化。它的工作原理：當(dāng)輸入端輸入交流電壓時(shí)，我們?cè)诒粶y(cè)電壓后面串聯(lián)一個(gè)限流電阻R3， 將被測(cè)電壓轉(zhuǎn)換為小于2mA的交流電流輸入到電壓互感器，然后互感器以1：1的輸出交流電流，最后在互感器輸出端并聯(lián)電阻R4從而實(shí)現(xiàn)電壓的采集過程。這樣采集的電壓為交流電，再通過一個(gè)整流橋后并聯(lián)一個(gè)電解電容C13和一個(gè)電阻R5來進(jìn)行阻容濾波，最終就能將采集到的交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流信號(hào)輸入到微控制器中進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和分析。從而實(shí)現(xiàn)了從高電壓到低電壓的隔離和轉(zhuǎn)換測(cè)量。它的應(yīng)用電路圖如圖3.9所示。圖3.9電壓互感器應(yīng)用電路圖電流互感器是一種電流的變換裝置，它的工作原理是：電磁感應(yīng)原理。它能將高壓電流或低壓大電流轉(zhuǎn)換為電壓較低的小電流，以供給儀表和繼電器。電流互感器由兩部分組成：閉合的鐵心和繞組。它的一次側(cè)線圈匝數(shù)較少，需要串聯(lián)在被測(cè)量電流的線路中，因此它通常有線路的全部電流流過，二次側(cè)線圈匝數(shù)較多，串聯(lián)接在測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路中，電流互感器在工作時(shí)，它的二次側(cè)回路始終是閉合的，因此測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)相當(dāng)于短路狀態(tài)。電流互感器是把一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流來使用，二次側(cè)不能開路。電流互感器結(jié)構(gòu)參數(shù)、工作原理、硬件電路圖及技術(shù)參數(shù)如圖3.10、圖3.11、圖3.12和表3.4所示。圖3.10電流互感器結(jié)構(gòu)參數(shù)圖3.11電流互感器工作原理圖圖3.12電流互感器硬件電路圖表3.4電流互感器技術(shù)參數(shù)產(chǎn)品說明HTTA-226B電流輸出型性能指標(biāo)參數(shù)符號(hào)指標(biāo)變比\1000:1額定輸入In0-5A穩(wěn)定輸出Io0-5mA負(fù)載電阻RL100Ω精度等級(jí)ρ0.2級(jí)線性范圍\0-10A相移δ＜20’耐壓Vd3000V/min絕緣強(qiáng)度\1000MΩ/500V/min工作溫度Ta-25℃～+75℃存儲(chǔ)溫度Ts-40℃～+80℃工作頻率F50Hz～60Hz相對(duì)濕度\＜90%外殼材料\環(huán)保阻燃ABS產(chǎn)品特點(diǎn)較高的性價(jià)比，環(huán)保無污染體積較小，精度比較高，線性度好安裝的方式靈活，線性范圍寬主要規(guī)格輸入輸出負(fù)載比差相位差線性范圍5A5mA≤100Ω≤0.2%＜20’0-10A產(chǎn)品應(yīng)用適合于電力網(wǎng)絡(luò)儀表、電量變送器、電流表、測(cè)控裝置等3.2.5按鍵模塊設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)中采用獨(dú)立式鍵盤，鍵盤的主要功能是為了控制12864液晶顯示模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的翻頁，確認(rèn)，退出等操作。其原理是，CPU初始化時(shí)將鍵盤引腳賦值為高電平，在程序中不停對(duì)該鍵位進(jìn)行掃描，在按鍵按下時(shí)，該鍵位端口電平跳變?yōu)榈碗娖剑藭r(shí)CPU便認(rèn)為將有一個(gè)事件被執(zhí)行，該事件可以是程序開發(fā)者賦予的任何事件。本次總共設(shè)計(jì)了5個(gè)按鍵開關(guān)。Key1接控制器的P3.3端口，用來當(dāng)作界面選擇的確認(rèn)按鈕；Key2、Key3、Key4分別接控制器的P3.4端口和P3.5端口以及P3.6端口，分別用來進(jìn)行溫濕度界面選擇、PM2.5界面選擇、電壓電流界面選擇；Key5接控制器的P3.7端口，用于實(shí)現(xiàn)界面的退出功能。按鍵模塊電路如圖3.13所示。圖3.13按鍵模塊電路圖3.2.6電源模塊設(shè)計(jì)本次課題中由于下位機(jī)控制系統(tǒng)中STC12C5A60S2單片機(jī)、PM2.5傳感器、獨(dú)立按鍵、DHT11傳感器、蜂鳴器報(bào)警模塊等需要5V供電，而nRF24L01需要3.3V供電。為了方便統(tǒng)一供電，所以采用2節(jié)3.7V電池經(jīng)過串聯(lián)的方式，然后通過穩(wěn)壓芯片7805將輸入的電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓給系統(tǒng)供電。因?yàn)閚RF24L01的電壓范圍為1.9V~3.6V之間，超過3.6V易燒毀模塊，本系統(tǒng)用電為5v供電，所以采用5v通過穩(wěn)壓芯片LM1117-3.3穩(wěn)壓后輸出3.3v為nRF24L01單獨(dú)供電。系統(tǒng)供電電路及3.3V穩(wěn)壓電路如圖3.14、圖3.15所示。圖3.14系統(tǒng)供電電路圖3.153.3V穩(wěn)壓電路上位機(jī)控制模塊由USB轉(zhuǎn)TTL模塊進(jìn)行5V電壓供電，再經(jīng)過AMS1117芯片將5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V給nRF24L01供電。上位機(jī)控制模塊供電電路如圖3.16所示。圖3.16上位機(jī)控制模塊供電電路3.2.7報(bào)警模塊設(shè)計(jì)報(bào)警模塊分為兩個(gè)部分：下位機(jī)蜂鳴器報(bào)警模塊、上位機(jī)LED報(bào)警模塊。當(dāng)采集的數(shù)值超過設(shè)定的閾值時(shí)，下位機(jī)蜂鳴器模塊發(fā)出報(bào)警信號(hào)，蜂鳴器鳴叫。與此同時(shí)，上位機(jī)LED報(bào)警模塊中相對(duì)應(yīng)的LED燈發(fā)出報(bào)警信號(hào)，從綠色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色。下位機(jī)報(bào)警電路硬件圖如圖3.17所示。當(dāng)P3.1引腳為高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器中有電流流過，發(fā)出響聲，進(jìn)行報(bào)警功能；當(dāng)P3.1引腳為低電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器不工作。上位機(jī)LED報(bào)警模塊如圖3.18所示。圖3.17蜂鳴器報(bào)警電路圖3.18上位機(jī)LED報(bào)警模塊在本次課題中，各模塊報(bào)警上下限設(shè)置如下：溫濕度報(bào)警上限為溫度40℃，濕度40%。PM2.5模塊報(bào)警上限為200。電壓采集模塊報(bào)警上限為36V，電流采集模塊報(bào)警上限為5A。3.2.8液晶顯示模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中選用的液晶顯示模塊是128×64點(diǎn)陣的漢字圖形型液晶顯示模塊。該模塊可顯示漢字及圖形，也可與CPU直接相連，為了提高傳輸速率，本設(shè)計(jì)采用并行的連接方式。其引腳如表3.5所示。表3.5點(diǎn)陣液晶顯示模塊引腳說明引腳名稱方向說明引腳名稱方向說明1VSS-電源負(fù)極11DB4I/O數(shù)據(jù)42VDD-電源正極12DB5I/O數(shù)據(jù)53VO-LCD偏壓輸入13DB6I/O數(shù)據(jù)64RSH/L數(shù)據(jù)/命令選擇端14DB7I/O數(shù)據(jù)75R/WH/L讀/寫控制信號(hào)15PSBH/L并/串行數(shù)據(jù)模式6EH/L使能信號(hào)16NC-空腳7DB0I/O數(shù)據(jù)017RSTH/L復(fù)位端8DB1I/O數(shù)據(jù)118NC-空腳9DB2I/O數(shù)據(jù)219LEDA-背光源正極10DB3I/O數(shù)據(jù)320LEDK-背光源負(fù)極LCD12864基本特性如下：1.供電電壓范圍為+3.0~+5.5V；2.顯示分辨率:128×64點(diǎn)；3.內(nèi)置128個(gè)16×8點(diǎn)陣字符；4.通訊方式：串行、并口可選；5.不需要需片選信號(hào)，可以簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)；6.工作溫度:0℃-+55℃，存儲(chǔ)溫度:-20℃-+60℃。液晶顯示屏與單片機(jī)的并行連接電路如圖3.24所示。由于12是全雙工通信，數(shù)據(jù)傳輸速度較快，而本次系統(tǒng)中需要傳送7路數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳送量大，而12864并行的連接方式比串行的傳輸速率快。因此我們采用并行的連接方式。其電路圖如圖3.19所示。圖3.19顯示模塊電路圖3.2.9無線數(shù)傳模塊設(shè)計(jì)nRF24L01是微功率的無線通訊模塊，采用Nordic公司研究生產(chǎn)的nRF24L01芯片，2.4GHz全球開放ISM頻段，免許可證使用支持六路通道的數(shù)據(jù)接收。最高工作速率可達(dá)2Mbps，125頻道可以滿足多點(diǎn)通信以及跳頻通信的需求，體積小巧輕薄約31mm乘以17mm，高效GFSK調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，因此適用于無線音視頻傳輸、工業(yè)控制領(lǐng)域等需要較大傳輸速率的無線通訊需求。它的基本電氣特性如表3.6所示。表3.6nRF24L01基本電氣特性參數(shù)數(shù)值單位供電電壓1.9～3.6V最大發(fā)射功率0dBm最大數(shù)據(jù)傳輸率2000kbps發(fā)射模式下，電流消耗（0dBm）11.3mA接受模式下電流消耗（2000kbps）12.3mA溫度范圍-40～+85℃數(shù)據(jù)傳輸率為1000kbps下的靈敏度-85dBm掉電模式下的電流消耗900nAnRF2401有四種工作模式：收發(fā)模式、配置模式、空閑模式、關(guān)機(jī)模式。工作模式由CE和寄存器內(nèi)部PWR_UP、PRIM_RX共同控制，其工作模式如下表3.7所示。表3.7nRF24L01工作模式模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存器狀態(tài)接受模式111-發(fā)射模式101數(shù)據(jù)在TXFIFO寄存器中發(fā)射模式101→0停留在發(fā)射模式，直到數(shù)據(jù)發(fā)送完待機(jī)模式II101TXFIFO為空待機(jī)模式I1-0無正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)掉電模式0nRF24L01與為微控制器的硬件電路圖如圖3.27。VCC端接經(jīng)3.3V穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換的3.3V電壓。CE使能發(fā)射或接收接P1.1口，SCK接P1.7口，MISO接P1.6口，CSN接P1.2口，MOSI接P1.5口，微控制器可通過SCK、MISO、CSN、MOSI這幾個(gè)引腳配置nRF24L01。IRQ作為中斷標(biāo)志位接P1.0口。其收發(fā)電路如圖3.20所示

圖3.20nRF24L01收發(fā)電路3.3上位機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)上位機(jī)控制模塊由微控制器STC12C5A60S2、nRF24L01、USB轉(zhuǎn)TTL、5V轉(zhuǎn)3.3V穩(wěn)壓模塊、上位機(jī)組成。3.4本章小結(jié)本章主要介紹了多路無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，對(duì)所采用的硬件元器件做了總體概述并介紹了相關(guān)電路的設(shè)計(jì)。主要包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、溫濕度采集電路、PM2.5采集電路、電壓電流采集電路、系統(tǒng)顯示與按鍵電路、系統(tǒng)報(bào)警電路、系統(tǒng)供電電路、無線數(shù)傳電路。本章所涉及芯片多，電路復(fù)雜，是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)對(duì)于基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來說，上一章的硬件設(shè)計(jì)相當(dāng)于構(gòu)造人的身軀，而本章要介紹的軟件設(shè)計(jì)則相當(dāng)于鑄就人的靈魂，所以，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的重要性就不言而喻了。為了設(shè)計(jì)出功能明確、可讀性強(qiáng)、調(diào)試方便的程序，一般采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的方法。結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)包括三個(gè)層面的工作：自頂向下的設(shè)計(jì)、模塊化編程和結(jié)構(gòu)化編程。具體操作方法是把系統(tǒng)從整體到局部再到細(xì)節(jié)，一層一層分解開來，一直分解到最下層模塊，方便編碼時(shí)為止，所有模塊調(diào)試成功以后，又將各個(gè)模塊聯(lián)調(diào)，最后構(gòu)成一個(gè)整體軟件系統(tǒng)。4.1軟件整體設(shè)計(jì)本次軟件程序設(shè)計(jì)可以把整體兩大部分：下位機(jī)設(shè)計(jì)和上位機(jī)設(shè)計(jì)。下位機(jī)部分又可分解為五個(gè)部分：主程序、溫濕度采集子程序、PM2.5采集子程序、電壓電流采集子程序、顯示子程序、按鍵子程序、無線傳輸子程序。本次程序編寫在KeilμVision4軟件中采用C語言進(jìn)行編寫。兩節(jié)電池供電，開關(guān)按下后，程序開始執(zhí)行。首先硬件進(jìn)行初始化，各個(gè)模塊開始工作。各模塊測(cè)量過程中，不斷對(duì)按鍵進(jìn)行掃描，以獲取輸入信息，根據(jù)掃描得到的信息，調(diào)用相應(yīng)的程序，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能需求。在數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量過程中，無線模塊和報(bào)警模塊發(fā)揮作用。一方面，報(bào)警模塊不斷檢測(cè)測(cè)量的數(shù)據(jù)是否在規(guī)定的閾值之內(nèi)，一旦不在范圍內(nèi)，馬上蜂鳴器報(bào)警。另一方面，無線模塊循環(huán)進(jìn)行，實(shí)時(shí)傳送數(shù)據(jù)，輸送給接收方上位機(jī)顯示。如圖4.1所示：圖4.1主程序流程圖4.2上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)本次上位機(jī)設(shè)計(jì)采用的是微軟公司發(fā)布的一種面向?qū)ο蟮摹⑦\(yùn)行于.NETFramework之上的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言C#。其主要作用是進(jìn)行溫濕度，PM2.5，電壓電流等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，并顯示曲線。若超過閾值，通過LED燈實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。其軟件流程圖如圖4.2所示。圖4.2上位機(jī)軟件流程4.3本章小結(jié)本章主要介紹了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件的總體設(shè)計(jì)。對(duì)系統(tǒng)的主程序流程圖及上位機(jī)軟件流程圖做了簡(jiǎn)要的介紹。第5章系統(tǒng)的調(diào)試、運(yùn)行系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)完成后，就是對(duì)系統(tǒng)的調(diào)試。硬件設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)工作占整個(gè)系統(tǒng)工作量的3/10，而調(diào)試和改進(jìn)工作則占到整個(gè)系統(tǒng)工作量的7/10，所以通常說，電路是不斷調(diào)試出來的，沒有進(jìn)行調(diào)試的設(shè)計(jì)，不能算的上是成功的的設(shè)計(jì)，充其量只不過是復(fù)制別人的成功而已。調(diào)試一般分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試、系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試。調(diào)試的順序?yàn)橄扔布?，后軟件，最后再到系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試。硬件、軟件的調(diào)試方法和程序設(shè)計(jì)方法類似，一般采用模塊化調(diào)試。5.1硬件調(diào)試硬件的調(diào)試是所有調(diào)試的基礎(chǔ)，若硬件調(diào)試不通過，軟件調(diào)試則是無從下手。當(dāng)硬件設(shè)計(jì)從焊接安裝完成之后，馬上就進(jìn)入了硬件調(diào)試的階段。5.1.1硬件調(diào)試的步驟系統(tǒng)硬件調(diào)試是為了確保硬件處于正常的作狀態(tài)，其過程大體分為以下幾個(gè)步驟：1.排除邏輯故障在一些純手工焊接的電路板中，可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)焊、開路、短路等現(xiàn)象。排除問題的首要辦法先將電路板和原理圖認(rèn)真比照，看二者是否一致，尤其要重點(diǎn)檢查芯片的供電系統(tǒng)，以防止電源短路或者極性錯(cuò)誤；其次可以充分利用數(shù)字萬用表來檢測(cè)電路。2.檢查元器件的好壞元器件壞掉有兩個(gè)原因：一個(gè)是元器件買來時(shí)已經(jīng)壞掉;另一個(gè)是由于安裝錯(cuò)誤，造成元器件燒壞。檢查的方法是：一是像二極管、三極管，繼電器之類的元器件可以通過數(shù)字萬用表的通斷檔檢驗(yàn)：二是用相同型號(hào)的元器件替換對(duì)比，判斷其好壞。3.檢查電源在確保電路焊接準(zhǔn)確無誤的情況下，若所上的電極性錯(cuò)誤或幅值過限，也會(huì)造成電路板不能正常工作，甚至燒毀，所以系統(tǒng)上電之前一定要檢查系統(tǒng)的供電電源。4.排查有問題模塊有時(shí)候，每個(gè)模塊調(diào)試無誤后，把所有模塊聯(lián)合起來調(diào)試時(shí)，卻會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)不能正常工作的現(xiàn)象，這時(shí)可以采用模塊替換或去掉的方法排查影響系統(tǒng)的模塊，然后根據(jù)現(xiàn)象再分析出現(xiàn)這種情況的原因，重新完善，再次整體調(diào)試，再次排查，直到不再有問題。5.1.2硬件調(diào)試問題及解決方法。調(diào)試問題1：通過整流和電容濾波后的直流電壓不穩(wěn)定。原因分析：（1）焊接電路有問題。（2）整流濾波前的交流電壓不穩(wěn)定。（3）濾波電路有問題。解決方法及步驟：（1）通過萬用表對(duì)焊接電路進(jìn)行檢驗(yàn)，檢查是否有虛焊。發(fā)現(xiàn)無問題；（2）對(duì)整流濾波前的交流電壓進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)其穩(wěn)定；（3）檢測(cè)濾波電路，發(fā)現(xiàn)濾波電容過小，導(dǎo)致濾波不徹底，加大濾波電容。調(diào)試問題2：GP2Y1050AU0F傳感器不工作。原因分析：（1）傳感器壞了。（2）供電有問題。（3）程序編寫錯(cuò)誤。解決方法及步驟：（1）通過示波器進(jìn)行校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)輸出波形符合標(biāo)準(zhǔn)，排除傳感器損壞的原因；（2）對(duì)傳感器進(jìn)行單獨(dú)供電，發(fā)現(xiàn)傳感器正常工作。由此可推出供電部分出現(xiàn)問題。因?yàn)間p2y1050au0f傳感器的工作電壓是4.8-5.2V，而單片機(jī)為12864供電后電壓只有3.8V，電壓過低導(dǎo)致傳感器無法工作。因此需加上電源模塊為PM2.5傳感器單獨(dú)供電。調(diào)試問題3：蜂鳴器報(bào)警模塊不工作。原因分析：（1）電路焊接錯(cuò)誤。（2）電路設(shè)計(jì)問題，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)能力不夠。解決方法及步驟：運(yùn)用萬用表進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)電路沒有問題。經(jīng)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)12的單片機(jī)驅(qū)動(dòng)能力不夠，必須在報(bào)警電路中加上一個(gè)上拉電阻才行。5.2軟件調(diào)試軟件調(diào)試是整個(gè)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中非常重要的一部分，只有軟件調(diào)試成功，才能將軟件與硬件相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。5.2.1軟件調(diào)試步驟軟件在調(diào)試時(shí)采用模塊化調(diào)試思想，將整個(gè)軟件系統(tǒng)劃分為多個(gè)子功能模塊，對(duì)每一子功能模塊逐個(gè)進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試完成后，再逐個(gè)將不同功能模塊相結(jié)合進(jìn)行調(diào)試，直到將所有模塊全部結(jié)合在一起為止，調(diào)試完成。在軟件調(diào)試過程中遇到問題時(shí)仔細(xì)觀察問題細(xì)節(jié)情況，分析出所有可能導(dǎo)致問題的原因，然后逐一嘗試排除，若仍未找到原因，可逐句分析整個(gè)程序執(zhí)行過程，直到找到問題根源為止。5.2.2軟件調(diào)試問題及解決方法調(diào)試問題1：溫濕度采集顯示0，未采集到數(shù)據(jù)。

原因分析：（1）程序問題；

（2）DHT11已損壞。解決方法與步驟：

（1）更換傳感器，仍然未采集到溫濕度；

（2）檢