基于 LabVIEW 的油滴電量測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)

0 引言

隨著測(cè)試技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)日益緊密的結(jié)合，測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域得到了空前的發(fā)展。尤其是基于LabVIEW的新一代虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)，充分利用了計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理速度快、控制能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使測(cè)試系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集、傳送、處理、顯示及存儲(chǔ)等方面突破了以往單一的儀器儀表的限制。LabVIEW 是一個(gè)劃時(shí)代的圖形化編程系統(tǒng)，提供一種全新的程序設(shè)計(jì)方法，它對(duì)被稱(chēng)為“虛擬儀器”的軟件對(duì)象進(jìn)行圖形化的組合操作，其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能可在數(shù)據(jù)采集、測(cè)試分析中起到至關(guān)重要的作用，這就涉及到對(duì)大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢(xún)、調(diào)用等功能。

而大量數(shù)據(jù)的管理又需要通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是Lab-VIEW 本身并不具備數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)功能，因此需要其他輔助的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文以油滴電量測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)為例，利用NI的LabVIEW Database Connectivity Toolkit進(jìn)行編程，完成了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪(fǎng)問(wèn)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢(xún)、更新、修改、刪除等各項(xiàng)功能。

1 LabVIEW訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的多種實(shí)現(xiàn)方式

數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)方式有多種，第一種是利用Visual C++等多種語(yǔ)言編寫(xiě)DLL程序訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，但這種方法需要從底層經(jīng)過(guò)復(fù)雜的編程才能實(shí)現(xiàn)，開(kāi)發(fā)難度大，本文不考慮這一方法;第二種方法是基于第三方軟件通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)LabVIEW 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪(fǎng)問(wèn)。比如，LabSQL工具包就是第三方開(kāi)發(fā)的專(zhuān)門(mén)針對(duì)LabVIEW的一個(gè)開(kāi)源附加工具包，對(duì)基本的數(shù)據(jù)庫(kù)操作功能進(jìn)行二次封裝，能夠完成一般的數(shù)據(jù)庫(kù)操作，但兼容性相對(duì)較差;第三種是利用NI 的附加數(shù)據(jù)庫(kù)接口工具包LabVIEW SQLToolkit進(jìn)行編程來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪(fǎng)問(wèn)。該工具包集成的模塊中包含了大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)操作和訪(fǎng)問(wèn)的功能，易于理解和編程。

LabVIEW SQL Toolkit 又稱(chēng)為L(zhǎng)abVIEW DatabaseConnectivity Toolkit,是專(zhuān)門(mén)用于數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)的附加工具包，它涵蓋了數(shù)據(jù)庫(kù)操作的所有功能，集成了一系列功能模塊，這些模塊封裝了數(shù)據(jù)庫(kù)的大多數(shù)操作和一些高級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)功能。其主要的功能包括：

(1)支持ADO所支持的所有數(shù)據(jù)庫(kù)引擎;

(2)支持所有與ODBC 或OLE DB 兼容的數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)程序;

(3)與SQL兼容;

(4)可以將數(shù)據(jù)庫(kù)中Column Values 的數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)LabVIEW Database Connectivity Toolset 的數(shù)據(jù)類(lèi)型，進(jìn)一步增強(qiáng)了它的可移植性。

基于LabVIEW SQL Toolkit 的豐富功能及諸多優(yōu)點(diǎn)，本文選擇使用LabVIEW SQL Toolkit 來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作。

2 應(yīng)用實(shí)例

本文以油滴電量測(cè)試系統(tǒng)作為基于LabVIEW的數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)的應(yīng)用實(shí)例。油滴電量測(cè)試系統(tǒng)分為上位機(jī)和下位機(jī)2 部分，分別承擔(dān)總控平臺(tái)和測(cè)試終端的作用，總體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.該系統(tǒng)具有參數(shù)采集、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)分析等功能。下位機(jī)采用的是油滴儀、計(jì)時(shí)器、噴霧器等儀器進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊將數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，上位機(jī)是采用LabVIEW 2010圖形化編程平臺(tái)設(shè)計(jì)，將下位機(jī)傳送來(lái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析與管理。

基于LabVIEW 的總控臺(tái)由3部分組成：命令發(fā)送、總體進(jìn)度顯示、某一測(cè)試終端的詳細(xì)數(shù)據(jù)顯示。與第二和第三項(xiàng)功能相適應(yīng)，需要對(duì)各個(gè)測(cè)試終端的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理。

軟件設(shè)計(jì)中，利用LabVIEW SQL Toolkit 對(duì)Micro-soft Access 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行添加、修改、更新、刪除、查詢(xún)和分析，實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理功能。系統(tǒng)總體流程為：下位機(jī)采集數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在FLASH中，待上位機(jī)發(fā)送“數(shù)據(jù)接收”命令，下位機(jī)將依次把數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，上位機(jī)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在名為“測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)”的Microsoft Ac-cess 的數(shù)據(jù)庫(kù)中，操作人員通過(guò)“歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)”或“圖像顯示歷史數(shù)據(jù)”功能模塊，查詢(xún)或分析某一顆油滴的測(cè)試數(shù)據(jù)。而操作人員在進(jìn)入此系統(tǒng)前需要注冊(cè)或登錄操作，在這里的登錄系統(tǒng)中同樣需要數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、匹配操作，需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。圖2為系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示的程序前面板。

軟件具體功能包括：一是將操作員編號(hào)、測(cè)試儀地址、測(cè)試電壓、油滴運(yùn)動(dòng)時(shí)間等基本數(shù)據(jù)添加到Micro-soft Access數(shù)據(jù)庫(kù);二是對(duì)Microsoft Access 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢(xún)、修改、更新、刪除錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.1 建立數(shù)據(jù)源

LabVIEW 數(shù)據(jù)庫(kù)工具包只能操作數(shù)據(jù)庫(kù)，不能創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，所以必須借助第三方數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，本文采用Access來(lái)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)。因?yàn)槲闹械臄?shù)據(jù)庫(kù)范例是油滴電量測(cè)試實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)油滴電量測(cè)試系統(tǒng))，所以建立一個(gè)名為“測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)。 mdb”的數(shù)據(jù)庫(kù)文件。

然后是建立于數(shù)據(jù)庫(kù)的鏈接。在利用LabVIEW 數(shù)據(jù)庫(kù)工具包操作數(shù)據(jù)庫(kù)之前，需要先建立數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接。

鏈接數(shù)據(jù)庫(kù)的方法有2 種：利用ODBC(Open DatabaseConnectivity)技術(shù)鏈接數(shù)據(jù)庫(kù)和利用Active 數(shù)據(jù)對(duì)象ADO(ActiveX Data Objects)技術(shù)鏈接數(shù)據(jù)庫(kù)。

使用ODBC API 函數(shù)時(shí)，需要?jiǎng)?chuàng)建數(shù)據(jù)源名DSN(Data Source Names)才能鏈接到實(shí)際數(shù)據(jù)庫(kù)。因此需要考慮移植問(wèn)題，當(dāng)代碼發(fā)布到其他機(jī)器上時(shí)，要手動(dòng)為其重新建立一個(gè)DSN.此外，Microsoft設(shè)計(jì)的ODBC標(biāo)準(zhǔn)只能訪(fǎng)問(wèn)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)于非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)則無(wú)能為力。而ADO 是Microsoft 提出的應(yīng)用程序接口(API)，用以訪(fǎng)問(wèn)關(guān)系型或非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。

ADO使用通用數(shù)據(jù)鏈接UDL(Universal Data Link)來(lái)獲得數(shù)據(jù)庫(kù)信息，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的鏈接[6].

本文使用的是利用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)象ADO(ActiveXData Objects)技術(shù)鏈接數(shù)據(jù)庫(kù)。在“測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)。mdb”

所在的文件夾下點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵→新建→Microsoft DataLink,并命名為“測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接。udl”.或者通過(guò)另一種方法來(lái)建立。udl文件，在測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)。mdb所在的文件夾下點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵→新建→文本文檔，并命名為“測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接。txt”,再將其后綴改為“.udl”即可。雙擊“測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接。udl”,打開(kāi)數(shù)據(jù)鏈接屬性對(duì)話(huà)框，在提供程序選項(xiàng)卡中選擇Microsoft Jet 4.0 OLE DB Provide.

在接下來(lái)的鏈接選項(xiàng)卡中，選擇已經(jīng)建立好的數(shù)據(jù)庫(kù)文件，然后單擊“測(cè)試鏈接(T)”按鈕，就會(huì)鏈接成功。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)操作

鏈接上數(shù)據(jù)庫(kù)之后，就可以對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作了。

對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作主要有創(chuàng)建表格、刪除表格、添加記錄、查詢(xún)記錄等。本文主要介紹添加記錄、刪除記錄、查詢(xún)記錄和更新數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)信息。

2.2.1 添加記錄

在使用本系統(tǒng)時(shí)，第一次使用的操作員需要注冊(cè)，操作員的注冊(cè)信息需要寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)以數(shù)據(jù)表的形式保存下來(lái)，以便操作員以后使用系統(tǒng)就可以直接登錄，下面說(shuō)明如何向數(shù)據(jù)庫(kù)中寫(xiě)入數(shù)據(jù)。

與數(shù)據(jù)庫(kù)以及記錄集對(duì)象建立鏈接，獲取“測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接。udl”文件的位置，使用DB Tools Open Connec-tion.vi創(chuàng)建鏈接。

選擇寫(xiě)入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)表“ 用戶(hù)信息表”,利用DBTools Insert Data.vi獲取數(shù)據(jù)表的列名字。

由DB Tools Insert Data.vi來(lái)實(shí)現(xiàn)添加記錄，它有三個(gè)主要的參數(shù)：table(數(shù)據(jù)表名)告訴DB Tools InsertData.vi 向數(shù)據(jù)庫(kù)里的哪個(gè)表格插入數(shù)據(jù);data 告訴DBTools Insert Data.vi插入什么數(shù)據(jù);column對(duì)應(yīng)插入列的名字，其數(shù)據(jù)類(lèi)型是一個(gè)字符串?dāng)?shù)組，而且它的數(shù)據(jù)來(lái)源于DB Tools Insert Data.vi獲得并輸出的數(shù)據(jù)。然后斷開(kāi)與數(shù)據(jù)庫(kù)的鏈接。

圖3是添加記錄的程序框圖。

2.2.2 刪除記錄

在測(cè)試過(guò)程中存在著很多不確定性因素會(huì)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)偏差，這就需要將不合格的測(cè)試數(shù)據(jù)刪除，將符合要求的測(cè)試數(shù)據(jù)保存起來(lái)。

對(duì)于刪除測(cè)試數(shù)據(jù)記錄的操作，可以使用數(shù)據(jù)庫(kù)高級(jí)操作，在LabVIEW 中執(zhí)行SQL 語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)刪除功能。刪除一條記錄的語(yǔ)法為：

DELETE FROM table_name

WHERE column_name = some_value

圖4實(shí)現(xiàn)了刪除一條記錄的操作。[!--empirenews.page--]

2.2.3 查詢(xún)數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)操作人員需要通過(guò)下位機(jī)將獲得的測(cè)試數(shù)據(jù)發(fā)送到PC 機(jī)的LabVIEW 測(cè)試系統(tǒng)中并通過(guò)LabVIEW保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便以后查看數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的存檔。在本測(cè)試系統(tǒng)中，每個(gè)操作員的數(shù)據(jù)分為5組且每一組數(shù)據(jù)存放在一個(gè)數(shù)據(jù)表中，這樣要獲得某一個(gè)操作員的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就需要從5個(gè)數(shù)據(jù)表中一次查詢(xún)到該操作員的數(shù)據(jù)，再在LabVIEW前面板上顯示查詢(xún)結(jié)果。

此處同樣需要首先建立鏈接，即利用DB Tools In-sert Data.vi獲取數(shù)據(jù)表的列名，并利用DB Tools SelectData.vi 來(lái)讀取指定數(shù)據(jù)表中的所有數(shù)據(jù)。因?yàn)閺腄BTools Select Data.vi 讀出來(lái)的數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)類(lèi)型，需要通過(guò)Database Variant To Data.vi 函數(shù)把動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換成正確的數(shù)據(jù)類(lèi)型。

通過(guò)以上步驟，已經(jīng)完成將指定數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)全部數(shù)據(jù)讀出并以正確的數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行顯示。

在完成某一特定操作員的測(cè)試數(shù)據(jù)查詢(xún)工作時(shí)，本文采用雙for循環(huán)嵌套，外部for循環(huán)的循環(huán)次數(shù)為5,再由內(nèi)部for循環(huán)依次查詢(xún)“測(cè)試數(shù)據(jù)1…5”表中的數(shù)據(jù)，根據(jù)外部索引輸出數(shù)組的操作員編號(hào)列信息與前面板輸入的信息匹配，再利用指定操作員編號(hào)的索引值查找數(shù)據(jù)表中對(duì)應(yīng)的記錄信息，并插入到最后的“指定操作員數(shù)據(jù)”數(shù)組中。

圖5為完整的查詢(xún)數(shù)據(jù)程序框圖。

圖6 為直接從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取到的未經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)顯示。

圖7為經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)組數(shù)據(jù)進(jìn)行變換、處理得到的通常情況下數(shù)據(jù)記錄表格形式。

2.2.4 數(shù)據(jù)更新

以上過(guò)程已實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的寫(xiě)入，但對(duì)于某些需要實(shí)時(shí)同步修改的數(shù)據(jù)，需要考慮數(shù)據(jù)更新問(wèn)題。因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)要記錄用戶(hù)最后一次登錄系統(tǒng)的時(shí)間，所以當(dāng)用戶(hù)每次登錄系統(tǒng)，系統(tǒng)都要將其在數(shù)據(jù)庫(kù)中的時(shí)間信息更改為當(dāng)前時(shí)間。

這里同樣使用的是數(shù)據(jù)庫(kù)高級(jí)操作，在LabVIEW中執(zhí)行SQL 語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更新功能。SQL 中更新一條記錄的語(yǔ)句是“update”,其語(yǔ)法為：

UPDATE table_name

SET column_name=new_value

WHERE column_name=some_value

圖8為更新時(shí)間的框圖程序。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)結(jié)合油滴電量測(cè)試系統(tǒng)的Access數(shù)據(jù)庫(kù)操作，本文實(shí)現(xiàn)了在LabVIEW 平臺(tái)下，利用Database Connec-tivity Toolkits 工具對(duì)Access 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行實(shí)時(shí)操作，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的寫(xiě)入、刪除、更新等實(shí)用功能，為類(lèi)似的數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)提供了可予借鑒的方法。