一、项目概述

本项目是一个基于 C# 和 .NET Framework 4.7.2 平台开发的 Windows Forms 串口通信桌面应用程序。系统通过计算机串口与下位机硬件设备进行通信，实时采集并处理串口数据，可应用于工地噪音扬尘检测、环境监测等多种场景。支持温度、湿度、音量（噪声）、噪音等级、扬尘浓度以及加湿器开关状态等数据接收。

同时集成了 MySQL 数据库功能，能够将采集到的环境数据自动存储到数据库中，并提供历史数据查询和可视化图表展示功能。

项目规格

这个项目的初衷是将串口编程、数据库操作、UI设计等知识点通过一个完整的物联网应用串联起来——从硬件传感器到软件界面，从数据采集到历史分析，涵盖了一个信息系统的完整链路。

二、技术栈与环境

2.1 开发环境

2.2 核心技术栈

三、功能模块详解

3.1 串口通信模块

实现计算机与下位机硬件之间的串口数据收发。支持以下可配置参数：

• 端口号：选择计算机上可用的 COM 端口
• 波特率：2400、9600、115200 等多种速率
• 停止位：1、1.5、2
• 数据位：5、6、7、8
• 校验位：none、odd、even、mark、space

特色功能：定时刷新可用串口（每2秒），支持热插拔；显示模式切换（字符/16进制）；自动换行选项；串口状态颜色指示。

3.2 数据接收与解析模块

系统根据接收数据的首字符进行分流处理：

传感器数据格式为固定21字节长度，按位置提取温度、湿度、音量、噪音等级、扬尘浓度和加湿器开关。

3.3 报警功能

当以下条件满足时，系统通过 PC 蜂鸣器发出警报：

• 噪音等级达到 III 级（危险等级）
• 扬尘浓度 >= 150 μg/m³

警报频率为 2000Hz，持续 500ms。

3.4 数据库连接与配置

通过独立的配置窗体设置数据库连接参数：服务器地址、用户名、密码、数据库名。连接成功后按钮变为绿色，自动加载所有表名到下拉菜单。

3.5 数据自动存储

采用变化检测机制减少冗余写入：

3.6 数据查询与可视化

通过 DataGridView 表格展示数据记录，Chart 折线图以时间为 X 轴、数值为 Y 轴绘制变化曲线，支持任意数据库表的通用查询。

3.7 界面布局

主界面分为两个 Tab 页：

• 主面板：左侧实时数据显示区（大字体），中上终端控制台（黑底绿字），右侧串口参数配置区
• 使用说明：软件使用说明文本

鼠标悬停在任何控件上，底部说明栏会显示该控件的功能描述。

四、核心代码解析

4.1 串口扫描

private void Updata_Serialport_Name(ComboBox MycomboBox)
{
    string[] ArryPort = SerialPort.GetPortNames();
    MycomboBox.Items.Clear();
    for (int i = 0; i < ArryPort.Length; i++)
        MycomboBox.Items.Add(ArryPort[i]);
}C#

通过 SerialPort.GetPortNames() 获取系统可用串口列表，定时器每2秒刷新，实现热插拔检测。

4.2 数据接收与解析

private void serialPort1_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
{
    string data = serialPort1.ReadExisting();
    if (data.StartsWith("#") && data.Length == 21)
    {
        // 解析传感器数据
        string temp = data.Substring(1, 4);   // 温度
        string humi = data.Substring(5, 4);   // 湿度
        string sound = data.Substring(9, 4);  // 音量
        string level = data.Substring(13, 3); // 噪音等级
        string dust = data.Substring(16, 4);  // 扬尘浓度
        string ctrl = data.Substring(20, 1);  // 加湿器开关
        // 更新 UI 显示...
    }
    else if (data.StartsWith(">"))
    {
        // 追加到 Terminal 终端
    }
}C#

4.3 数据库写入（参数化查询）

using (MySqlCommand command = new MySqlCommand(ins_query, dbConnection))
{
    command.Parameters.AddWithValue("@time", time);
    command.Parameters.AddWithValue("@value", value);
    command.ExecuteNonQuery();
}C#

采用参数化查询防止 SQL 注入，根据变化阈值判断是否执行写入。

五、数据库设计

5.1 数据库结构

数据库名称：noisedust（可在配置中修改）。所有表采用统一的简单结构：

CREATE TABLE temp (
    time DATETIME NOT NULL,
    value DOUBLE NOT NULL
);SQL

5.2 建表 SQL 示例

CREATE DATABASE noisedust;
USE noisedust;

CREATE TABLE temp  (time DATETIME, value DOUBLE);
CREATE TABLE humi  (time DATETIME, value DOUBLE);
CREATE TABLE sound (time DATETIME, value DOUBLE);
CREATE TABLE level (time DATETIME, value DOUBLE);
CREATE TABLE dust  (time DATETIME, value DOUBLE);
CREATE TABLE ctrl  (time DATETIME, value DOUBLE);SQL

这种统一结构的好处是查询通用性强，新增传感器只需建表无需改代码，且图表兼容性好。

六、数据通信协议

6.1 物理层参数

6.2 传感器数据帧格式

以 # 开头，固定21字节：

#  T1 T2 T3 T4  H1 H2 H3 H4  S1 S2 S3 S4  L1 L2 L3  D1 D2 D3 D4  C
│  ───温度───  ───湿度───  ───音量───  ─等级─  ───扬尘─── 开关
0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20格式

示例解析——接收数据 #253060007500I01230：