虛擬儀器課程設計---溫度采集課設計

1、<p><b>　　虛擬儀器課程設計</b></p><p>　　題 目：溫度采集系統(tǒng)設計</p><p><b>　　學生姓名：</b></p><p><b>　　學 號：</b></p><p>　　專 業(yè)：測控技術與儀器</p>

2、<p><b>　　班 級：</b></p><p><b>　　指導教師:</b></p><p>　　2011年 9月 27日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b

3、></p><p><b>　　引言2</b></p><p><b>　　一、虛擬儀器2</b></p><p>　　1. 1虛擬儀器概述2</p><p>　　1. 2虛擬儀器的圖形化開發(fā)平臺2</p><p>　　1. 3 虛擬儀器結構3</p&g

4、t;<p>　　二、總體設計方案3</p><p>　　2．1 硬件設計4</p><p>　　2．2 計算機溫度檢測器的軟件設計4</p><p><b>　　三、設計內容4</b></p><p>　　3.1數(shù)據(jù)的采集4</p><p>　　3.2 溫度監(jiān)測軟件設計5

5、</p><p>　　3.3上下限報警6</p><p><b>　　3.4停止程序6</b></p><p>　　3.5溫度顯示前面板設計7</p><p><b>　　3.6運行程序7</b></p><p><b>　　四、結束語9</b>

6、;</p><p><b>　　五、心得體會9</b></p><p><b>　　參考文獻10</b></p><p><b>　　溫度采集系統(tǒng)設計</b></p><p>　　摘要：利用圖形化可視虛擬儀器應用軟件labview作為溫度采集監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)平臺,通過數(shù)據(jù)采集

7、卡與PC機構成一個功能強大的虛擬儀器,實現(xiàn)對溫度的采集、顯示、監(jiān)測、報警等功能。利用虛擬儀器技術不僅簡化了系統(tǒng)硬件,軟件實現(xiàn)也很方便,同時圖形化的顯示使結果更直觀、準確,并給出了模擬的系統(tǒng)程序。</p><p><b>　　關鍵詞：溫度、采集</b></p><p>　　抱歉，系統(tǒng)響應超時，請稍后再試</p><p>　　支持中文、英文免費在線

8、翻譯 </p><p>　　支持網(wǎng)頁翻譯，在輸入框輸入網(wǎng)頁地址即可 </p><p>　　提供一鍵清空、復制功能、支持雙語對照查看，使您體驗更加流暢</p><p>　　Using graphical virtual instrument software LabVIEW is applied as a temperature collection monitori

9、ng system development platform, the data acquisition card and PC mechanism into a powerful virtual instrument, to realize the collection of temperature, display, monitoring, alarm and other functions. Using the virtual i

10、nstrument technology not only simplifies the system hardware, software is also very convenient, at the same time graphical display to make the result more intuitive, accurate, and g</p><p>　　Key words: tempe

11、rature、 collection</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　虛擬儀器是計算機技術和儀器測量技術相結合的產物，它充分利用計算機強大的運算處理功能，突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、顯示、傳輸、存儲等方面的限制。本文利用虛擬儀器平臺，通過編寫Labview 軟件對溫度進行測量，可以減少硬件的重復開發(fā)，有利于系統(tǒng)的維護，也便于系統(tǒng)軟件升級。&

12、lt;/p><p><b>　　一、虛擬儀器</b></p><p>　　1. 1虛擬儀器概述</p><p>　　虛擬儀器是在以計算機為核心的硬件平臺上, 其功能由用戶設計和定義, 具有虛擬面板, 其測試功能由測試軟件實現(xiàn)的一種計算機儀器系統(tǒng)。虛擬儀器的實質是利用計算機顯示器的顯示功能來模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板, 以多種形式表達輸出檢測結果; 利用

13、計算機強大的軟件功能實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的運算、分析和處理; 利用I /O 接口設備完成信號的采集與調理, 從而完成各種測試功能的一種計算機儀器系統(tǒng)。使用者用鼠標或鍵盤操作虛擬面板, 就如同使用一臺專用測量儀器一樣 。</p><p>　　1. 2虛擬儀器的圖形化開發(fā)平臺 </p><p>　　LabVIEW ( Laboratory V irtua l Instrument Engineerin

14、gWorkbench)是一種圖形化的編程語言, 它廣泛地被工業(yè)界、學術界和研究實驗室所接受, 視為一個標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS- 232和RS- 485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內置了便于應用TCP/ IP、A ct iveX 等軟件標準的庫函數(shù)。LabV IEW是一個面向最終用戶的工具, 它為用戶提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑, 使用它進行原理研究、設計

15、、測試并實現(xiàn)儀器系統(tǒng)時,可以大大提高工作效率。LabV IEW 的編程環(huán)境包括兩個面板: 前面板( pane l )和框圖。通過編制虛擬儀器的前面板來模擬真實儀表的面板, 在程序前面板上, 輸入量被稱為控制( Controls), 輸出量被稱為顯是控制和顯示是以各種圖標形式出現(xiàn)在前面板上, 如旋鈕、開關、圖表、圖形等。每一個前面板都對應著一段框圖程序, 框圖程序用LabV IEW 圖形化編程語言編寫, 可以把它理解成傳統(tǒng)程序的源代碼。框

16、圖程序由端口、節(jié)</p><p>　　而連線代表程序執(zhí)行過程中的數(shù)據(jù)流, 定義了框圖內的數(shù)據(jù)流動方向。</p><p>　　1. 3 虛擬儀器結構</p><p>　　根據(jù)I/O接口硬件設備的不同, 虛擬儀器可以分為多種類型, 本文采用的是基于串口的虛擬儀器測試系統(tǒng), 它以串行總線設備與計算機為儀器硬件平臺組成的虛擬儀器系統(tǒng), 其結構圖如圖1所示。</p>

17、;<p><b>　　設計方案</b></p><p><b>　　二、總體設計方案</b></p><p>　　該設計選擇N I 公司的LabVIEW 完成、對虛擬儀器的軟件編寫。LabVIEW 是一套專為數(shù)據(jù)采集與儀器控制、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)表達而設計的圖形化編程軟件，將其與一般的數(shù)據(jù)采集以及儀器設備加以組合，就可以設計出虛擬儀器。

18、計算機溫度檢測儀總體上說是一個智能化的信號采集處理系統(tǒng)，在其結構上主要由完成計算機內部溫度信號采集、放大和預處理的前端硬件電路部分和完成數(shù)據(jù)采集。</p><p><b>　　2、1 硬件設計</b></p><p>　　該設計是以計算機和單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為核心，單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要完成對溫度信號進行數(shù)據(jù)采集，計算機主要</p><p>　

19、　完成溫度信號的分析、顯示和控制等功能。設計中采用Intel 公司的89C51 單片機完成數(shù)據(jù)采集， 采用A D 5 7 4 完成數(shù)據(jù)的A/D 轉換。圖2 為AD574 與89C51 單片機的接口電路。</p><p>　　2、2 計算機溫度檢測器的軟件設計</p><p>　　系統(tǒng)的軟件設計分為單片機軟件設計和計算機軟件設計兩個部分。單片機軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸功能，計算機軟件實現(xiàn)數(shù)

20、據(jù)的分析和顯示等功能。</p><p><b>　　三、設計內容</b></p><p><b>　　3.1數(shù)據(jù)的采集</b></p><p>　　溫度測量系統(tǒng)的結構框圖如圖1 所示，采用光纖探頭作為傳感器，將測溫現(xiàn)場的輻射光線吸收并通過光纖進行傳輸。光纖末端接上Y 型耦合器，將傳輸?shù)墓庑盘柗殖蓛陕罚⑶颐恳宦范加幸粋€窄帶

21、干涉濾光片，這樣就可以近似得到兩路不同波長的光信號。然后再將光信號進行光電轉換，并進行一定的信號調理操作(例如放大，濾波等)使信號方便于后續(xù)的采集、處理、分析。</p><p>　　3.2 溫度監(jiān)測軟件設計</p><p>　　本系統(tǒng)以labview8.5 作為開發(fā)工具。現(xiàn)以仿真數(shù)據(jù)為例來講述系統(tǒng)軟件對溫度的監(jiān)測、報警及顯示功能。利用labview8.5編程使溫度可以在華氏和攝氏之間隨時進

22、行切換，同時對溫度實時監(jiān)測。當溫度超過上限要求時會及時點亮報警燈進行報警并顯示每次采集過程中累加的報警次數(shù)，報警的上限值可以通過前面板的輸入控件改變其值。采集進度定義為每次采集100 點。為了防止程序陷入死循環(huán)每次采集之間的時間間</p><p>　　隔為1000ms。開始采集后在整個采集過程中可以暫停采集以便隨時對溫度進行觀察。其軟件程序如圖2所示。</p><p><b>　

23、　3.3上下限報警</b></p><p>　　上限報警是為人身安全考慮所特別設計，以便于人們能夠做好添加衣物的準備。方便了人們的生活。程序如下：</p><p><b>　　溫度上限報警</b></p><p><b>　　3.4停止程序</b></p><p>　　停止程序可以是系統(tǒng)

24、暫停運行，從而就可以靜態(tài)的現(xiàn)實當時的溫度，其程序設計如下圖：</p><p>　　3.5溫度顯示前面板設計</p><p>　　虛擬儀器前面板就像是儀器的操作和顯示面板，各種參數(shù)的設置和數(shù)據(jù)的顯示都由前面板來完成。在前面板上只要點擊鼠標就可以實現(xiàn)參數(shù)設置，就像是在操作一臺真正的儀器。系統(tǒng)的前面板如圖3所示。</p><p><b>　　3.6運行程序<

25、;/b></p><p>　　該系統(tǒng)在實時測溫的同時還不停的監(jiān)測并記錄物體出現(xiàn)過的最高溫度和最低溫度，這樣可以更好的檢測物體的狀態(tài)，同時系統(tǒng)還具有預警和報警功能。當物體的溫度超出正常的范圍但在允許溫度范圍內時，系統(tǒng)將給出預警信號；當溫度超過允許范圍時，系統(tǒng)直接報警。按照以上程序連接和設置好個參數(shù)，單機運行，開始采集，然后單機前面板暫停按鈕。該系統(tǒng)的用戶界面如下圖：</p><p>　

26、　為了更加清晰的了解數(shù)據(jù)的流向，以及傳輸?shù)倪^程。然后單擊高亮運行，后面板如下圖所示：</p><p><b>　　四、結束語</b></p><p>　　本文基于虛擬儀器技術進行溫度測量系統(tǒng)設計，系統(tǒng)結構簡單，易于維護，并且有很強的通用性，系統(tǒng)硬件可以設計成標準模塊，搭建新系統(tǒng)時可直接利用，軟件可根據(jù)用戶需求進行適當修改，整個系統(tǒng)可用于某些惡劣環(huán)境下的溫度測量，具有一

27、定的推廣價值。</p><p><b>　　五、心得體會</b></p><p>　　課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程.隨著科學技術發(fā)展的日新日異，lanview已經(jīng)成為當今計算機應用中空前活躍的領域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學來說掌握lab

28、view的開發(fā)技術是十分重要的?；仡櫰鸫舜握n程設計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的

29、過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固……通過這次課程設計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。 </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 王林泓.動態(tài)信號分析系統(tǒng)的研究[D].重慶:重慶大學,2002.

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