货车油量监控系统设计及基于Windows CE上位机软件的实现

魏玉晶，刘锐锐

（长安大学 信息工程学院，陕西 西安 710064）

载货汽车是中国汽车产品中的传统主力产品，它被用于城市与城市之间货物的运输。在当今时代的背景下，由于汽油燃料的价格飞速的上涨，导致运输成本增加。在货车司机之中，存在因私利偷油的行为更加加重了运输的成本，为了防止这一行为的发生，设计了货车油量监控系统。在国外，并没有此类系统的相关设计，在国内，此类系统是一种新型设计，参考信息有限。

1 系统设计

货车运输油量实时监控系统主要由三大部分组成，主要包括下位机、中位机、上位机。如图1所示。系统主要流程为：下位机用于信号采集，主要包括的物理器件有GPS信号接收器、流量传感器和液位传感器，完成对信号的采集功能，它将采集到的信息交于中位机，中位机是用于信号传输部分，主要包括的物理器件有ZigBee模块和GSM短信模块，完成信号的传输功能，它确保信息可靠地传输到上位机，上位机是用于信息的处理与综合显示，主要包括的物理器件有监控设备和手机，完成信息的综合处理、判断油量正常使用与否和异常情况下及时报警的功能，上位机是ARM 6410嵌入式开发平台，它提供了触摸屏、7笗宽屏彩色液晶面板、移动终端的电源、USB：2PORT、UART：4Ports、以太网接口：CS8900、SD/MMC：1 PORT、HDD：1 PORT、VIDEO （TV-OUT）：1PORT、VGA：1PORT。

2 开发环境

嵌入式操作系统的选取：

1）Windows CE

图1 货车运输油量实时监控的三大组成部分Fig.1 The three components of Trucking oil real-time monitoring

Windows CE[1]是Windows的嵌入式系统版本，具有类似Windows风格的用户界面以与Windows环境下的软件很方便地接口。但是，它的代码是不开放的。

2）Linux

Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于Posix和Unix的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。它能运行主要的Unix工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。

3）μC Linux

μC Linux是一个缩减的Linux系统，特别适合于用在不需要内存管理的高级单片嵌入式系统上。

4）eCOS

eCOS是一个代码开放的嵌入式操作系统，具有良好的系统功能和应用支持，可以在许多高级单片上运行，eCOS最大的特点是内核可配置。

5）VxWorks

VxWorks是一个功能完善的嵌入式操作系统，但是它的代码也是不开放的，大多数用于军工方面。

6）RTX51

RTX51是专门针对8051设计的操作系统，代码紧凑，体积小巧。已经在很多应用中证明这是一个成功的8位单片机的操作系统，代码完全开放。

7）μC/OS

μC/OS是一个特别风格的嵌入式操作系统，它有多种版本，可以适应从x86到8051的各种不同类型不同规模的嵌入式系统，代码开放。但是，它的一些改进版本，开始放弃代码开放的原则。

文中选择了Windows CE操作系统，因为它具有类似Windows风格的友好用户界面以及拥有与其相配的EVC编程软件，更好的符合货车油量监控系统的设计要求。

3 上位机软件的需求分析

为了完成在货车运输过程中对油量的实时监控，该系统需要具有方便携带、快捷监督等优势，所以决定上位机选择RAM6410开发平台；与此同时为了直观的显示数据和油量的变化，选择运用EVC编程软件来编写友好界面；最后为了实现报警机制，选择短信报警与音频报警两种方式。

4 概要设计

上位机主要完成了4个功能模块，功能模块框图如图2所示。

图2 功能模块框图Fig.2 Black diagram of function module

第一个模块：显示实时数据模块。这个模块完成实时观察液位值和流量值。

第二个模块：记录本次数据模块。模块记录实时的数据，当出现报警情况时，有数据可依来进行分析。

第三个模块：实时报警模块。当液位变化与流量值之差超出阈值时，说明有偷油的现象产生，提醒相关人员进行处理。

第四个模块：绘制曲线图模块。便于观察液位值和流量值的变化情况。

5 详细设计

5.1 上位机软件流程

在完成上位机的设计中，软件流程如图3所示。

图3 软件流程图Fig.3 Flowchart of software

5.2 上位机软件设计

1）欢迎界面

当运行程序时，首先会调出主界面，主界面是货车油量监控系统的欢迎界面。

2）基本信息界面

当点击主界面的进入按钮时，会调用Void CSysDlg:OnButtonl（）函数：

void CSysDlg::OnButton1（）

{

Cbase base1；

base1.DoModal（）；

}

然后进入基本信息界面，可以看到司机的基本信息、货车的基本信息、路线。

3）数据显示分析界面

当点击基本信息界面的显示分析按钮时，会调用void cbase：：OnButtonl（）函数：void Cbase::OnButton1（）{

Cshow show1；

show1.DoModal（）；

}

然后进入数据显示分析界面，在初始化界面的同时，对串口初始化，设置串口和波特率并打开串口。在软件设计中与Windows下MFC中的设计不同的是，在MFC中有串口通信MSComm这个控件，但是在EVC中并没有这个控件，所以我们要用CSerial类[2]方法，用这种方法来打开串口，进行串口数据的接收，代码如下：

bool CSerial::OpenPort （CString lpszPortName， HWND hWnd， UINT m_strCom1）

{

m_hWnd=hWnd；//将调用对话框的窗口句柄赋给m_hWnd，以备在ReadPortThread中使用

DWORD dwError， dwThreadID；

if（hPort）//如果 hport为 0 说明串口没有打开

{

MessageBox （NULL， TEXT （"repeat!"），TEXT（"Error!"）， MB_OK）；

return FALSE；

}

}//打开串口

打开串口后，当有数据时，会调用ShowReceiveStr（WPARAM wParam）函数对传来的数据进行显示和处理。

显示实时数据界面，分为三部分，一部分是货车运行地图，它主要是根据接收到的北纬和东经进行比例计算，在图中相应的点上绘制红色的圆圈，以表示货车现在所在的位置；第二部分是曲线图，红色代表液位的变化，绿色代表消耗的流量，把接收到的液位和流量根据坐标在界面上的位置，按照比例换算，在坐标中画出曲线，运用了函数line1（）和line2（），两个函数调用了 pDC->MoveTo（）和 pDC->LineTo（）方法[3]绘图实现；第三部分是有6个编辑框和6个文本框组成的，它完成将接收到的值分别填写在相应的编辑框里显示出来。最下面添加了两个按钮，历史数据按钮可以进入记录数据模块，如图4所示。

图4 接收正常数据界面Fig.4 Receive normal data interface

4）历史数据显示

当点击历史数据按钮时，会调用Void Cshow:OnButton3（）函数：

void Cshow::OnButton3（）

{

m_ListTotal.ShowWindow（SW_SHOWNORMAL）；

}

进入历史数据显示，调用OnPaint（）函数，添加一个表格图，表格图是9行6列，可以记录历史数据，根据左右，上下的位置添加相应的数据，界面如图5所示。

图5 历史数据界面Fig.5 Historical data interface

5）实时报警

在调用 ShowReceiveStr（WPARAM wParam）函数[4]进行处理时，首先将上一次的液位记录与后一次的液位记录进行减法计算：

r6[h-1]=r3[h-1]-r3[h-2]；

然后与本次的耗油量相比较，在这里设置了阈值：

if（r6[h-1]-r2[v-1]<-800）

{OnButton2（）； }

if（r6[h-1]-r2[v-1]>800）

{OnButton2（）； }

如果实际的油量与消耗的油量不相符时，就会调用void Cshow::OnButton2（）函数：

void Cshow::OnButton2（）

{

Cwarm warm1；

warm1.DoModal（）；

}

进入报警界面，在界面进行初始化时，会调用计时器函数：void Cwarm::OnTimer（UINT nIDEvent）

{

u++；

if（nIDEvent==1）

{

if（u==1）

{

PlaySound （MAKEINTRESOURCE （IDR_WAVE1），AfxGetResourceHandle （），SND_ASYNC|SND_RESOURCE|SND_NODEFAULT）；

CDC*pDC=GetDC（）；

CDC mDC5；

CBitmap bitmap5；

mDC5.CreateCompatibleDC（pDC）；

bitmap5.LoadBitmap（IDB_TB1）；

CBitmap *pOldBit5=mDC5.SelectObject（&bitmap5）；

pDC->BitBlt（310，100，300，300，&mDC5，1，1，SRCCOPY）；

mDC5.SelectObject（pOldBit5）；

mDC5.DeleteDC（）；

bitmap5.DeleteObject（）；

ReleaseDC（&mDC5）；

ReleaseDC（pDC）；

}

else if（u==2）

{

CDC*pDC=GetDC（）；

CDC mDC5；

CBitmap bitmap5；

mDC5.CreateCompatibleDC（pDC）；

bitmap5.LoadBitmap（IDB_TB2）；

CBitmap *pOldBit5=mDC5.SelectObject（&bitmap5）；

pDC ->BitBlt （310，100，300，300，&mDC5，1，1，SRCCOPY）；

mDC5.SelectObject（pOldBit5）；

mDC5.DeleteDC（）；

bitmap5.DeleteObject（）；

ReleaseDC（&mDC5）；

ReleaseDC（pDC）；

u=0；

}

}

//TODO:Add your message handler code here and/or call default

CDialog::OnTimer（nIDEvent）；

}

函数中运用了：

PlaySound （MAKEINTRESOURCE （IDR_WAVE1），AfxGetResourceHandle （），SND_ASYNC|SND_RESOURCE|SND_NODEFAULT）[5]；来进行声音的报警并且根据两张图的替换加载，来让偷油的老鼠闪烁起来。另外一种报警方式是短信报警，这是在界面初始化时，调用 ab->WritePort（tp，11）函数[6]，进行短信的发送，短信会发送车牌号到管理人员。

报警界面如图6所示。

图6 报警界面Fig.6 Alarm interface

6 实验测试

选择在6410平台上运行上述设计程序，从上位机界面中可以看到所接收的实时数据显示。在曲线图中可观测液位值和消耗的油量值，两者的变化趋势。当超出阈值时，会启动报警模块。在上述的图例中已经有所展示。

7 结束语

文中基于RAM的Windows CE系统和EVC编程环境，设计并实现了货车油量监控系统的上位机，设计过程中充分考虑了功能的全面性、实用性和直观性。实现了实时对数据进行显示与处理，以得出油量的变化达到监控的目的，该系统安全、稳定、简单并且价格低廉，对货车运输管理部门来说是一个很好的解决方案。

[1]何宗键.Windows CE嵌入式系统[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.

[2]李大为.Windows CE工程实践完全解析[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.

[3]王浩，林意春.Windows CE嵌入式高级编程及实例详解[M].北京：中国电力出版社，2010.

[4]华清远见嵌入式培训中心.Windows CE嵌入式开发高级教程[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[5]张冬松.Windows CE6.0嵌入式高级编程[M].北京：清华大学出版社，2009.

[6]王田苗.嵌入式系统设计与实例开发[M].北京：清华大学出版社，2003.