商貿(mào)學院畢業(yè)設計I1摘要隨著電子測試技術的不斷發(fā)展，測試技術正向自動化，智能化，數(shù)字化和網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。其中數(shù)字濾波器作為測試技術的重要工具而被廣泛的使用與各個領域。本課題是用Labview來實現(xiàn)溫度檢測系統(tǒng)的設計以及應用首先，本論文介紹Labview相關知識，利用虛擬儀器的開發(fā)平臺Labview開發(fā)的軟件系統(tǒng)，主要包括五個模塊：數(shù)據(jù)采集，顯示記錄，數(shù)據(jù)回放，數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析。VI是計算機技術和傳統(tǒng)的儀器技術相結合的產(chǎn)物，是儀器發(fā)展的一個重要方向，Labview是一個基于圖形虛擬儀器的軟件開發(fā)工具，主要用于自動測試、過程控制、儀器設計和數(shù)據(jù)分析等領域，其基本思想是在儀器設計或測試系統(tǒng)中盡可能用軟件代替硬件，即“軟件就是儀器”，他是在通用計算機平臺上，根據(jù)用戶需求來定義和設計儀器的測試功能，其實質是充分利用計算機的最新技術來實現(xiàn)和擴展傳統(tǒng)儀器的功能。本文重點介紹了虛擬儀器的界面Labview的應用，并設計一個基于虛擬儀器的數(shù)字和控制系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)開發(fā)過程中數(shù)據(jù)的采集和軟硬件的設計關鍵字：Labview溫度測量數(shù)據(jù)采集商貿(mào)學院畢業(yè)設計II1AbstractAlongwiththeelectronictesttechnologysunceasingdevelopment,thetesttechnologyforwardautomation,theintellectualization,digitizedandthenetworkdirectiondevelops.Andthedigitalfiltertakethetesttechnologytheimportanttoolbythewidespreaduseandeachdomain.ThistopicisrealizesthetemperatureexaminationsystemsdesignaswellastheapplicationwithLabviewfirst,thepresentpaperintroducedthattheLabviewrelatedknowledge,theusehypothesizedinstrumentsdevelopmentplatform-Labviewdevelopmentssoftwaresystem,mainlyincludesfivemodules:Thedataacquisition,demonstratestherecord,playbacking,thedataprocessingandthedataanalysis.VIistheproductwhichthecomputertechnologyandthetraditionalinstrumenttechnologyunifies,isanimportantdirectionwhichtheinstrumentdevelops,Labviewisonebasedonthegraphhypothesizedinstrumentssoftwaredevelopmenttool,mainlyusesindomainsandsoontestautomation,processcontrol,instrumentaldesignanddataanalysis,itsbasicphilosophyisusesthesoftwareintheinstrumentaldesignorthetestsystemtoreplacethehardwareasfaraspossible,namely“thesoftwareistheinstrument”,heisinthegeneral-purposecalculatorplatform,definesanddesignsinstrumentstestfunctionaccordingtotheusersneeds,itsessenceisrealizesfullyusingcomputersnewesttechnologywiththeexpansiontraditioninstrumentsfunction.ThisarticleintroducedwithemphasisthehypothesizedinstrumentscontactsurfaceLabviewapplication,anddesignsonebasedonthehypothesizedinstrumentsdigitandthecontrolsystem,elaboratedinthesystemperformancehistorydatagatheringandsoftwareandhardwaresdesignKeyword:LabVIEWTemperaturesurveyDataacquisition商貿(mào)學院畢業(yè)設計III1目錄摘要Abstract第一章緒論1.1課題背景11.1.1背景簡介21.1.2引言2第二章虛擬儀器簡介2.1虛擬儀器特點32.2虛擬儀器構成4.3Labview8.5的安裝及應用5第三章系統(tǒng)硬件設計3.1系統(tǒng)設計流程模塊63.2硬件電路設計73.2.1硬件電路基本組成93.2.2硬件電路基本功能描述03.2.3硬件電路模塊功能分析33.2.3.1溫度傳感器電路原理43.2.3.2模數(shù)轉化以及數(shù)據(jù)存儲原理2第四章系統(tǒng)軟件設計4.1系統(tǒng)軟件設計基本流程34.2系統(tǒng)軟件設計測量參數(shù)原理24.3數(shù)據(jù)采集子程序的設計34.3.1數(shù)據(jù)采集卡USB2013簡介44.3.2數(shù)據(jù)采集卡工作原理及分析44.4系統(tǒng)閉環(huán)控制實現(xiàn)過程54.4.1系統(tǒng)閉環(huán)基本工作原理54.4.2工程PID算法分析控制器原理54.5溫度檢測系統(tǒng)VI程序設計6總結5結束語3參考文獻4致謝4商貿(mào)學院畢業(yè)設計IV1課題背景背景簡介：虛擬儀器（VI）是計算機技術和傳統(tǒng)的儀器技術相結合的產(chǎn)物，是儀器發(fā)展的一個重要方向。LabVIEW是一個基于圖形化編程語言的虛擬儀器軟件開發(fā)工具。本文重點介紹了虛擬儀器的界面，LabVIEW應用，并設計了一個基于虛擬儀器的數(shù)字化溫度測量和控制系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)開發(fā)過程中數(shù)據(jù)的采集和軟硬件的設計，虛擬儀器設備可以由使用者自己定義，這意味著可以自由地組合計算機平臺，硬件（包括傳統(tǒng)儀器），軟件，以及各種實現(xiàn)應用所需要的附件。這種靈活性在由供應商定義，功能固定，獨立的傳統(tǒng)儀器上是很難達到的。常用的數(shù)字萬用表，示波器，信號發(fā)生器，數(shù)據(jù)記錄儀，以及溫度和壓力監(jiān)控儀器就是這種傳統(tǒng)儀器的代表。從傳統(tǒng)儀器設備向虛擬儀器設備的轉變，為現(xiàn)代實驗帶來了更多實際的利益，同時也促進著實驗手段不斷更新。引言虛擬儀器技術，就是用戶在通用計算機平臺上，根據(jù)測試任務的需要來定義和設計的測試功能，其實質是充分利用計算機來實現(xiàn)和擴展傳統(tǒng)儀器的功能，軟件就是儀器反映了虛擬儀器技術的本質特征，美國國家儀器公司生產(chǎn)的NI-LABVIEW是目前最為成功，應用最為廣泛的虛擬儀器開發(fā)系統(tǒng)，它是一種基于G語言的32位編譯型圖形化編程語言，其圖形化界面可以方便的進行虛擬儀器的開發(fā)，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，需要對溫度測量和控制的場合越來越多，測量溫度方法也是多種多樣的LabVIEW是圖形化開發(fā)環(huán)境,它具有功能強大、編程效率高、界面友好、參數(shù)修改方便等優(yōu)點,同時它在功能完整性和應用靈活性上也不遜于任何高級語言VI技術也表著目前測試儀器領域的發(fā)展方向，LabVIEW是一種功能強大的虛擬儀器開發(fā)平臺。數(shù)字濾波技術是數(shù)字信號處理的一個重要組成部分，濾波器的設計是信號處理的核心問題之一.在LabVIEW環(huán)境下可以隨時對比設計要求調整參數(shù)，有利于數(shù)字濾波器設計的最優(yōu)化，有效地克服了傳統(tǒng)設計方式中存在的濾波器系數(shù)不易調整、與硬件接口程序復雜、開發(fā)周期長等問題。LabVIEW為設計數(shù)字濾波器提供了一個可靠而有效的途徑商貿(mào)學院畢業(yè)設計V12labview虛擬儀器簡介2.1虛擬儀器特點與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有高效、開放、易用靈活、功能強大、性價比高、可操作性好等明顯優(yōu)點，具體表現(xiàn)為：智能化程度高，處理能力強虛擬儀器的處理能力和智能化程度主要取決于儀器軟件水平。用戶完全可以根據(jù)實際應用需求，將先進的信號處理算法、人工智能技術和專家系統(tǒng)應用于儀器設計與集成，從而將智能儀器水平提高到一個新的層次。復用性強，系統(tǒng)費用低應用虛擬儀器思想，用相同的基本硬件可構造多種不同功能的測試分析儀器，如同一個高速數(shù)字采樣器，可設計出數(shù)字示波器、邏輯分析儀、計數(shù)器等多種儀器。這樣形成的測試儀器系統(tǒng)功能更靈活、更高效、更開放、系統(tǒng)費用更低。通過與計算機網(wǎng)絡連接，還可實現(xiàn)虛擬儀器的分布式共享，更好地發(fā)揮儀器的使用價值?？刹僮餍詮姡子渺`活虛擬儀器面板可由用戶定義，針對不同應用可以設計不同的操作顯示界面。使用計算機的多媒體處理能力可以使儀器操作變得更加直觀、簡便、易于理解，測量結果可以直接進入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或通過網(wǎng)絡發(fā)送。測量完后還可打印、顯示所需的報表或曲線，這些都使得儀器的可操作性大大提高而且易用、靈活。2.2虛擬儀器構成虛擬儀器的構建主要從硬件電路的設計、軟件開發(fā)與設計2個方面考慮。硬件電路的設計主要根據(jù)用戶所面對的任務決定，其中接口設計可選用的接口總線標準包括GPIB總線、VXI總線等。推薦選用VXI總線。因為他具有通用性強、可擴充性好、傳輸速率高、抗干擾能力強以及良好的開放性能等優(yōu)點，因此自1987被首次推出后迅速得到各大儀器生產(chǎn)廠家的認可，目前VXI模塊化儀器被認為是虛擬儀器的最理想平臺，是儀器硬件的發(fā)展方向。由于VXI虛擬儀器的硬件平臺的基本組成是一些通用模塊和專用接口。因此硬件電路的設計一般可以選擇用現(xiàn)有的各種不同的功能模塊來搭建。通用模塊包括：信號調理和高速數(shù)據(jù)采集；信號輸出與控制；數(shù)據(jù)實時處理。這3部分概括了數(shù)字化儀器的基本組成。將具有一種或多種功能的通用模塊組建起來，就能構成任何商貿(mào)學院畢業(yè)設計VI1一種虛擬儀器。例如使用高速數(shù)據(jù)采集模塊和高速實時數(shù)據(jù)處理模塊就能構成1臺示波器、1臺數(shù)字化儀或1臺頻譜分析儀；使用信號輸出與控制模塊和實時數(shù)據(jù)處理模塊就能構成1臺函數(shù)發(fā)生器、1臺信號源或1臺控制器。專用接口是針對特定用途儀器需要的設計，也包括一些現(xiàn)場總線接口和各類傳感器接口。系統(tǒng)的主要硬件包括控制器、主機箱和儀器模塊。常用的控制方案有GPIB總線控制方式的硬件方案、MXI總線控制方式的硬件方案、嵌入式計算機控制方式的硬件方案3種。VXI儀器模塊又稱為器件（devices）。VXI有4種器件：寄存器基器件、消息基器件、存儲器器件和擴展器件。存儲器器件不過是專用寄存器基器件，用來保存和傳輸大量數(shù)據(jù)。擴展器目前是備用件，為今后新型器件提供發(fā)展通道。將VXI儀器制作成寄存器基器件，還是消息基器件是首先要做出的決策。寄存器基器件的通信情況極像VME總線器件，是在低層用二進制信息編制程序。他的明顯優(yōu)點在于速度寄存器基器件完全是在直接硬件控制這一層次上進行通信的。這種高速通信可以使測試系統(tǒng)吞吐量大大提高。因此，寄存器基器件適用于虛擬儀器中信號/輸出部分的模塊（如開關、多路復用器、數(shù)/模轉換輸出卡、模/數(shù)轉換輸入卡、信號調理等）。消息基器件與寄存器基器件不同，他在高層次上用ASCII字符進行通信，與這種器件十分相似是獨立HPIB儀器。消息基器件用一組意義明確的“字串行協(xié)議”相互進行通信，這種異步協(xié)議定義了在器件之間傳送命令和數(shù)據(jù)所需的掛鉤要求。消息基器件必須有CPU（或DSP）進行管理與控制。因此，消息基器件適用于虛擬儀器中數(shù)字信號處理部分的模塊。軟件的開發(fā)與設計包括3部分：VXI總線接口軟件、儀器驅動軟件和應用軟件（軟面板）。軟件結構如圖1所示。VXI總線接口軟件由零槽控制器提供，包括資源管理器、資源編輯程序、交互式控制程序和編程函數(shù)庫等。該軟件在編程語言和VXI總線之間建立連接，提供對VXI背板總線的控制和支持，是實現(xiàn)VXI系統(tǒng)集成的基礎。儀器驅動程序是完成對某一特定儀器的控制與通信的軟件程序，也即模塊的驅動軟件，他的設計必須符合VPP的2個規(guī)范，即VPP3.1儀器驅動程序結構和模型和VPP3.2儀器驅動程序設計規(guī)范。商貿(mào)學院畢業(yè)設計VII1“軟面板”設計就是設計具有可變性、多層性、自助性、人性化的面板，這個面板應不僅同傳統(tǒng)儀器面板一樣具有顯示器、LED、指針式表頭、旋鈕、滑動條、開關按鈕、報警裝置等功能部件，而且應還具有多個連貫操作面板、在線幫助功能等。2.3LabVIEW8.5的安裝及應用圖1圖2商貿(mào)學院畢業(yè)設計VIII1圖3圖4圖5安裝完畢后，重啟計算機，即可使用labview軟件完成設計，執(zhí)行功能。商貿(mào)學院畢業(yè)設計IX13系統(tǒng)硬件設計3.1系統(tǒng)設計流程模塊圖63.2硬件電路設計3.2.1硬件電路基本組成系統(tǒng)硬件結構，虛擬儀器系統(tǒng)的硬件主要由個人計算機活著工作站和硬件接口模塊組成，其中計算機是主體，主要用來提供實施高校的數(shù)據(jù)處理性能，硬件接口模塊包括儀器和各種通用接口總線，主要用來采集，傳輸信號。儀器硬件，溫度傳感器，插入式數(shù)據(jù)采集卡DAQ，信號調理器等，通用總線用來把獨立的儀器連接到計算機上，目前較為常用的儀器系統(tǒng)是數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)，GPIB儀器控制系統(tǒng)，VXI儀器系統(tǒng)以及三者之間的任意結合。3.2.2硬件電路基本功能描述此硬件系統(tǒng)主要利用半導體來調節(jié)溫度大小，利用溫度傳