基于labview的溫度采集系統(tǒng)研究與設計--畢業(yè)論文

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計（論 文）</p><p>　　題 目 基于LabVIEW的溫度采集系統(tǒng)的研究與設計</p><p>　　姓 名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　所在學院

2、 電氣與電子工程學院 </p><p>　　專業(yè)班級 12電信2班 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　日 期 2016 年 04 月 28 日 </p><p><b>　　中文摘要</b>&l

3、t;/p><p>　　隨著信息領域各種技術的發(fā)展，在數(shù)據(jù)采集方面的技術也取得了很大的進步，采集數(shù)據(jù)的信息化是目前社會的主流發(fā)展方向。各種領域都用到了數(shù)據(jù)采集，在石油勘探，地震數(shù)據(jù)采集領域已經(jīng)得到應用。隨著測控技術的迅猛發(fā)展，以虛擬儀器為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)在測控領域中占到了統(tǒng)治地位。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)進行處理、傳輸顯示、儲存等操作。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要功能是把

4、模擬信號變成數(shù)字信號，并進行分析、處理 、存儲和顯示。溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)廣泛的應用于人們的日常生活中。</p><p>　　本文主要介紹了利用labview實現(xiàn)溫度采集系統(tǒng)的設計過程，系統(tǒng)結構時利用了labview的虛擬儀器技術，由labview虛擬系統(tǒng)自生成溫度信號，通過溫度的采集實現(xiàn)對溫度數(shù)據(jù)的采集，預處理，分析，儲存和顯示。全文的內(nèi)容主要包括：虛擬儀器的發(fā)展，labview虛擬儀器的介紹，溫度采集系統(tǒng)的制作與

5、調(diào)試最后是自己在本次制作中的不足與展望。</p><p>　　關鍵詞：labview ，虛擬儀器，溫度采集系統(tǒng)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the variety of the field of information technology, in terms of data acquis

6、ition technology has made great progress, collect data, information technology is the development direction of the mainstream of society. Various areas of data collection used in oil exploration, seismic data acquisition

7、 has been applied field. With the rapid development of measurement and control technology, virtual instrument data acquisition system as the core area have been accounted for in the measurement and co</p><p>

8、;　　This paper describes the use of living to labview temperature acquisition system to achieve the design process, system structure using the labview virtual instrument technology, by the labview virtual system from the

9、temperature signal generated by the collection temperature to achieve temperature data collection, preprocessing, analysis , storage and display. Full-text content includes: the development of virtual instruments, labvie

10、w introduction of virtual instrument, the temperature acquisiti</p><p>　　Key words: labview, temperature, collected</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　中文摘要2</b>

11、</p><p>　　ABSTRACT3</p><p><b>　　第一章 緒論6</b></p><p><b>　　1.1研究背景6</b></p><p>　　1.1.1溫度的研究背景6</p><p>　　1.1.2 LABVIEW的發(fā)展6</p&g

12、t;<p>　　1.2本文研究的意義7</p><p><b>　　1.3組織結構7</b></p><p>　　第二章 虛擬儀器的概述8</p><p>　　2.1虛擬儀器的概念與特點8</p><p>　　2.1.1軟件是虛擬儀器的核心8</p><p>　　2.1.2

13、虛擬儀器的性價比高8</p><p>　　2.1.3虛擬儀器具有良好的人機界面8</p><p>　　2.1.4虛擬儀器具有和其它設備互聯(lián)的能力8</p><p>　　2.2虛擬儀器的組成原理8</p><p>　　2.2.1虛擬儀器的硬件9</p><p>　　2.2.2虛擬儀器的軟件9</p>

14、;<p>　　2.3虛擬儀器的應用10</p><p>　　第三章LabVIEW語言及功能簡介12</p><p>　　3.1LabVIEW語言概述12</p><p>　　3.1.1 LabVIEW語言的特點12</p><p>　　3.2虛擬儀器的軟件開發(fā)平臺labview13</p><p&g

15、t;　　3.2.1 labview的基本功能：14</p><p>　　3.2.2用于過程控制和工業(yè)自動化系統(tǒng)用監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集的通用工具14</p><p>　　3.2.3使用內(nèi)嵌庫來完善應用程序14</p><p>　　第四章 基于labview的溫度采集系統(tǒng)16</p><p>　　4.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結構原理16</p&

16、gt;<p>　　4.1.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分類16</p><p>　　4.1.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能16</p><p>　　4.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計的基本原則16</p><p>　　4.2.1硬件設計的基本原則17</p><p>　　4.2.2 軟件設計的基本原則17</p><p>　

17、　4.3程序前面板的介紹以及運行情況18</p><p>　　4.3.1 系統(tǒng)控制18</p><p>　　4.3.2 當前溫度19</p><p>　　4.3.3 溫度走向圖19</p><p>　　4.3.4 溫度范圍20</p><p>　　4.3.5 統(tǒng)計信息20</p><p&

18、gt;　　4.3.6 直方圖21</p><p>　　4.3.7 直方圖參數(shù)21</p><p>　　4.4程序后面板的介紹22</p><p>　　4.4.1 重要子VI的介紹22</p><p>　　4.4.5 vi層次結構23</p><p>　　第五章 結論與展望24</p><

19、;p><b>　　致謝25</b></p><p><b>　　參考文獻26</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1研究背景</b></p><p>　　1.1.1溫度的研究背景</p&

20、gt;<p>　　以往靠人工控制的溫度、濕度、液位等信號的測壓﹑力控系統(tǒng)，外圍電路稍微復雜，測量精度較低，分辨力不大，需進行溫度校準(非線性校準、溫度補償、傳感器標定等)；而且它們的體積較大、使用不是非常方便，更重要的是參數(shù)的設定需要有其它儀表的參加，外界設備多，成本高，因而越來越適應不了社會的要求。在對多類型、多通道信號同時進行檢測和控制中，傳統(tǒng)的測控系統(tǒng)能力有限。如何將計算機與各種設施、設備結合，簡化人工操作并實現(xiàn)自動

21、控制，滿足社會的需求，成為一個很迫切的問題。溫度檢測是現(xiàn)代檢測技術的重要組成部分，在保證產(chǎn)品質量、節(jié)約能源和安全生產(chǎn)等方面起著重要的作用。由單片集成電路構成的溫度傳感器的種類越來越多，測量的精度越來越高，響應時間越來越短，因其使用方便、無需變換電路等特點已經(jīng)得到了廣泛的應用。隨著社會的發(fā)展、科技的進步以及人們生活水平的慢慢提高，各種有利于生產(chǎn)的自動控制系統(tǒng)開始步入了我們的生活，以單片機為核心的溫度采集系統(tǒng)就是其中之一。同時也標志了自動控

22、制領域成為了數(shù)字化時代的一員。它實用性強，功能齊全，技術先進，使人們相信這是科技進步的成果。溫度是工業(yè)控制中主要的被控參數(shù)之一，特別是在冶金、化工、建材</p><p>　　1.1.2 LABVIEW的發(fā)展</p><p>　　上世紀80年代早期，計算機接口變得越來越精細，軟件設計的虛擬器界面也越來越友好，蘋果公司的Macintosh開發(fā)了G語言，這些為功能強大的專業(yè)虛擬儀器軟件的出現(xiàn)提供

23、了必要基礎。不久，NI為基于計算機的測量和自動化開發(fā)出了LABVIEW軟件包。</p><p>　　LABVIEW的功能不斷豐富和強大。LABVIEW用來進來數(shù)據(jù)采集和控制、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)表達，使工程師和科學家能充分利用PC的功能，快速簡便地完成自己的工作。經(jīng)過多年的不斷充實，LABVIEW成為豐富、強大的實用工具軟件包，內(nèi)部配有GPIB、VXI、串口和插入式DAQ板的庫函數(shù)以及全球幾百家廠商的儀器驅動程序。圍繞

24、這些核心軟件還陸續(xù)開發(fā)出多種附件。</p><p>　　工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)將虛擬儀器技術廣泛應用于航天、通訊、生物醫(yī)學、地球物理、電子、機械等各個領域，進行工程技術和科學研究，國內(nèi)對于虛擬儀器的研究與工程也取得了很多成就，在產(chǎn)品性能測試、設備故障診斷、生產(chǎn)過程控制中得到普遍應用。</p><p>　　1.2本文研究的意義</p><p>　　生活的需要，方便了生產(chǎn)中對

25、溫度的控制，有效的提高了生產(chǎn)質量。外圍電路比較簡單雜，測量精度較高，分辨力高，使用方便。溫度檢測是現(xiàn)代檢測技術的重要組成部分，在保證產(chǎn)品質量、節(jié)約能源和安全生產(chǎn)等方面起著關鍵的作用。本次畢業(yè)設計正是為了完成溫度采集而設計的，而且采用了溫度傳感器LM35，可以說與人們的日常生活是息息相關的，具有很大的現(xiàn)實意義。</p><p><b>　　1.3組織結構</b></p><

26、p>　　本論文共有六章，第一章為概述部分，主要介紹課題的選題背景、本文研究的意義及本論文的組織結構。第二章主要介紹了虛擬的相關知識。第三章是介紹了虛擬儀器軟件開發(fā)平臺labVIEW相關的知識。第四章介紹了labVIEW的溫度采集的相關知識。第五章主要講了基于labVIEW的溫度采集系統(tǒng)。第六章是對本文的總結以及對將來工作的展望</p><p>　　第二章 虛擬儀器的概述</p><p&g

27、t;　　2.1虛擬儀器的概念與特點</p><p>　　隨著計算機技術的快速發(fā)展，計算機與傳統(tǒng)的儀器儀表結合成為一種趨勢，它的強大的功能是傳統(tǒng)儀器所無法比擬的：虛擬儀器是在通用計算機平臺上，用戶根據(jù)自己的需求來定義和設計測試功能的儀器系統(tǒng)。也就是說虛擬儀器是由用戶利用一些基本硬件及軟件編程技術組成的各種各樣的儀器系統(tǒng)。概括的說<它主要有以下特點></p><p>　　2.1.1

28、軟件是虛擬儀器的核心</p><p>　　虛擬儀器的硬件確立后，它的功能，如抗混淆濾波、小波分析等<主要是通過軟件來實現(xiàn)的軟件在虛擬儀器中具有重要的地位。美國國家儀器公司就曾提出一個著名的口號“軟件就是儀器”。</p><p>　　2.1.2虛擬儀器的性價比高</p><p>　　一方面，虛擬儀器能同時對多個參數(shù)進行實時高效的測量，同時，因為信號的傳送和數(shù)據(jù)的

29、處理幾乎都是靠數(shù)字信號或軟件來實現(xiàn)的，所以還大大降低了環(huán)境干擾和系統(tǒng)誤差的影響。此外，用戶也可以隨時根據(jù)需要調(diào)整虛擬儀器的功能，大大縮短了儀器在改變測量對象時的更新周期；另一方面，采用虛擬儀器還可以減少測試系統(tǒng)的硬件環(huán)節(jié)，從而降低系統(tǒng)的開發(fā)成本和維護成本，因此，使用虛擬儀器比傳統(tǒng)儀器經(jīng)濟。</p><p>　　2.1.3虛擬儀器具有良好的人機界面</p><p>　　在虛擬儀器中測量結果是

30、通過由軟件在計算機屏幕上生成的、與傳統(tǒng)儀器面板相似的圖形界面由軟面板來實現(xiàn)的。</p><p>　　2.1.4虛擬儀器具有和其它設備互聯(lián)的能力</p><p>　　如和VXI總線或現(xiàn)場總線等的接口能力,此外，還可以將虛擬儀器接入網(wǎng)絡，如IN—TRANET等,以實現(xiàn)對現(xiàn)場生產(chǎn)的監(jiān)控和管理。作為新型儀器,它有許多傳統(tǒng)儀器無法比擬的地方。這使得虛擬儀器的應用領域非常廣泛,據(jù)估計,下個世紀初中葉,

31、我國將有60%的儀器為虛擬儀器。</p><p>　　2.2虛擬儀器的組成原理</p><p>　　虛擬儀器充分利用了當代先進的科技產(chǎn)品和技術,如計算機、模塊化的數(shù)據(jù)</p><p>　　采集調(diào)理電路及總線技術等。從圖2-1可以看出它主要由硬件和軟件兩大部分組成。</p><p><b>　　現(xiàn)在分別給予介紹：</b>&

32、lt;/p><p>　　2.2.1虛擬儀器的硬件</p><p>　　硬件是虛擬儀器工作的基礎，它的主要功能是完成對被測信號的采集、傳輸和顯示測量的結果。</p><p>　　虛擬儀器的硬件主要是由計算機和信號采集調(diào)理部件組成的，其中計算機包括微處理器、儲存器和顯示器等，它主要用來提供實時高效的數(shù)據(jù)處理性能。而信號采集調(diào)理部件可以是GPIB儀器模塊、VXI儀器模塊、PX

33、I儀器模塊或數(shù)據(jù)采集卡,它主要用來采集、傳輸信號。目前用得比較多的是數(shù)據(jù)采集卡和VXI儀器模塊,尤其是數(shù)據(jù)采集卡特別為廣大科技人員所鐘愛。另外,虛擬儀器還有一個優(yōu)秀的硬件平臺VXI總線系統(tǒng),它是一種在世界范圍內(nèi)開放的、適于多供貨商的32位高速模塊化儀器總線。</p><p>　　2.2.2虛擬儀器的軟件</p><p>　　軟件在虛擬儀器中的地位非常重要,它肩負著對數(shù)據(jù)進行分析處理的重任,

34、如數(shù)字濾波、小波分析或頻譜變換等。在很大程度上,虛擬儀器系統(tǒng)能否成功地運行,就取決于虛擬儀器的軟件。虛擬儀器的軟件可以分為幾個層次,其中包括儀器驅動程序、應用程序和軟面板程序。</p><p>　　儀器驅動程序主要用來初始化虛擬儀器,設置特定的參數(shù)和工作方式,使虛擬儀器保持正常的工作狀態(tài)。</p><p>　　應用程序主要用來對輸入計算機的數(shù)據(jù)進行分析和處理,用戶就是通過編制應用程序來定義

35、虛擬儀器的功能。</p><p>　　軟面板程序用來提供虛擬儀器與用戶的接口,它可以在計算機屏幕上生成一個與傳統(tǒng)儀器面板相似的圖形界面,用于顯示測量的結果等,同時,用戶還可以通過軟面板上的開關和按鈕,模擬傳統(tǒng)儀器的各種操作,通過鍵盤或鼠標實現(xiàn)對虛擬儀器的操作。</p><p>　　通常在編制虛擬儀器的軟件時可以采用兩種編程方法：一種是傳統(tǒng)的編程方法,采用高級語言,如VC++、VB等編寫虛擬

36、儀器的軟件；另一種是采用現(xiàn)在流行的圖形化編程方法如用NI公司的labview（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，實驗室虛擬儀器工作平臺）或HP公司的VEE等編程。采用圖形化編程的優(yōu)勢是軟件開發(fā)周期短、編程容易,特別適合不具有專業(yè)編程水平的工程技術人員使用。</p><p>　　2.3虛擬儀器的應用</p><p>　　虛

37、擬儀器技術經(jīng)過十幾年的發(fā)展%而今正沿著總線與驅動程序標準化、硬/軟件模塊化、編程平臺的圖形化和硬件模塊的即插即用方向進步。虛擬儀器技術在發(fā)達國家的推廣應用十分普及。在國內(nèi),近年來也開始有了利用虛擬儀器實現(xiàn)檢測、控制等功能的例子，虛擬儀器系統(tǒng)已成為儀器領域的一個基本方法，是技術進步的必然結果。</p><p>　　虛擬儀器主要在以下幾個方面得到應用：</p><p>　　2.3.1虛擬儀器在

38、測量方面的應用</p><p>　　虛擬儀器系統(tǒng)開放、靈活,可與計算機技術保持同步發(fā)展,將之應用在測量方面可以提高精確度,降低成本,并大大節(jié)省用戶的開發(fā)時間%因此已經(jīng)在測量領域得到廣泛的應用。</p><p>　　2.3.2虛擬儀器在監(jiān)控方面的應用</p><p>　　用虛擬儀器系統(tǒng)可以隨時采集和記錄從傳感器傳來的數(shù)據(jù),并對之進行統(tǒng)計、數(shù)字濾波、頻域分析等處理,從而

39、實現(xiàn)監(jiān)控功能。當前,氣敏傳感器正朝著快速響應、小型化和經(jīng)濟化發(fā)展,這種發(fā)展趨勢引起了微電子氣敏傳感器的發(fā)展。</p><p>　　2.3.3虛擬儀器在檢測方面的應用</p><p>　　在實驗室中,利用虛擬儀器開發(fā)工具開發(fā)專用虛擬儀器系統(tǒng),可以把一臺個人計算機變成一組檢測儀器,用于數(shù)據(jù)/圖像采集、控制與模擬。</p><p>　　2.3.4虛擬儀器在教育方面的應用&

40、lt;/p><p>　　現(xiàn)在,隨著虛擬儀器系統(tǒng)的廣泛應用,越來越多的教學部門也開始用它來建立教學系統(tǒng),不僅大大節(jié)省開支,而且由于虛擬儀器系統(tǒng)具有靈活、可重用性強等優(yōu)點%使得教學方法也更加靈活了。</p><p>　　2.3.5虛擬儀器在電信方面的應用</p><p>　　由于虛擬儀器具有靈活的圖形用戶接口,強大的檢測功能,同時又能與GPIB和VXI儀器兼容,因此很多工程

41、師和研究人員都把它用于電信檢測和場測試方面。</p><p>　　虛擬儀器還在其他很多領域包括航空、汽車、生物醫(yī)學等方面得到廣泛應用。從交通監(jiān)控系統(tǒng)到大學實驗室,從部件自動測試到工業(yè)過程控制,虛擬儀器應用的例子不勝枚舉。相信未來,虛擬儀器將得到更多的發(fā)展,應用范圍也將越來越廣。</p><p>　　第三章LabVIEW語言及功能簡介</p><p>　　3.1Lab

42、VIEW語言概述</p><p>　　LabVIEW是實驗室虛擬儀器集成環(huán)境(laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)的簡稱,是目前應用最廣、發(fā)展最快、功能最強的圖形化軟件開發(fā)集成環(huán)境。得到工業(yè)界學術界的普遍認可和好評。它可以把復雜、繁瑣、費時的語言編程簡化成用菜單或圖標提示的方法選擇功能(圖形),用線條將各種功能(圖形)連接起來的簡單圖形編程方式,

43、為沒有編程經(jīng)驗的用戶進行編程、查錯、調(diào)試提供了簡單方便、完整的環(huán)境和工具，尤其適合于從事科研、開發(fā)的科學家和工程技術人員使用。</p><p>　　LabVIEW是一種虛擬儀器開發(fā)平臺軟件，能夠以其直觀簡便的編程方式、眾多的源代碼級的設備驅動程序、多種多樣的分析和表達功能支持，為用戶快捷地構筑自己在實際工程中所需要的儀器系統(tǒng)創(chuàng)造了基礎條件。</p><p>　　LabVIEW與其它計算機語

44、言相比，有一個特別重要的不同點：其它計算機語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼行，而LabVIEW采用圖形化編程語言——G語言，產(chǎn)生的程序是框圖的形式，易學易用，特別適合硬件工程師、實驗室技術人員、生產(chǎn)線工藝技術人員的學習和使用，可在很短的時間內(nèi)掌握并應用到實踐中去。特別是對于熟悉儀器結構和硬件電路的硬件工程師、現(xiàn)場工程技術人員及測試技術人員來說，編程就像設計電路圖一樣；因此，硬件工程師、現(xiàn)場工程技術人員及測試技術人員們學習LabVIEW

45、駕輕就熟，在很短的時間內(nèi)就能夠學會并應用LabVIEW。也不必去記憶那眼花繚亂的文本式程序代碼。LabVIEW的功能十分強大。像C或C++等其它計算機高級語言一樣，LabVIEW也是一種通用編程系統(tǒng)，具有各種各樣、功能強大的函數(shù)庫，包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串行儀器控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲，甚至還有目前十分熱門的網(wǎng)絡功能。LabVIEW也有完善的仿真、調(diào)試工具，如設置斷點、單步執(zhí)行等。</p><p>　

46、　LabVIEW的動態(tài)連續(xù)跟蹤方式，可以連續(xù)、動態(tài)地觀察程序中的數(shù)據(jù)其變化情況，比其它語言的開發(fā)環(huán)境更方便、更有效。</p><p>　　3.1.1 LabVIEW語言的特點</p><p>　　G語言編寫的程序稱為虛擬儀器VI(Virtual Instrument),因為它的界面和功能與真實儀器十分相像,在LabVIEW環(huán)境下開發(fā)的應用程序都被冠以VI后綴,以表示虛擬儀器的含義。一個VI

47、由交互式用戶接口、數(shù)據(jù)流框圖和圖標連接端口組成。同時,G語言最佳地實現(xiàn)了模塊化編程思想。用戶可以將一個應用分解為一系列任務,再將任務細分,將一個復雜的應用分解為一系列的簡單子任務,為每個子任務建立一個VI,然后把這些VI組合在一起完成最終的應用程序。因為每個SubVI可以單獨執(zhí)行,所以很容易調(diào)試。進一步而言,許多低級SubVI可以完成一些常用功能,因此,用戶可以開發(fā)特定的SubVI庫,以適用一般的應用程序。</p><

48、;p>　　LabVIEW的運行機制就宏觀上講已經(jīng)不再是傳統(tǒng)上的馮·諾依曼計算機體系結構的執(zhí)行方式。傳統(tǒng)的計算機語言(如C語言)中的順序執(zhí)行結構在LabVIEW中被并行機制所代替:從本質上講,它是一種帶有圖形控制流結構的數(shù)據(jù)流模式。數(shù)據(jù)流程序設計規(guī)定,一個目標只有當它的所有輸入有效時才能執(zhí)行；而目標的輸出,只有當它的功能完成時才是有效的。也就是說,在這種數(shù)據(jù)流程序的概念中,程序的執(zhí)行是數(shù)據(jù)驅動的,它不受操作系統(tǒng)、計算機等因

49、素的影響。這樣,LabVIEW中被連接的功能節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流控制著程序的執(zhí)行次序,而不象文本程序受到行順序執(zhí)行的約束。從而,我們可以通過相互連接功能節(jié)點快速簡潔地開發(fā)應用程序,甚至還可以有多個數(shù)據(jù)通道同步運行。</p><p>　　LabVIEW的核心是VI。VI有一個人機對話的用戶界面——前面板(Front Panel)和類似于源代碼功能的程序圖(Diagram)。前面板接收來自程序圖的指令。在VI的前面板中，

50、控件(Controls)模擬了儀器的輸入裝置并把數(shù)據(jù)提供給VI的程序圖；而指示器(Indicators)則模擬了儀器的輸出裝置并顯示由程序圖獲得或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。當把一個控件或指示器放置到前面板上時，LabVIEW在程序圖中相應地放置了一個端口(Terminals),這個從屬于控件或指示器的端口不能隨意刪除,只有刪除它對應的控件或指示器時它才隨之一起被刪除。</p><p>　　用LabVIEW編制程序圖程序時,不必

51、受常規(guī)程序設計語法細節(jié)的限制。首先,從功能菜單中選擇需要的功能節(jié)點,將之置于面板上適當?shù)奈恢?；然后用?Wires)連接各功能節(jié)點在程序圖中的端口,用來在功能節(jié)點之間傳輸數(shù)據(jù)。這些節(jié)點包括了簡單的算術功能,高級數(shù)據(jù)采集和分析VI以及用來存儲和檢索數(shù)據(jù)的文件輸入輸出功能和網(wǎng)絡功能。</p><p>　　用LabVIEW編制出的圖形化VI是分層次和模塊化的。我們可以將之用于頂層(Top level)程序,也可用作其它

52、程序或子程序的子程序。顯然LabVIEW依附并發(fā)展了模塊化程序設計的概念。圖形化程序設計編程簡單、直觀、開發(fā)效率高。</p><p>　　3.2虛擬儀器的軟件開發(fā)平臺labview</p><p>　　labview是一個高效的圖形化程序設計環(huán)境，它結合了簡單易用的圖形式開發(fā)環(huán)境與靈活強大的G編程語言。提供了一個直覺式的環(huán)境，與測量緊密結合。在這個平臺上,各種領域的專業(yè)工程師和科學家們通過

53、定義和連接代表各種功能模塊的圖標來方便迅速地建立高水平的應用程序。</p><p>　　針對測試測量和過程控制領域,提供了大量的儀器面板中的控制對象,如表頭、旋鈕、圖表等。通過控制編輯器可將現(xiàn)有的控制對象修改成適合自己工作領域的控制對象。使用圖表表示功能模塊,使用圖標間的連線表示在各功能模塊間傳遞的數(shù)據(jù),這樣使得編程過程與思維過程非常近似。</p><p>　　提供程序調(diào)試功能?？梢栽谠创?/p>

54、碼中設置斷點,單步執(zhí)行源代碼,在源代碼中的數(shù)據(jù)流連線上設置探針，在程序運行過程中觀察數(shù)據(jù)流的變化。繼承傳統(tǒng)的編程語言中的結構化和模塊化編程的優(yōu)點,采用編譯方式運行32位應用程序,提高了運行程序的速度。</p><p>　　支持多種系統(tǒng)平臺。在任何一個平臺上開發(fā)的labview應用程序可直接移植到其它平臺上。</p><p>　　提供了大量的函數(shù)庫供調(diào)用。</p><p&

55、gt;　　具有實時性,支持數(shù)據(jù)采集板和GPIB、串口設備、VXI儀器、.PIC、工業(yè)現(xiàn)場總線以及用戶特殊的板卡，免費提供世界各大廠商的600多種-GPIB儀器、串口儀器、VXI儀器、CAMMAC設備的驅動程序。它提供DLL庫接口和CIN代碼調(diào)用來使用戶有能力在labview,平臺上使用其它軟件平臺（如C）編譯的模塊。</p><p>　　3.2.1 labview的基本功能：</p><p&g

56、t;　　a）使用圖形編程方法來生成vi</p><p>　　在labview中，一個vi即是一個應用程序，其表現(xiàn)形式就是一個由代表各種控制、顯示等功能或對象的圖標或圖形模塊及其間的連接線組成的圖。你可以迅速地創(chuàng)建前面板用戶界面，來為你的軟件系統(tǒng)提供交互式控制、你可以非常直觀地將所有方框匯集到一起。具體編程步驟如下：</p><p><b>　　b）創(chuàng)建前面板</b>&

57、lt;/p><p>　　前面板就是labview,中應用程序的人機界面。</p><p>　　在vi的前面板中，你可以用鼠標選擇Controls菜單中的對象，來為你的系統(tǒng)設置控制和數(shù)據(jù)顯示、量程表圖、餅圖、條狀圖、圖像等。當vi完成后，你可以全用前面板來控制系統(tǒng)，當vi運行時，通過選擇開關，移動滾動條、放大和縮小圖像，或從鍵盤輸入數(shù)值。</p><p>　　c)構造圖形

58、化的方框</p><p>　　編寫vi構造方框圖，不必考慮編程中的許多語法細節(jié)。從labview的Function菜單中選擇對象（圖標）、塊和下一塊間用線來連接，來傳遞數(shù)據(jù)。這些塊包括普通數(shù)學函數(shù)到高級的采集分析子程序，以及網(wǎng)絡和文件I/O操作。</p><p><b>　　d)數(shù)據(jù)流編程</b></p><p>　　labview使用獲得的數(shù)

59、據(jù)流編程方法，從而使你從基于廣西語言的徒工結構編程中解脫出來。因為labview中的執(zhí)行的是由塊間的數(shù)據(jù)的流向決定的，而不是由廣西的序列行決定的，你可以生成具有同步操作的圖（diagram）。</p><p><b>　　e)模塊化和層次化</b></p><p>　　labview的vi設計成為模塊化，所以任何vi可以自己運行或作為其他vi的一部分，你甚至可以為你自

60、己的vi創(chuàng)建圖標，做為你自己的vi和subVI的層次圖（hierarchy）。</p><p>　　3.2.2用于過程控制和工業(yè)自動化系統(tǒng)用監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集的通用工具</p><p>　　labview為用戶提供了用戶界面、I/O、數(shù)據(jù)分析駐到指定應用程序的連接例如簡單的數(shù)據(jù)logging、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集及對PID的直接控制。</p><p>　　3.2.3使用內(nèi)嵌庫

61、來完善應用程序</p><p><b>　　a)儀器控制</b></p><p>　　labview中的GPIB、VXI和串口VI庫使用NI工業(yè)標準設備驅動程序軟件來對儀器系統(tǒng)進行全面的控制。你可以對連接到NI的IEEE488.2接口板的任何GPIB一起進行控制。你可以使用labview的VXI開發(fā)系統(tǒng)來容易的為你的儀器編程，這種開發(fā)系統(tǒng)包括VISA(Virtual

62、Instrumrnt Software Arehiteeture).</p><p><b>　　b)數(shù)據(jù)采集和分析</b></p><p>　　DAQ的vi庫包含所有NI插入式和過程DAQ產(chǎn)品的采集和輸出數(shù)據(jù)的函數(shù)。插入式對高速和直接控制的應用是非常理想的。因為價格低，它大大降低了每通道的費用。labview的分析庫功能強大、應用范圍廣，可以和那些專用的分析軟件包相

63、媲美。這分析庫包括了統(tǒng)計、介紹、回歸、線性代數(shù)、信號生成算法、時域和頻域算法和數(shù)字過濾器等。</p><p>　　綜上所述，labview是一個高效的圖形化程序設計環(huán)境，它結合了簡單易用的圖形式開發(fā)環(huán)境與靈活強大的G編程語言。提供了一個直覺式的環(huán)境，與測量緊密結合，能讓工程師與科學家們迅速開發(fā)出有關數(shù)據(jù)采集、分析及顯示的解決方案?，F(xiàn)今數(shù)以萬計的工程師、科學家以及技術人員在使用labview來構建測量與自動化系統(tǒng)。

64、</p><p>　　第四章 基于LabVUEW的溫度采集系統(tǒng)</p><p>　　數(shù)據(jù)采集技術是微型計算機應用技術的重要分支。外部實現(xiàn)對象通過接口和計算機交換信息，在實現(xiàn)對象中，信息變現(xiàn)為不同的形式并有明確的物理意義，輸入到計算機內(nèi)部后部變成二進制數(shù)，統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)經(jīng)過計算機的加工處理再作用到現(xiàn)實對象，又變成具體的物理信號。上述整個過程都可以看成是數(shù)據(jù)采集技術涵蓋的內(nèi)容。</p&

65、gt;<p>　　4.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結構原理</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般包括模擬信號的輸入輸出通道和數(shù)字信號的輸入輸出通道。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入又稱為數(shù)據(jù)的收集；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸出又稱為數(shù)據(jù)的分配。</p><p>　　4.1.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分類</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結構形式多種多樣，用途和功能也各不相同，常見的分類方法有以下

66、幾種：根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能分類：數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分配：根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)適應環(huán)境分類：隔離型和非隔離型，集中式和分布式，高速、中速和低速型；根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制功能分類：智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，非智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；根據(jù)模擬信號的性質分類：電壓信號和電流信號，高電平信號和地電平信號，單端輸入（SE）和差動輸入（DE），單極性和雙極性;根據(jù)信號通道的結構方式分類：單通道方式，多通道方式。</p><p>　　4.1.2

67、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務，具體地說，就是采集傳感器輸出的模擬新海并轉換成計算機能識別的數(shù)字信號，然后送入計算機，根據(jù)不同的需要由計算機進行相應的計算和處理，得出所需的數(shù)據(jù)。與此同時，將計算得到的數(shù)據(jù)進行顯示和打印，以便對某些物理量的監(jiān)視。</p><p>　　由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務可以知道，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有以下幾個方面的功能：數(shù)據(jù)采集、模擬信號處理、數(shù)字

68、信號處理、開關信號處理、二次數(shù)據(jù)計算、屏幕顯示、數(shù)據(jù)儲存、打印輸出、人機聯(lián)系。</p><p>　　4.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計的基本原則</p><p>　　對于不同的采集對象系統(tǒng)設計的具體要求是不相同的。但是，由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成的，因此，系統(tǒng)設計的一些基本原則是大體相同的。</p><p>　　4.2.1硬件設計的基本原則</p>

69、<p><b>　　a）經(jīng)濟合理</b></p><p>　　系統(tǒng)硬件設計中，一定要注意在滿足件能指標的前提下，盡可能地降低價格，以便得到高的性價比，這是硬件設計中優(yōu)先考慮的一個重要因素，也是一個產(chǎn)品爭取市場的主要因素之一。</p><p><b>　　b）安全可靠</b></p><p>　　選取設備要考慮環(huán)境

70、的溫度、濕度、壓力、震動、粉塵等要求，以保證在規(guī)定的工作環(huán)境下系統(tǒng)性能穩(wěn)定、工作可靠。要有超量程和過載保護，保證輸入、輸出通道正常工作。要注意對交流市電遺跡電火花等的隔離。要保證連接件的接觸可靠。</p><p>　　c）足夠的抗干擾能力</p><p>　　有完善的抗干擾措施，是保證系統(tǒng)精度、工作正常和不產(chǎn)生錯誤的必要條件。</p><p>　　4.2.2 軟件設

71、計的基本原則</p><p><b>　　a）結構合理</b></p><p>　　程序應該采用結構模塊化設計。這不僅有利于程序的進一步擴充，而且也有利于程序的修改和維護。在程序編序時，要盡量使得程序的層次分明，易于閱讀和理解，同時還可以簡化程序，減少程序對于內(nèi)存的使用量。當程序中有經(jīng)常需要加以修改或變化的參數(shù)時，應該設計成獨立的參數(shù)傳遞給群序，避免程序的頻繁修改。&

72、lt;/p><p><b>　　b）操作性能好</b></p><p>　　操作件能好是指使用方面。這點對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來說是很重要的。在開發(fā)程序時，應該考慮如何降低對操作人員專業(yè)知識的要求。</p><p>　　c）提高程序的執(zhí)行速度。</p><p>　　d）給出必要的程序說明。</p><p>

73、　　4.3程序前面板的介紹以及運行情況</p><p>　　溫度采集是所有測試測量的第一工作,試驗測試產(chǎn)生的物理信號通過傳感器轉換為電壓或者電流一類的電信號然后通過數(shù)據(jù)采集卡將電信號采集傳人機,借助軟件控制數(shù)據(jù)采集卡進行數(shù)據(jù)分析、處理。壓以其簡便的程序編寫、不同數(shù)據(jù)采集卡的支持、強大的數(shù)據(jù)處理、友好的人機界面使其成為控制、開發(fā)數(shù)據(jù)采集卡的最佳軟件。下面介紹一下此程序：</p><p>&l

74、t;b>　　圖5-1</b></p><p><b>　　前面板如圖5-1</b></p><p>　　4.3.1 系統(tǒng)控制</p><p>　　系統(tǒng)控制包括：電源開關，分析開關以及時間頻率（更新時間）。</p><p>　　a）電源開關控制整個程序的運行</p><p>　　b

75、）分析開關控制下面統(tǒng)計信息模板與直方圖模板</p><p>　　c）時間頻率是控制右面溫度走向圖的一個更新頻率，時間越低刷新的越快。</p><p><b>　　如圖5-2</b></p><p><b>　　圖5-2</b></p><p>　　4.3.2 當前溫度</p><

76、p>　　當前溫度反應的是實時溫度，并有報警控件如圖5-3。</p><p><b>　　圖5-3(a)</b></p><p><b>　　圖5-3(b)</b></p><p>　　4.3.3 溫度走向圖</p><p>　　溫度走向圖反應的是一段時間內(nèi)溫度的走向。如圖5-4</p&

77、gt;<p><b>　　圖5-4</b></p><p>　　4.3.4 溫度范圍</p><p>　　溫度范圍包括上限值，下線值</p><p>　　a)上限值可以改變溫度走向圖的最大值</p><p>　　b)下線值可以改變溫度走向圖的最小值.如圖5-5</p><p>&l

78、t;b>　　圖5-5</b></p><p>　　4.3.5 統(tǒng)計信息</p><p>　　統(tǒng)計信息包括平均溫度和標準偏差</p><p>　　a)平均溫度是計算收集到的溫度的平均溫度</p><p>　　b)標準偏差是衡量數(shù)據(jù)值偏離平均值的程度。如圖5-6</p><p><b>　　圖5

79、-6</b></p><p><b>　　4.3.6 直方圖</b></p><p>　　直方圖是統(tǒng)計溫度在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的次數(shù)。如圖5-7</p><p><b>　　圖5-7</b></p><p>　　4.3.7 直方圖參數(shù)</p><p>　　直方圖參數(shù)可

80、以調(diào)節(jié)直方圖統(tǒng)計的范圍.如圖5-8</p><p><b>　　圖5-8</b></p><p>　　4.4程序后面板的介紹</p><p><b>　　圖5-9</b></p><p>　　圖5-9是程序的程序框圖</p><p>　　程序結構主要由一個While循環(huán)結構，

81、循環(huán)內(nèi)的代碼主要由Digital Therometer.Vi</p><p>　　Temperature Status.vi、histogram+.vi、Array To Bar Graph.vi、Update Statistics.vi</p><p><b>　　這幾個子VI組成</b></p><p>　　4.4.1 重要子VI的介紹&l

82、t;/p><p>　　a）Digital Therometer.Vi：數(shù)字溫度計，用來產(chǎn)生模擬數(shù)據(jù)源；</p><p>　　b)Temperature Status.vi：根據(jù)預設上下限判斷溫度狀態(tài)，是否超出范圍；</p><p>　　c)histogram+.vi：根據(jù)從數(shù)據(jù)源得到的溫度數(shù)據(jù)計算產(chǎn)生直方圖數(shù)據(jù)；</p><p>　　d)Arra

83、y To Bar Graph.vi：將直方圖數(shù)據(jù)進行格式轉換，便于進行繪圖顯示；</p><p>　　e)Update Statistics.vi：實時更新系統(tǒng)信息，包括數(shù)據(jù)平均值與標準差。</p><p>　　可以看出，各個子vi之間互相配合，功能互補，構成了合理有序的數(shù)據(jù)流，</p><p>　　才能夠實現(xiàn)整個程序所需的全部功能。而每個子vi自身又是獨立的一部分

84、，在實現(xiàn)方法上集成與內(nèi)部，內(nèi)聚性較強，與其他子vi之間則僅通過輸入輸出參數(shù)進行聯(lián)系，耦合性較弱，這樣的設計原則不僅有利于復雜程序的模塊化和層次化，也便于單獨修改每一個子vi，增強程序的可維護性。</p><p>　　4.4.2 vi層次結構</p><p>　　通過在主菜單選項中選擇“查看—vi層次結構”可以調(diào)出程序的vi層次結構圖。如圖5-10</p><p>

85、<b>　　圖5-10</b></p><p>　　Vi層次圖中以vi圖標代表各個vi，清楚地顯示出了分層式的金字塔結構，主vi“Temperature System Demo.vi”下一層的各個子vi正是前文中介紹到的各個子vi，而某些子vi下一層還調(diào)用了labview函數(shù)庫中的函數(shù)，例如Digital Therometer.vi調(diào)用了Std Deviation and Variance.

86、vi用來計算標準差，這些函數(shù)都在第三層中列出。該程序的層次較簡單，只到第三層就結束了，而實際編程中一些較復雜的程序層級結構往往都較深，這時vi層次結構圖次結構圖便于用戶瀏覽結構的作用就更為明顯了。</p><p>　　在vi層次圖中，當鼠標移動到某一vi圖標上后，會自動顯示該vi的名稱。鼠標雙擊任何一個vi，可以打開該vi的前面板進行編輯，也可以通過鼠標右鍵菜單進行一些簡單的操作，如顯示或隱藏所有子vi、編輯vi

87、圖標、設置vi屬性等。</p><p>　　如果一個vi存在直接調(diào)用的子vi或子節(jié)點，其圖標下方會出現(xiàn)指向下方的小三角箭頭，在所有直接調(diào)用的子vi已經(jīng)顯示時，該箭頭為黑色，單擊箭頭可以隱藏這些子vi，并使箭頭變?yōu)橄蛏系募t色小三角箭頭，再單擊箭頭可以重新顯示這些子vi，這在vi層次比較復雜時可以用來隱藏某些暫時不需要瀏覽的枝節(jié)關系。</p><p><b>　　第五章 結論與展望&

88、lt;/b></p><p>　　因為時間的原因和缺少實際的測試對象，很多測試的細節(jié)沒有深入研究，對數(shù)據(jù)的處理程度也比較淺和簡略，仍需進一步的開發(fā)和大量的完善工作。</p><p>　　此數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，應用LabVIEW的數(shù)據(jù)處理庫，完成了對信號的采集、處理、存儲、回放和顯示；與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相比，其價格低廉、使用性強、開發(fā)周期短、數(shù)據(jù)處理簡單方便。</p><

89、;p>　　在實際開發(fā)中,LabVIEW表現(xiàn)了很好的靈活性。LabVIEW環(huán)境下的單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有很強的工程實用性,可廣泛應用于測試控制領域。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本文寫到這已近接近尾聲了。在這里首先要感謝的我的指導老師周冬婉。我的指導老師周冬婉身正為師，學高為范！從我著手設計畢業(yè)設計和畢業(yè)論文以來，老師以崇高的道德

90、修養(yǎng)，一絲不茍的教學精神，循循善誘誨人不倦的師表風范，高度的責任感，忘我的工作態(tài)度……無一不讓人由衷的景仰感佩！一直以來，導師因材施教，悉心培養(yǎng)和訓練我的獨立從事科學研究的能力；并且在做人處事方面也給予了悉心的指導，這些都使我受益匪淺！在此向導師再次表示由衷的感謝！</p><p>　　還要感謝在我最不知如何著手寫畢業(yè)論文的時候給我?guī)椭纳嵊褌?。最后，感謝學校提供給我們這么好的教學資源，感謝所有幫助過我的老師和同

91、學！感謝評閱我論文的各位專家教授！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 楊樂平等. LabVIEW高級程序設計. 北京： 清華大學出版社, 2003</p><p>　　[2] 江輯光主編. 電路原理. 北京: 清華大學出版社, 1995</p><p>　　[3]

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