畢業(yè)論文---基于labview的社區(qū)抄表系統(tǒng)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　題 目：基于LabVIEW的社區(qū)抄表系統(tǒng)</p><p>　　學(xué) 院： 信息工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p>&

2、lt;p>　　姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　完成日期： 2012年5月 </p><p>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書</p><p>　　論文（設(shè)計(jì)）題目： 基于LabVIEW的社區(qū)抄表系統(tǒng)

3、 </p><p>　　一、主要內(nèi)容及基本要求</p><p>　　主要內(nèi)容：查閱并收集自動(dòng)抄表方面的資料和相關(guān)規(guī)范、掌握LabVIEW圖形化編程語(yǔ)言，完成社區(qū)抄表系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)完成應(yīng)用界面的設(shè)計(jì)，包括抄表、報(bào)警、查詢等功能。并根據(jù)得到的電能數(shù)據(jù)，得出用戶用電總量和用電時(shí)間的圖形。串口通信的設(shè)計(jì)，即用戶端的數(shù)據(jù)傳輸，通過標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出應(yīng)用程序編程接口VISA完成對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)的采集。

4、 </p><p>　　基本要求： </p><p>　　1.設(shè)計(jì)LabVIEW的處理模塊，包括LabVIEW主界面和日用電信息、月用電信息三個(gè)

5、部分。設(shè)計(jì)這三個(gè)部分的前面板、繪制程序框圖。 </p><p>　　2.完成串口通信的設(shè)計(jì)，即用戶端的數(shù)據(jù)傳輸，通過標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出應(yīng)用程序編程接口VISA完成對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)的采集。 </p><p>　　3.通過該實(shí)例設(shè)計(jì)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和不足，提出創(chuàng)新

6、意見，最后寫出設(shè)計(jì)說明書。 </p><p><b>　　二、重點(diǎn)研究的問題</b></p><p>　　1.掌握虛擬儀器技術(shù)，熟悉LabVIEW開發(fā)原理，重點(diǎn)掌握程序框圖的編寫和前面板的設(shè)計(jì)。包括仿真信號(hào)產(chǎn)生、報(bào)警功能以及查詢、存儲(chǔ)功能。 </p><p>　　2.VISA串口通信的設(shè)計(jì)，包括

7、初始化設(shè)置、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理等。 </p><p><b>　　三、進(jìn)度安排</b></p><p>　　四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)</p><p>　　1崔銘偉.電力自動(dòng)化抄表的應(yīng)用分析[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2003,4(6):77-81.

8、 </p><p>　　2張文心.蓬萊花園智能抄表系統(tǒng)方案[J].中國(guó)住宅設(shè)施 ,2003,2(9):44-45. </p><p>　　3劉君華.基于LabVIEW的虛擬儀器設(shè)計(jì)[M].北京:電子出版社,2003. </p><p>　　4曾乃鴻.當(dāng)前自動(dòng)抄表技術(shù)的現(xiàn)狀和展望[J].華東電力,2

9、001,1(29):57-59. </p><p>　　5王詠萍.遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].南京:南京航空航天大學(xué)碩士論文,2008. </p><p>　　6趙陽(yáng).一種遠(yuǎn)程自動(dòng)電話抄表系統(tǒng)[J].電子技術(shù),2001,28(5):26-29． <

10、;/p><p>　　7黃向華.控制系統(tǒng)仿真[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社.2008. </p><p>　　8張陳杰.傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2002. </p><p>　　9顧善秋,江樺,李晶晶.基于LabVIEW平臺(tái)下的數(shù)字頻譜分析系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].信息工程大學(xué)學(xué)報(bào),

11、2001,2(2):47-50. </p><p>　　10陸維.自動(dòng)抄表系統(tǒng)在供水抄表中的實(shí)際應(yīng)用[J].自動(dòng)化與信息工程,2009,11(2):40-42. </p>&l

12、t;p>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）鑒定意見</p><p>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 29 頁(yè) 圖 表 31 張</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　

13、AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1背景1</b></p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.1抄表技術(shù)的研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.2虛擬儀器的研究現(xiàn)

14、狀2</p><p><b>　　1.3現(xiàn)實(shí)意義3</b></p><p>　　1.4論文主要工作4</p><p>　　第2章 虛擬儀器技術(shù)5</p><p>　　2.1虛擬儀器概述5</p><p>　　2.1.1虛擬儀器的概念5</p><p>　　2.1

15、.2虛擬儀器的優(yōu)勢(shì)5</p><p>　　2.1.3虛擬儀器的軟件結(jié)構(gòu)7</p><p>　　2.1.4虛擬儀器的發(fā)展趨勢(shì)7</p><p>　　2.2開發(fā)工具LabVIEW 軟件8</p><p>　　2.2.1 LabVIEW中的基本概念8</p><p>　　2.2.2 LabVIEW的操作模板8&l

16、t;/p><p>　　2.2.3 LabVIEW調(diào)試與運(yùn)行9</p><p><b>　　2.3本章小結(jié)9</b></p><p>　　第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1啟動(dòng)界面10</p><p>　　3.2登錄系統(tǒng)11</p><p><b

17、>　　3.3主界面14</b></p><p>　　3.4日用電信息16</p><p>　　3.5月用電信息18</p><p>　　3.6生成安裝程序21</p><p>　　3.7本章小結(jié)22</p><p>　　第4章 串口通信23</p><p>　　4.

18、1用戶端設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.2串口設(shè)置23</p><p>　　4.3串口數(shù)據(jù)通信24</p><p>　　4.4數(shù)據(jù)處理25</p><p>　　4.5串口程序26</p><p>　　4.6本章小結(jié)26</p><p>　　第5章 總結(jié)與展望27</p>

19、;<p>　　5.1論文研究工作總結(jié)27</p><p>　　5.2不足與展望27</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p><b>　　致謝29</b></p><p>　　基于LabVIEW的社區(qū)抄表系統(tǒng)</p><p>　　

20、摘要：自動(dòng)抄表技術(shù)作為計(jì)量自動(dòng)化的基礎(chǔ)，已成為當(dāng)前普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。虛擬儀器突破傳統(tǒng)儀器將軟件和硬件電路封裝一體，通過應(yīng)用程序?qū)⒂?jì)算機(jī)資源和儀器硬件功能相結(jié)合，形成用戶可以根據(jù)個(gè)人需求自定義的控制系統(tǒng)。</p><p>　　本文提出了一個(gè)基于LabVIEW的社區(qū)抄表系統(tǒng)解決方案，利用LabVIEW靈活的界面設(shè)計(jì)和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能設(shè)計(jì)了一個(gè)可靠的智能化工作平臺(tái)。通過串口通信實(shí)現(xiàn)與用戶端計(jì)算機(jī) LabVIEW 程序的

21、數(shù)據(jù)通信，該系統(tǒng)能夠直觀地顯示社區(qū)用戶的用電狀況，并可靠、詳細(xì)地計(jì)算和存儲(chǔ)用電信息，實(shí)現(xiàn)了對(duì)社區(qū)電表的自動(dòng)抄錄和管理。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)是一種高性能、高效率的實(shí)時(shí)控制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。</p><p>　　關(guān)鍵詞:社區(qū)抄表；LabVIEW；串口通信</p><p>　　Community meter reading system based on LabVIEW </p><p&

22、gt;　　Abstract：As the basis of measurement automation, automatic meter reading technology has become the current focus of attention. A breakthrough of the virtual instrument is that traditional instrument software and har

23、dware can be integrated to a circuit package, combining the computer resources and hardware function and forming the measurement system according to personal demand. </p><p>　　This paper presents a system s

24、olutions of community meter reading based on LabVIEW, Using LabVIEW flexible interface design and powerful data processing function to design a reliable intelligence work platform to achieve goal of automatic transcripti

25、ons and management of the community meter reading. Through the serial communication, it can communicate with the LabVIEW program of computer as well as visually display the status of electricity. The system is reliable c

26、apable of detailed calculation</p><p>　　Keywords：Community meter reading; LabVIEW; Serial communication</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1研究背景</b></p&

27、gt;<p>　　隨著電力系統(tǒng)不斷完善與發(fā)展，用戶用電需求不斷提高，對(duì)電能表的功能和性能也提出了越來越高的要求。電能表進(jìn)入了從單一的計(jì)量功能到集計(jì)量、通訊、控制于一身的發(fā)展階段。提高供電質(zhì)量，提高供電的可靠性，實(shí)施高效準(zhǔn)確的抄表系統(tǒng)已是當(dāng)務(wù)之急。然而過去我國(guó)普遍將電表安裝在用戶室內(nèi)，尤其是北方地區(qū)防凍的需要更是這樣，電度表現(xiàn)在部分改為一戶一表安裝在樓道內(nèi)。這樣每月電表入戶抄表收費(fèi)給用戶和抄表人員帶來很多麻煩，造成很多不必要

28、糾紛。為了有效解決入戶抄表收費(fèi)存在的諸多弊端，提高效率，南方部分地區(qū)雖將電表裝于戶外，但這都是傳統(tǒng)的單表計(jì)量，無(wú)法實(shí)現(xiàn)智能抄表和聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程抄表。</p><p>　　虛擬儀器（Virtual Instruments）是基于計(jì)算機(jī)的儀器。計(jì)算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向。粗略地說這種結(jié)合有兩種方式，一種是將計(jì)算機(jī)裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計(jì)算機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體積的日趨縮小

29、，這類儀器功能也越來越強(qiáng)大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。另一種方式是將儀器裝入計(jì)算機(jī)。虛擬儀器主要是以通用的計(jì)算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，實(shí)現(xiàn)各種儀器功能。美國(guó)國(guó)家儀器公司(National Instruments，簡(jiǎn)稱NI) 在1986年推出了實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境LabVIEW，用計(jì)算機(jī)靈活強(qiáng)大的軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的某些部件。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和Internet技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器正沿著高性能、多功能、集成化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。圖1-1

30、反映了常見的虛擬儀器方案。</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1抄表技術(shù)的研究現(xiàn)狀</p><p>　　在國(guó)外，對(duì)自動(dòng)抄表技術(shù)的研究起步較早、且比較深入，從標(biāo)準(zhǔn)的制定到抄表專用芯片的生產(chǎn)都已經(jīng)比較成熟。在北美、加拿大等北美國(guó)家，自動(dòng)抄表系統(tǒng)早已廣泛應(yīng)用于抄表管理系統(tǒng)之中。自動(dòng)抄表已成為一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)部門，國(guó)外已有不少著名廠商已生產(chǎn)出

31、 AMR 系列產(chǎn)品，而且對(duì) AMR 的研究也越來越深入。美國(guó)于 1986 年就建立了自動(dòng)抄表技術(shù)協(xié)會(huì)(AMRA)，每一年半左右開一次國(guó)際性年會(huì)，每次年會(huì)前都有專題報(bào)告。近些年又成立了歐洲自動(dòng)抄表技術(shù)協(xié)會(huì)(EUROAMRA)和英國(guó)自動(dòng)抄表技術(shù)協(xié)會(huì)(UKAMRA)。在 1998 年度，美國(guó)共有791項(xiàng)AMR應(yīng)用項(xiàng)目，其中約有550萬(wàn)臺(tái)電表實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)抄表。此外，歐盟各國(guó)、拉美和日本都有自動(dòng)抄表實(shí)驗(yàn)的報(bào)告自動(dòng)抄表技術(shù)的應(yīng)用在一些發(fā)達(dá)國(guó)家已基本形

32、成了規(guī)模。</p><p>　　總體來看，目前我國(guó)國(guó)內(nèi)所采用的抄表方式大致可以分為三種。一是傳統(tǒng)的人工抄表方式，抄表人需到用戶處讀取數(shù)據(jù)，返回總局后將數(shù)據(jù)重新輸入電腦進(jìn)行處理。二是預(yù)付費(fèi)方式，抄表人無(wú)需到用戶處，用戶通過銀行劃撥收費(fèi)或到儀表管理部門購(gòu)買磁卡、IC卡等，按購(gòu)買額提供用量，完成收費(fèi)工作。三是遠(yuǎn)程抄表方式，監(jiān)控中心通過遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)（例如公用電話網(wǎng)、電力線載波、數(shù)據(jù)網(wǎng)等）自動(dòng)獲取遠(yuǎn)程儀表數(shù)據(jù)的方式。當(dāng)前在

33、我國(guó)國(guó)內(nèi)大量使用的仍然是傳統(tǒng)的人工抄表方式，部分地區(qū)己經(jīng)開始了遠(yuǎn)程抄表的試點(diǎn)。</p><p>　　1.2.2虛擬儀器的研究現(xiàn)狀</p><p>　　近年來，世界各國(guó)的虛擬儀器公司開發(fā)了不少虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)，以便使用者利用這些儀器公司提供的開發(fā)平臺(tái)組建自己的虛擬儀器或測(cè)試系統(tǒng)，并編制測(cè)試軟件。最早和最具影響的開發(fā)軟件，是 NI 公司的 LabVIEW 軟件和 LabWindows/CVI開

34、發(fā)軟件。LabVIEW 采用圖形化編程方案，是非常實(shí)用的開發(fā)軟件。Lab Windows/CVI是為熟悉 C語(yǔ)言的開發(fā)人員準(zhǔn)備的、在 Windows 環(huán)境下的標(biāo)準(zhǔn) ANSIC開發(fā)環(huán)境。2002市場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在美國(guó)的測(cè)試、測(cè)量市場(chǎng)，LabVIEW 就占 42.9％的份額，可見，NI 公司在此領(lǐng)域占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。2005年統(tǒng)計(jì)顯示，NI 的產(chǎn)品在全球有很大的市場(chǎng)，其中不乏國(guó)際知名的大公司，像 Nokia、Siemens、Tektronix

35、等等。在世界財(cái)富 500 強(qiáng)中的制造業(yè)廠商，也有過半都是 NI 的客戶。美國(guó) HP 公司的 HP-VEE 和 HP-TIG 平臺(tái)軟件，美國(guó) Tektronix 公司的 Ez-lest 和 Tek-TNS 軟件，以及美國(guó) HEM Data 公司Snap-Master 平臺(tái)軟件，也是國(guó)際上公認(rèn)的優(yōu)秀虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)軟件。</p><p>　　國(guó)內(nèi)虛擬儀器起步于九十年代中期，至今已有多家科研院所、高校及公司從事虛擬儀器

36、技術(shù)的研究與產(chǎn)品的開發(fā)。目前，大部分廠家生產(chǎn)的虛擬儀器基本以計(jì)算機(jī)加數(shù)模轉(zhuǎn)換及軟件應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器中的示波器、頻譜分析儀、頻率計(jì)、波形發(fā)生器、波形記錄儀等，但也有些開發(fā)比較早的廠家將虛擬儀器批量應(yīng)用于其它行業(yè)。目前國(guó)內(nèi)有十幾家企業(yè)在研制 PC 虛擬儀器，上百種系列實(shí)用產(chǎn)品已面市，并開始在航空、航天、通信、醫(yī)療、電力、石油勘探、鐵路等行業(yè)普及應(yīng)用。虛擬儀器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展呈現(xiàn)兩條主線：一是 GPIB→VXI→PXI 總線方式(適合大型高精度

37、集成系統(tǒng))，二是 PC 插卡式→LPT 并行口式→串口 USB 方式→IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的1394口方式（適合于普及型的廉價(jià)系統(tǒng)，有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景）。PC插卡式虛擬儀器利用PCI(Peripheral Component Interconnect)或ISA(Industrial Standard Architecture)計(jì)算機(jī)本身的總線，將數(shù)據(jù)采集卡(DataAcquisition，DAQ)直接插入計(jì)算機(jī)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的總線擴(kuò)展插槽內(nèi)，利用

38、計(jì)算機(jī)總線傳遞數(shù)據(jù)，完成測(cè)試任務(wù)。</p><p><b>　　1.3研究意義</b></p><p>　　我國(guó)對(duì)自動(dòng)抄表技術(shù)的研究起步較晚，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還不成熟，但國(guó)家對(duì)自動(dòng)抄表技術(shù)的發(fā)展非常重視。建設(shè)部《2000 年小康型城鄉(xiāng)住宅科技產(chǎn)業(yè)工程城市示范小區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(修改稿)》中已明確提出：“推廣應(yīng)用戶外計(jì)量(含水、電、暖、燃?xì)獗?技術(shù)”。就目前而言，各種抄表方式在國(guó)

39、內(nèi)都有不同的研究和使用，但手動(dòng)抄表方式仍為主要的抄表方式。隨著人民生活水平的提高，對(duì)家庭自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化的要求越來越強(qiáng)，體現(xiàn)為在高層、豪華居住小區(qū)，傳統(tǒng)的人工手動(dòng)抄表方式已經(jīng)很難滿足社會(huì)發(fā)展的要求，人們對(duì)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的需求已越來越強(qiáng)烈。</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，各種各樣的自動(dòng)化抄表系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)出來，它們不僅替代了煩瑣的手工勞動(dòng)，而且提供了更多的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)智能抄表的呼聲越來越高

40、。利用LabVIEW編程無(wú)需具備太多編程經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)樵撥浖褂玫亩际菧y(cè)試工程師們熟悉的術(shù)語(yǔ)和圖標(biāo)，如各種按鈕、開關(guān)、波形圖等，接口非常直觀形象。并且LabVIEW以其價(jià)格低廉和開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)比傳統(tǒng)儀器更具有優(yōu)勢(shì)，用人的智力資源代替許多物質(zhì)資源，通過一組軟件和硬件，形成了具有普通儀器的基本功能，又有一般儀器所不具有的特殊功能的新型儀器，具有人機(jī)界面友好，功能強(qiáng)大，維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。用該軟件開發(fā)的社區(qū)抄表系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)抄表的模式，是虛擬儀器運(yùn)

41、用越來越廣泛的典型例證，該系統(tǒng)能夠可靠地實(shí)現(xiàn)對(duì)電表的自動(dòng)抄錄和管理，滿足了操作人員以及社區(qū)用戶的需求。</p><p><b>　　1.4論文主要工作</b></p><p>　　本人在對(duì)計(jì)算機(jī)綜合數(shù)據(jù)采集和控制技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，基于LabVIEW的圖形化編程語(yǔ)言，完成了一個(gè)單機(jī)版的社區(qū)抄表系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。論文一共分為五章：</p><p&g

42、t;　　第一章：在分析國(guó)內(nèi)外抄表技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r和LabVIEW的發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，利用劇增的網(wǎng)絡(luò)資源，提出了基于圖形化編程語(yǔ)言LabVIEW的社區(qū)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，并對(duì)文章結(jié)構(gòu)和研究?jī)?nèi)容做了介紹。</p><p>　　第二章：詳細(xì)地介紹了虛擬儀器技術(shù)，并對(duì)開發(fā)工具軟件LabVIEW的操作、調(diào)試與運(yùn)行進(jìn)行簡(jiǎn)潔的說明。</p><p>　　第三章：設(shè)計(jì)LabVIEW的處理模塊，包括LabVIEW主界

43、面和日用電信息、月用電信息這三個(gè)部分。功能界面模塊主要功能是并進(jìn)行存儲(chǔ)和處理的功能。在這基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用界面的設(shè)計(jì)，包括抄表、報(bào)警、查詢等功能。并根據(jù)得到的電能數(shù)據(jù)，得出出用戶用電總量和用電時(shí)間的圖形。</p><p>　　第四章：串口通信的設(shè)計(jì)，即用戶端的數(shù)據(jù)傳輸，通過標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出應(yīng)用程序編程接口VISA完成對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)的采集。</p><p>　　第五章：總結(jié)全文的主要研究?jī)?nèi)容，分析存在

44、的問題和不足。</p><p>　　第2章 虛擬儀器技術(shù)</p><p><b>　　2.1虛擬儀器概述</b></p><p>　　虛擬儀器（Virtual Instruments）的起源可以追溯到 20 世紀(jì) 70 年代，PC 機(jī)出現(xiàn)以后，儀器的計(jì)算機(jī)化成為可能，于是誕生基于計(jì)算機(jī)的儀器，即虛擬儀器。儀器硬件以模塊化為特點(diǎn)，能夠全方位的系統(tǒng)

45、集成，應(yīng)用軟件則以圖形化的編程為長(zhǎng)處，能夠方便高效的創(chuàng)建自定義的用戶界面，二者相結(jié)合實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的測(cè)量功能。</p><p>　　2.1.1虛擬儀器的概念</p><p>　　所謂虛擬儀器，就是在通用計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，由用戶設(shè)計(jì)定義、具有虛擬面板、測(cè)試功能由測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。使用者用鼠標(biāo)點(diǎn)擊虛擬面板，就可操作這臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件平臺(tái)，就如同使用一臺(tái)專用測(cè)量?jī)x器一樣。虛

46、擬儀器的“虛擬”二字主要包含以下兩個(gè)方面的含義：第一，虛擬儀器的面板是虛擬的。虛擬儀器面板上的各種“控件”與傳統(tǒng)儀器面板上的各種“器件”所完成的功能是相同的。設(shè)計(jì)虛擬儀器前面板，就是在前面板設(shè)計(jì)窗口中擺放所需的圖標(biāo)，然后對(duì)圖標(biāo)的屬性進(jìn)行設(shè)置。第二，虛擬儀器測(cè)量功能是通過對(duì)圖形化軟件流程圖的編程來實(shí)現(xiàn)的。以PC計(jì)算機(jī)為核心組成的硬件平臺(tái)支持下，通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)儀器的功能的。因?yàn)榭梢酝ㄟ^不同測(cè)試功能軟件模塊的組合來實(shí)現(xiàn)多種測(cè)試功能，所以，

47、在硬件平臺(tái)確定后，就有“軟件就是儀器”的說法。</p><p>　　2.1.2虛擬儀器的優(yōu)勢(shì)</p><p>　　虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的功能化硬件模塊和計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成的電子測(cè)試儀器，而軟件是虛擬儀器的核心，如圖2-1所示，其中軟件的基礎(chǔ)部分是設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件，而這些標(biāo)準(zhǔn)的儀器驅(qū)動(dòng)軟件使得系統(tǒng)的開發(fā)與儀器的硬件變化無(wú)關(guān)。這是虛擬儀器最大的優(yōu)點(diǎn)之一，有了這一點(diǎn)，儀器的開發(fā)和換代時(shí)間將大大縮短。虛擬

48、儀器中應(yīng)用程序?qū)⒖蛇x硬件（如GPIB，VXI，RS-232，DAQ板）和可重復(fù)用庫(kù)函數(shù)等軟件結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了儀器模塊間的通信、定時(shí)與觸發(fā)。源代碼庫(kù)函數(shù)為用戶構(gòu)造自己的虛擬儀器（VI）系統(tǒng)提供了基本的軟件模塊。由于VI的模塊化、開放性和靈活性，以及軟件是關(guān)鍵的特點(diǎn)，當(dāng)用戶的測(cè)試要求變化時(shí)可以方便地由用戶自己來增減硬、軟件模塊，或重新配置現(xiàn)有系統(tǒng)以滿足新的測(cè)試要求。這樣，當(dāng)用戶從一個(gè)項(xiàng)目轉(zhuǎn)向另一個(gè)項(xiàng)目時(shí)，就能簡(jiǎn)單地構(gòu)造出新的VI系統(tǒng)而不丟

49、失己有的硬件和軟件資源。</p><p>　　圖2-1 虛擬儀器開發(fā)框圖</p><p>　　虛擬儀器具有傳統(tǒng)獨(dú)立儀器無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)（如表2-1所示）。在高速度、高帶寬和專業(yè)測(cè)試領(lǐng)域，獨(dú)立儀器具有無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)。在中低檔測(cè)試領(lǐng)域，虛擬儀器可取代一部分獨(dú)立儀器的工作，但完成復(fù)雜環(huán)境下的自動(dòng)化測(cè)試是虛擬儀器的拿手好戲，是傳統(tǒng)的獨(dú)立儀器難以勝任的，甚至不可思議的工作。正因?yàn)樘摂M儀器具有以上相對(duì)于

50、傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際的工程中，虛擬儀器得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在國(guó)際上，虛擬儀器早已步入實(shí)用階段，我國(guó)虛擬儀器應(yīng)用則剛剛起步，但是發(fā)展十分迅速。相信在不久的將來，我國(guó)虛擬儀器的應(yīng)用也會(huì)越來越廣泛，并將逐漸取代傳統(tǒng)儀器。</p><p>　　表2-1 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器比較</p><p>　　近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，己經(jīng)形成了網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器。這是一種新型的基于Web技術(shù)的虛擬儀器，

51、使得虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)成為Internet/Intranet的一部分，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和管理。在當(dāng)前流行的C/S/D網(wǎng)絡(luò)模式下，利用嵌入式技術(shù)（包括數(shù)據(jù)庫(kù)嵌入和網(wǎng)絡(luò)模塊的嵌入）可以充分利用有效資源，提高測(cè)試效率。</p><p>　　2.1.3虛擬儀器的軟件結(jié)構(gòu)</p><p>　　虛擬儀器技術(shù)的核心是軟件，其軟件基本結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。用戶可以采用各種編程軟件來開發(fā)自己所需要的應(yīng)用軟件。以美國(guó)

52、NI公司的軟件產(chǎn)品LabVIEW和LabWindows/CVI為代表的虛擬儀器專用開發(fā)平臺(tái)是當(dāng)前流行的集成化開發(fā)工具。這些軟件開發(fā)平臺(tái)提供了強(qiáng)大的儀器軟面板設(shè)計(jì)工具和各種數(shù)據(jù)處理工具，再加上虛擬儀器硬件廠商提供的各種硬件的驅(qū)動(dòng)程序模塊，簡(jiǎn)化了虛擬儀器的設(shè)計(jì)工作。隨著軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，軟件開發(fā)的模塊化、復(fù)用化，和各種硬件儀器驅(qū)動(dòng)軟件的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，虛擬儀器軟件開發(fā)將變得更加快速、方便。</p><p>　　圖2

53、-2 虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.1.4虛擬儀器的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　虛擬儀器是微電子、通信、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物。自從1785年庫(kù)侖發(fā)明靜電扭秤，1834年哈里斯提出靜電電表結(jié)構(gòu)以來，電測(cè)儀表和電子儀器隨相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步、儀器儀表元器件質(zhì)量的提高和測(cè)量理論方法的改進(jìn)得到飛速發(fā)展。有一種較普遍地說法將測(cè)量?jī)x器的發(fā)展分為五個(gè)階段，從十九世紀(jì)初到二十世紀(jì)末，

54、測(cè)量?jī)x器經(jīng)歷了模擬儀器、電子儀器、數(shù)字儀器、智能儀器等階段，發(fā)展到現(xiàn)在的虛擬儀器。如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 測(cè)量技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　2.2開發(fā)工具LabVIEW 軟件</p><p>　　LabVIEW是一種圖形化的編程語(yǔ)言，使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或流程圖。它盡可能利用了工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和

55、概念，因此，LabVIEW是一個(gè)面向最終用戶的工具。使用它進(jìn)行原理研究、設(shè)計(jì)、測(cè)試并實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)時(shí)，可以大大提高工作效率。</p><p>　　2.2.1 LabVIEW中的基本概念</p><p>　　所有的LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器(VI)，它包括前面板(Front Panel)、流程圖(Block Diagram)以及圖標(biāo)/連結(jié)器(Icon/Connector)三部分。<

56、;/p><p>　　前面板：前面板是圖形用戶界面，也就是VI的虛擬儀器面板，這一界面上有用戶輸入和顯示輸出兩類對(duì)象，具體表現(xiàn)有開關(guān)、旋鈕、圖形以及其他控制和顯示對(duì)象。但并非畫出兩個(gè)控件后程序就可以運(yùn)行，在前面板后還有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的流程圖。</p><p>　　流程圖：流程圖提供VI的圖形化源程序。在流程圖中對(duì)VI編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能。流程圖中包括前面板上的控件連線端

57、子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。如果將VI與傳統(tǒng)儀器相比較，那么前面板上的控件對(duì)應(yīng)的就是傳統(tǒng)儀器上的按鈕、顯示屏等控件，而流程圖上的連線端子相當(dāng)于傳統(tǒng)儀器箱內(nèi)的硬件電路。</p><p>　　圖標(biāo)/連接設(shè)計(jì)：這部分的設(shè)計(jì)突出體現(xiàn)了虛擬儀器模塊化程序設(shè)計(jì)的思想。在設(shè)計(jì)大型自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)一步完成一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是相當(dāng)有難度的。而在LabVIEW中提供的圖標(biāo)/連接工具正是為實(shí)現(xiàn)模

58、塊化設(shè)計(jì)而準(zhǔn)備的。設(shè)計(jì)者可把一個(gè)復(fù)雜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)分為多個(gè)子系統(tǒng)，每一個(gè)都可完成一定的功能。</p><p>　　2.2.2 LabVIEW的操作模板</p><p>　　在LabVIEW的用戶界面上，應(yīng)特別注意它提供的操作模板，包括工具(Tools)模板、控制(eontrols)模板和函數(shù)(FunetionS)模板。這些模板集中反映了該軟件的功能與特征，對(duì)LabVIEW程序的創(chuàng)建、設(shè)計(jì)和調(diào)

59、試具有重要的作用。</p><p><b>　　1工具模板</b></p><p>　　如圖2-4所示，該模板包含各種用于創(chuàng)建、修改LabVIEW中的對(duì)象，并可對(duì)Vl程序進(jìn)行調(diào)試。當(dāng)從模板內(nèi)選擇了任一種工具后，鼠標(biāo)箭頭就會(huì)變成該工具相應(yīng)的形狀。</p><p>　　2控制模板

60、 </p><p>　　該模板用來給前面板設(shè)置所需的控制量(ControlS)和顯示量(IndicatorS)，主要用來創(chuàng)建前面板中的對(duì)象，構(gòu)建程序的界面。每個(gè)圖標(biāo)代表一類子模板。如圖2-4所示：</p><p><b>　　3函數(shù)模板</b></p><p>　　函數(shù)模板是創(chuàng)建流程圖程序的工具，包含了編寫程序的過程中

61、會(huì)用到的函數(shù)和vi程序，主要用于構(gòu)建后面板的對(duì)象。該模板上的每一個(gè)頂層圖標(biāo)都表示一個(gè)子模板。如圖2-5所示：</p><p>　　圖2-4 控制模板 圖2-5 功能模板</p><p>　　2.2.3 LabVIEW調(diào)試與運(yùn)行</p><p>　　調(diào)試在一個(gè)工程中十分重要，在LabVIEW中調(diào)試是十分方便的。LabVIEW的

62、運(yùn)行環(huán)境中，有一種特有的調(diào)試手段，它可以實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)流，它可使用戶更加清楚地觀察程序運(yùn)行的每一個(gè)細(xì)節(jié)，為查找錯(cuò)誤，修改和優(yōu)化程序提供了有效的手段和依據(jù)。</p><p><b>　　1 找出語(yǔ)法錯(cuò)誤</b></p><p><b>　　2 執(zhí)行程序高亮</b></p><p>　　3 斷點(diǎn)與單步執(zhí)行 </p>

63、<p><b>　　4 數(shù)據(jù)探針</b></p><p><b>　　2.3本章小結(jié)</b></p><p>　　本章介紹了虛擬儀器技術(shù)，并對(duì)工具軟件LabVIEW的操作、調(diào)試與運(yùn)行進(jìn)行了簡(jiǎn)潔的說明，為系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。分析表明，在保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的情況下，利用虛擬儀器技術(shù)，能夠使建模過程和系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)都在圖形化開發(fā)環(huán)境下

64、進(jìn)行，簡(jiǎn)化代碼設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)人員專注于核心問題研究，從而提高開發(fā)效率。</p><p>　　第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)由啟動(dòng)程序以及主程序（包括首頁(yè)、主界面、日用電信息、月用電信息4個(gè)頁(yè)面）組成。完整的體現(xiàn)了一個(gè)抄表的功能和實(shí)際應(yīng)用。下面分別介紹各個(gè)部分。</p><p><b>　　3.1啟動(dòng)界面</b></p>

65、;<p>　　建立一個(gè)啟動(dòng)頁(yè)面用來顯示應(yīng)用程序的名稱、版本以及載人進(jìn)度等，當(dāng)系統(tǒng)完全啟動(dòng)后，它將會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。如同LabVIW、Word和Photoshop等應(yīng)用程序的啟動(dòng)接面。如圖3-1、圖3-2所示，分別為設(shè)計(jì)應(yīng)用程序的啟動(dòng)程序框圖和啟動(dòng)界面。</p><p>　　圖3-1 啟動(dòng)界面程序框圖</p><p>　　圖3-2啟動(dòng)界面前面板</p><p>

66、;<b>　　3.2登錄系統(tǒng)</b></p><p>　　本程序設(shè)計(jì)了用戶登錄系統(tǒng)。它的主要優(yōu)點(diǎn)：一是有效保護(hù)私有數(shù)據(jù)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的各種配置參數(shù)硬件設(shè)施等做出保護(hù)；二是保護(hù)程序本身設(shè)置軟件使用權(quán)限，可以將非專業(yè)操作人員“拒于”系統(tǒng)之外，避免由于使用者誤操作引起的系統(tǒng)崩潰。圖3-3為登錄系統(tǒng)的程序流圖：</p><p>　　圖3-3登陸系統(tǒng)流程圖</p>

67、<p>　　流程圖是VI的圖形化源程序。本程序?qū)崿F(xiàn)了用戶名密碼登錄及模式選擇功能。登陸系統(tǒng)的程序框圖如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4登錄系統(tǒng)程序框圖</p><p>　　圖3-5為登錄頁(yè)面即首頁(yè)：</p><p>　　圖3-5首頁(yè)用戶登錄界面</p><p>　　若用戶名密碼錯(cuò)誤，系統(tǒng)彈出錯(cuò)誤提示框，錯(cuò)誤三次之后則執(zhí)行

68、LabVIEW退出函數(shù)。若正確，則彈出登陸成功對(duì)話框，進(jìn)行模式選擇——仿真抄表與實(shí)際抄表。如圖3-6、圖3-7所示：</p><p>　　圖3-6密碼錯(cuò)誤對(duì)話框 圖3-7登陸成功對(duì)話框</p><p>　　若選擇仿真信號(hào)模式，則原程序開始運(yùn)行，若選擇實(shí)際抄表模式，則彈出子程序前面版，如圖3-8所示： </p><p>

69、;　　圖3-8實(shí)際抄表模式首頁(yè)</p><p><b>　　3.3主界面</b></p><p>　　在用戶端，由于平時(shí)不會(huì)總?cè)タ措姳頂?shù)據(jù)，所以主界面設(shè)計(jì)原則是：功能健全，盡量小巧簡(jiǎn)約，具體要顯示的內(nèi)容和功能可以放到子選項(xiàng)卡。為了使實(shí)界面簡(jiǎn)潔明了，系統(tǒng)只設(shè)計(jì)了社區(qū)中的甲乙丙三個(gè)用戶，若在實(shí)際抄表中，可以利用LabVIEW的下拉菜單選擇，可將所有用戶添加進(jìn)去，同時(shí)使界面

70、看起來簡(jiǎn)潔。圖3-9為主界面流程圖：</p><p>　　圖3-9主界面流程圖</p><p><b>　　1 抄表功能</b></p><p>　　圖形顯示對(duì)于虛擬儀器面板設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的內(nèi)容。利用LabVIEW提供的豐富圖形界面來進(jìn)行前面板的設(shè)計(jì)，這就可以使虛擬儀器看起來更真實(shí)性。其中量表可以真實(shí)地模擬實(shí)際用表。點(diǎn)擊抄表下的OK鍵即可抄表讀

71、取當(dāng)前電量。量表以及數(shù)值都可以清晰地顯示當(dāng)前值，界面右上角顯示了系統(tǒng)的當(dāng)前時(shí)間。</p><p><b>　　2 報(bào)警功能</b></p><p>　　在LabVIEW中，如想要有一個(gè)直觀提示來指示一個(gè)值超過了特定界限，可使用警告燈。當(dāng)抄表數(shù)值超出限度，即可初步判斷電表出現(xiàn)了問題，此事警報(bào)下的燈會(huì)亮，分別對(duì)應(yīng)三個(gè)用戶。經(jīng)過后續(xù)觀察和實(shí)地檢驗(yàn)以后，及時(shí)排除故障，確保社區(qū)

72、正常抄表。</p><p>　　該仿真信號(hào)由函數(shù)選版中的隨機(jī)數(shù)為基礎(chǔ)生成，通過結(jié)構(gòu)、數(shù)值子選板以及移位寄存器，獲取與真實(shí)電能表信號(hào)相似的數(shù)據(jù)。程序框圖如圖3-10所示，用戶端主界面的前面板如圖3-11所示：</p><p>　　圖3-10用戶端主界面</p><p>　　圖3-11主界面仿真信號(hào)程序框圖</p><p><b>　　

73、3.4日用電信息</b></p><p>　　詳細(xì)信息界面里，通過圖表顯示出用戶用電量與時(shí)間的曲線，生動(dòng)地說明了用電高峰及低谷，點(diǎn)擊右邊的查看按鈕，可以分別顯示社區(qū)個(gè)用戶的日用電情況。各信號(hào)是單獨(dú)生成，互不影響。圖表的縱坐標(biāo)為用電量（1—6度），橫坐標(biāo)為時(shí)間刻度，每個(gè)正點(diǎn)對(duì)應(yīng)一小格。波形圖表能非常清晰的實(shí)時(shí)顯示采集波形。圖3-12為程序流圖：</p><p>　　圖3-12日用

74、電程序流圖</p><p>　　該程序框圖由事件結(jié)構(gòu)、順序結(jié)構(gòu)、for循環(huán)（其中放入定時(shí)器）構(gòu)成。同樣由函數(shù)選版中的隨機(jī)數(shù)為基礎(chǔ)生成仿真信號(hào)。采用平鋪式順序結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以一次顯示所有幀。如圖3-13所示。</p><p>　　由圖3-14可知：6點(diǎn)至晚上23點(diǎn)的用電量不斷遞增，23點(diǎn)至第二天6點(diǎn)則是接近水平，是用電的低谷期。</p><p>　　圖3-13日用電仿

75、真信號(hào)程序框圖</p><p>　　圖3-14日用電仿真信號(hào)前面板</p><p><b>　　3.5月用電信息</b></p><p>　　與日用電信息相對(duì)應(yīng)，詳細(xì)界面中通過月用電信息反應(yīng)用戶每一個(gè)月的用電情況，通過表格動(dòng)態(tài)地顯示一年12個(gè)月中用戶的用電量及總電量。</p><p>　　該仿真信號(hào)是由兩個(gè)for循環(huán)嵌套

76、，在一個(gè)月的基礎(chǔ)上累加生成12個(gè)月的用電信息，如下圖所示。其中還采用了條件結(jié)構(gòu)，如圖3-15所示。</p><p>　　條件結(jié)構(gòu)包含多個(gè)子程序框圖，根據(jù)傳遞給該結(jié)構(gòu)的輸入值執(zhí)行相應(yīng)的子程序框圖。條件結(jié)構(gòu)每次只能顯示一個(gè)子程序框圖，并且每次只執(zhí)行一個(gè)條件分支。條件結(jié)構(gòu)框由條件選擇器標(biāo)簽、選擇器接線端和分支子程序框組成。在條件結(jié)構(gòu)中，處理顯示控件有兩種完全不同的方式，這兩種方式雖然表明上看差別不大，在具體編程中都可能

77、使用過，但是對(duì)于大型數(shù)據(jù)處理，比如大的數(shù)組，運(yùn)行效率差別極大，可能不經(jīng)意間造成程序運(yùn)行緩慢，且不易查錯(cuò)。</p><p>　　圖3-15月用電仿真信號(hào)程序框圖</p><p><b>　　1表格顯示功能</b></p><p>　　數(shù)字表格包含可在數(shù)字波形圖上繪制的數(shù)據(jù)?？墒謩?dòng)創(chuàng)建一張數(shù)字表格，或?qū)⒛M數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，或采集數(shù)字信號(hào)從而創(chuàng)建

78、一張數(shù)字表格。本程序的表格為12行2列，同時(shí)顯示首列和首行，內(nèi)容包括一年內(nèi)12個(gè)月的累計(jì)電總量和各個(gè)月的用電量。由表格可以量化清晰地表達(dá)每月的用電量。圖3-16是創(chuàng)建表格的程序框圖：</p><p>　　圖3-16創(chuàng)建表格的程序框圖</p><p><b>　　2計(jì)算總值與平均值</b></p><p>　　該程序采用了創(chuàng)建數(shù)組（Build A

79、rray）函數(shù)：創(chuàng)用于根據(jù)標(biāo)量值或者其他的數(shù)組創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組，然后利用數(shù)組求和功能計(jì)算出用電總量。數(shù)組是同類型元素的集合。一個(gè)數(shù)組可以是一維或者多維，如果必要，每維最多可有2的31次方－1個(gè)元素。可以通過數(shù)組索引訪問其中的每個(gè)元素。索引的范圍是0到n-1，其中n是數(shù)組中元素的個(gè)數(shù)。數(shù)組的元素可以是數(shù)據(jù)、字符串等。圖3-17為實(shí)現(xiàn)此功能的程序框圖：</p><p>　　圖3-17計(jì)算功能程序框圖</p>

80、<p>　　3 數(shù)據(jù)存入電子表格EXCEL</p><p>　　“寫入電子表格文件”位于函數(shù)選板的“編程→文件I／O”，通過設(shè)定寫入路徑可根據(jù)操作人員的需要，在指定的磁盤內(nèi)創(chuàng)建新文件夾與表格文件。本程序?qū)崿F(xiàn)了自動(dòng)創(chuàng)建文件夾及EXCEL文件、并將數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)表格的功能，文件根據(jù)時(shí)間與用戶名來命名。使得數(shù)據(jù)保存更為安全，方便工作人員或用戶查看歷史數(shù)據(jù)。圖3-18為實(shí)現(xiàn)此功能的程序框圖：</p>

81、<p>　　圖3-18寫入表格程序框圖</p><p>　　與日用電信息相對(duì)應(yīng)，詳細(xì)界面中通過月用電信息反應(yīng)用戶每一個(gè)月的用電情況，通過表格動(dòng)態(tài)地顯示一年12個(gè)月中用戶的用電量及電費(fèi)。該界面還具有存儲(chǔ)功能和計(jì)費(fèi)功能。圖3-19為月用電信息前面板：</p><p>　　圖3-19為月用電信息前面板</p><p><b>　　3.6生成安裝程序

82、</b></p><p>　　系統(tǒng)軟件開發(fā)結(jié)束后，可以將軟件打包做成EXE可執(zhí)行文件的形式，這樣，用戶直接雙擊EXE文件運(yùn)行軟件。通過提供的應(yīng)用程序生成工具——Application Builder，發(fā)布獨(dú)立的安裝包或可執(zhí)行文件。</p><p>　　LabviEW提供了軟件發(fā)布工具，在項(xiàng)目瀏覽器中的“程序生成規(guī)范”就是用來配置項(xiàng)目發(fā)布方法的。在程序生成規(guī)范的右鍵菜單中選取“新

83、建”，可以看到程序有八種發(fā)布方法:應(yīng)用程序、安裝程序、.NET互操作程序集、打包庫(kù)、共享庫(kù)、源代碼發(fā)布、zip文件。需要將編寫的Vl、數(shù)據(jù)庫(kù)文件系統(tǒng)，特別是LabVIEW運(yùn)行時(shí)引擎 (LabviEWRun一TimeEngine)，打包為一個(gè)安裝程序Installer文件。</p><p>　　成功生成可執(zhí)行文件后，可以到其他的客戶機(jī)上安裝抄表系統(tǒng)。運(yùn)行生成的EXE安裝程序，按照安裝向?qū)У奶崾緦⑾到y(tǒng)安裝到計(jì)算機(jī)。如

84、圖3-20打開EXE文件后的運(yùn)行畫面。</p><p>　　圖3-20運(yùn)行EXE文件界面</p><p><b>　　3.7本章小結(jié)</b></p><p>　　通過對(duì)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)解決方案的分析，構(gòu)建了基于LabVIEW的社區(qū)抄表系統(tǒng)，本章詳細(xì)介紹了其設(shè)計(jì)過程以及實(shí)現(xiàn)的功能。</p><p>　　控制面板分為四個(gè)選項(xiàng)卡，

85、分別為：首頁(yè)實(shí)現(xiàn)了用戶名密碼驗(yàn)證功能和模式選擇功能，為不同層面的使用者提供了人性化的服務(wù)；主界面則是操作人員查看最多的面板，實(shí)現(xiàn)了抄表功能以及報(bào)警功能；日用電信息反映了用戶每天的用電情況，可查看各個(gè)用戶的的用電高峰低谷期，利用該數(shù)據(jù)可制定社區(qū)用電計(jì)劃，合理用電；月用電信息為記錄面板，可跟蹤顯示用戶一年來各個(gè)月的用電量以及總電量，并實(shí)現(xiàn)了計(jì)算功能以及存儲(chǔ)功能。</p><p>　　LabVIEW靈活的界面設(shè)計(jì)和強(qiáng)大

86、的數(shù)據(jù)處理功能為實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的人性化提供了便利，確保任務(wù)的可靠執(zhí)行。實(shí)踐證明，基于LabVIEW的社區(qū)抄表系統(tǒng)是一種高性能、高效率的實(shí)時(shí)控制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。</p><p><b>　　第4章 串口通信</b></p><p><b>　　4.1用戶端設(shè)計(jì)</b></p><p>　　虛擬儀器按照其構(gòu)成方式的不同通常分成 4 種

87、，它們是：</p><p>　　基于 GPIB（General Purpose Interface Bus）接口的虛擬儀器系統(tǒng)；</p><p>　　基于串口或其它工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線的系統(tǒng)；</p><p>　　基于 VXI 總線儀器實(shí)現(xiàn)的虛擬儀器系統(tǒng)；</p><p>　　基于 PXI 總線的儀器系統(tǒng)。</p><p>　

88、　實(shí)際上這四個(gè)不同的劃分根本區(qū)別在于數(shù)據(jù)的獲取渠道不同。通過不同的總線或接口最終把數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)總線上完成分析處理的工作。通過雙絞線平衡電纜傳來的數(shù)據(jù)信號(hào)是 RS-485 通信協(xié)議的，而一般計(jì)算機(jī)只配置有 9 針的串口。因此，電能表通過 RS-485 接口向外傳輸時(shí)必須經(jīng)過 RS-485/RS-232協(xié)議轉(zhuǎn)換后，才可以正確的被計(jì)算機(jī)識(shí)別與接收處理。從使用便利性和傳輸可靠性角度綜合考慮，本設(shè)計(jì)中采用北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司設(shè)

89、計(jì)的無(wú)源RS-485/RS-232 轉(zhuǎn)換器作為信號(hào)調(diào)理電路將信號(hào)轉(zhuǎn)換傳給計(jì)算機(jī)處理。</p><p><b>　　4.2串口設(shè)置</b></p><p>　　在LabVIEW平臺(tái)處理串口通訊需要使用標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出應(yīng)用程序編程接口VISA (Virtual Istrument Software Architeeture)。串口的初始化設(shè)置，包括數(shù)據(jù)傳輸速率，奇偶校驗(yàn)，數(shù)

90、據(jù)比特，停止比特參數(shù)的設(shè)定。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中采用 VISA 配置串口(VISA Configure Serial Port．vi)設(shè)置串口信息，使硬件和計(jì)算機(jī)的通信協(xié)議一致。一般來說，設(shè)計(jì)時(shí)可將VISAOpen函數(shù)放在主循環(huán)外，讀寫函數(shù)放在循環(huán)內(nèi)，這樣就不用多次打開VISA而浪費(fèi)時(shí)間和資源了。</p><p><b>　　以下為默認(rèn)初始值：</b><

91、;/p><p>　　數(shù)據(jù)傳輸波特率為 1200bit/s</p><p><b>　　偶校驗(yàn)</b></p><p><b>　　8bit 數(shù)據(jù)比特</b></p><p><b>　　1bit 停止比特</b></p><p>　　其中，數(shù)據(jù)傳輸波特率設(shè)置

92、為全局變量，作為修改波特率時(shí)用。如圖4-1所示：</p><p><b>　　圖4-1串口設(shè)置圖</b></p><p><b>　　4.3串口數(shù)據(jù)通信</b></p><p>　　要想實(shí)現(xiàn)串口通信，必須安裝Nl提供的統(tǒng)一編程接口—VISA的驅(qū)動(dòng)程序。在進(jìn)行VISA讀寫之前需要通過 VISAOpen函數(shù)打開一個(gè) VlSA

93、Session。然后就可以通過這個(gè)Session進(jìn)行通信。</p><p>　　用戶端向串口發(fā)送數(shù)據(jù)信息到電能表單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)，數(shù)據(jù)格式也要遵循一定的協(xié)議。根據(jù)在上章中的通信規(guī)約規(guī)定，按照一定的協(xié)議規(guī)定順序發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。程序先設(shè)置好串口后，向串口發(fā)送讀取電能數(shù)據(jù)請(qǐng)求，延時(shí) 200ms 后接收串口數(shù)據(jù)，若電表異常響應(yīng)，則丟棄此次數(shù)據(jù)，再次發(fā)送讀取數(shù)據(jù)請(qǐng)求，直到超過重試次數(shù)后發(fā)出報(bào)警信號(hào)，結(jié)束本次數(shù)據(jù)采集通信；若電表

94、正常響應(yīng)，LabVIEW 執(zhí)行數(shù)據(jù)處理程序，再發(fā)送下一條讀取或是寫入數(shù)據(jù)請(qǐng)求。</p><p>　　LabVIEW 對(duì)串口的操作除了配置串口節(jié)點(diǎn)外，還有VISA 寫入、VISA 讀取和 VISA 設(shè)置 I/O 緩沖區(qū)大小共六個(gè)。由于串口在接收和發(fā)送的過程中，是以 ASCII 字符一個(gè)一個(gè)的發(fā)送的，LabVIEW 用 VISA 發(fā)送和接受數(shù)據(jù)時(shí)輸入輸出使用字符串，在確定數(shù)據(jù)通信開始后，程序在接收串口數(shù)據(jù)時(shí)，首先要執(zhí)

95、行 VISA 串口字節(jié)數(shù)“VISA Sytes at Serial Port”子 VI，用以確定將要讀入的確切的字節(jié)數(shù)，然后將其輸出作為 VISA Read 節(jié)點(diǎn)的輸入即可。由于 485 總線是一個(gè)半雙工的通訊方式，收和發(fā)不能同時(shí)進(jìn)行，從發(fā)送完成到變?yōu)榻邮諣顟B(tài)，無(wú)論是軟件的處理或是硬件的切換都需要一定的延時(shí)。主要是給發(fā)送方一個(gè)由發(fā)轉(zhuǎn)為收的時(shí)間，保證接收方返回的數(shù)據(jù)能完整的被接收方所收到。程序向串口發(fā)送命令和接收數(shù)據(jù)的程序流程圖如4-2所

96、示：</p><p>　　圖4-2讀表程序流圖</p><p><b>　　4.4數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　簇是一種可包含不同類型數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)類型，它將幾種不同的數(shù)據(jù)類型集中到一個(gè)單元中形成一個(gè)整體，類似于 C 語(yǔ)言中的 struct 構(gòu)造類型。程序?qū)⒔邮盏降臄?shù)據(jù)先放到對(duì)應(yīng)的變量中，由于這些變量為輸入控件，當(dāng)串口通信結(jié)束后，需要通

97、過這些變量對(duì)應(yīng)的局部變量，把這些變量數(shù)據(jù)綁定到數(shù)據(jù)簇中。LabVIEW 程序?qū)τ诮邮盏臄?shù)據(jù)有兩個(gè)處理方式：存儲(chǔ)到個(gè)人計(jì)算機(jī)中和直接通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去，這需要對(duì)這個(gè)簇?cái)?shù)據(jù)建立全局變量，方便后續(xù)程序訪問。</p><p><b>　　4.5串口程序</b></p><p>　　在實(shí)際抄表中，需要通過串口與硬件進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。登陸成功后，選擇實(shí)際抄表模式，便可進(jìn)入該子VI（vi

98、rtual instrument）程序，可時(shí)間實(shí)際抄表的功能。單個(gè)用戶的程序框圖如圖4-3所示：</p><p>　　圖4-3串口程序框圖</p><p><b>　　4.6本章小結(jié)</b></p><p>　　串口是計(jì)算機(jī)的一種標(biāo)準(zhǔn)接口，可以用于獲取采集設(shè)備的數(shù)據(jù)。本章詳細(xì)介紹了串口通信的設(shè)計(jì)，即用戶端的數(shù)據(jù)傳輸，通過標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出應(yīng)用程序編

99、程接口VISA完成對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)的采集。</p><p>　　實(shí)踐不僅證明了此方案的可行性，而且證明了在實(shí)時(shí)性保證方面的能力和LabVIEW界面及數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)勢(shì)。它能簡(jiǎn)單地獲取采集設(shè)備的數(shù)據(jù)并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，串口實(shí)時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性良好。</p><p><b>　　第5章 總結(jié)與展望</b></p><p>　　5.1論文研究工作總結(jié)

100、</p><p>　　本課題是在了解了國(guó)內(nèi)外抄表現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上提出的。在大量閱讀國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)后，總結(jié)了目前抄表系統(tǒng)的現(xiàn)狀和特點(diǎn)后，提出了基于虛擬儀器技術(shù)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了一個(gè)具備數(shù)據(jù)采集、處理和數(shù)據(jù)顯示的自動(dòng)化抄表系統(tǒng)。在此過程中，重點(diǎn)是程序的編寫。首先設(shè)計(jì)各個(gè)子程序，測(cè)試其功能后再設(shè)計(jì)其他的子程序，所以程序調(diào)試階段很順利，在最后設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)時(shí)，考慮了很多框架，比如主從結(jié)構(gòu)，兩種模式等。該系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)任務(wù)

101、書的基本要求，并具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　1處理模塊的設(shè)計(jì)，界面生動(dòng)逼真貼近實(shí)際</p><p>　　集成統(tǒng)一的操作面板為用戶提供了一個(gè)友好的工作界面，豐富的數(shù)據(jù)顯示控件以多種方式將顯示數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶，用戶自定義控件可以動(dòng)態(tài)地表示設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，用戶通過點(diǎn)擊畫面中的按鈕對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，僅能滿足操作人員的各種需要，而且畫面生動(dòng)逼真，操作簡(jiǎn)便。</p><p>

102、;　　2通信設(shè)計(jì)，適應(yīng)性強(qiáng)</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的是一個(gè)單機(jī)版的監(jiān)控系統(tǒng)程序，但是LabVIEW本身具備網(wǎng)絡(luò)特性，可以非常方便實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。另一方面，本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是以一個(gè)社區(qū)電表為目標(biāo)，但經(jīng)過稍加改造，就可方便地應(yīng)用到其它工業(yè)生產(chǎn)過程中，諸如水表氣表的抄表、風(fēng)力發(fā)電或者溫度采集等方面。</p><p><b>　　3安全性高</b>

103、</p><p>　　通過登錄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，避免了人為的誤操作和越級(jí)操作。前面板的安全設(shè)置使得未經(jīng)過許可的更改無(wú)法執(zhí)行。這些安全措施極大地提高了系統(tǒng)的安全性。</p><p><b>　　5.2不足與展望</b></p><p>　　由于時(shí)間的關(guān)系，LabVIEW所具有的強(qiáng)大功能還有許多為曾涉及，如總線技術(shù)和遠(yuǎn)程通信技術(shù)。也由于硬件條件以及時(shí)間的

104、限制，本系統(tǒng)還存在一些不足和缺陷：</p><p>　　1本課題從實(shí)際需要出發(fā)設(shè)計(jì)出基于 LabVIEW 網(wǎng)絡(luò)通信的社區(qū)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)，然而實(shí)際中抄表系統(tǒng)是個(gè)龐大而且安全性能要求很高的系統(tǒng)，要真正投入實(shí)際應(yīng)用還需要進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。</p><p>　　2未能搭建出系統(tǒng)硬件環(huán)境，LabVIEW 管理中心的軟件也就不夠完善，在今后條件允許的情況下會(huì)繼續(xù)進(jìn)行研究，使得完全遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的功能。&

105、lt;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　曾乃鴻.當(dāng)前自動(dòng)抄表技術(shù)的現(xiàn)狀和展望[J].華東電力.2001,1(29):57-59.</p><p>　　趙陽(yáng),周海軍,邵世祥.一種遠(yuǎn)程自動(dòng)電話抄表系統(tǒng)[J].電子技術(shù),2001,28(5):26-29.</p><p>　　龍華偉.LabVIEW8.

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