虚拟仪器温度采集系统方案

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1、内蒙古科技大学虚拟仪器期末大作业题目：虚拟仪器温度采集系统姓名：王伍波专业：测控技术与仪器学 号：1067112240班级：测控10-2班教师：肖俊生时间：2013年6月18日一、设计题目 :虚拟仪器温度采集系统二、设计要求：1连续采集温度信号，并存储2温度上下限报警功能，上下限可调3华氏、摄氏可转换显示三、设计思路：该设计是以计算机和单片机数据采集系统为核心，单片机数据 采集系统主要完成对温度信号进行数据采集，计算机主要完成温度 信号的分析、显示和控制等功能。设计中采用In tel公司的89C51 单片机完成数据采集，采用A D 5 7 4完成数据的A/D转换。图2 为AD574与89C51

2、单片机的接口电路。1. 设计虚拟前面板温度监测软件设计本系统以Iabview8.5作为开发工具。现 以仿真数据为例来讲述系统软件对温度的监测、报警及显示功能。 利用labview8.5编程使温度可以在华氏和摄氏之间随时进行切换，同时对温度实时监测。当温度超过上限要求时会及时点亮报警灯进 行报警并显示每次采集过程中累加的报警次数，报警的上限值可以通过前面板的输入控件改变其值。采集进度定义为每次采集100点。为了防止程序陷入死循环每次采集之间的时间间隔为1000ms。开始采集后在整个采集过程中可以暂停采集以便随时对温度进行观察。2、编辑流程图每一个程序前面板都对应着一段框图程序框图程序用 LabV

3、IEW图形编程语言编写.可以把它理解成传统程序的源代码。 框图程序由端口、节点、.图框和连线构成。其中端口被用来同程 序前面板的控制和显示传递数据.节点被用来实现函数和功能调 用.图框被用来实现结构化程序控制命令.而连线代表程序执行过 程中的数据流.定义了框图内的数据流动方向3、运行检验检验是否能够完成系统的功能.改变相应参数进行进一步验 证.以方便根据实际情况修改设计.从而方便实际器件的设计、调 试。4、功能描述创建一个VI程序模拟温度测量：把创建的温度计程、序T（hermometerVI1作为一个子程序用在当前新建程序里.先前的温度计子程序用于采集数据.而当前的程序用于显示温度曲线.并在

4、前面板上设定测量次数和每次测量间隔的延时；再创建一个新VI程序，进行温度测量，并把结果在波形图表上显示：利用新创建的VI 程序.再输入新的字符串；据采集过程中。实时地显示数据；当采 集过程结束后，在图表上画出数据波形.并算出最大值、最小值和 平均值（此处只使用摄氏温度单位）：修改TemperatureAnalysis . VIDemoReadVohageVI程序以检测温度是否超出范围.当温度超出上 限(High Limit)时，前面板上的LED点亮，并且有一个蜂鸣器发 声。5、设计过程创建一个VI程序模拟温度测量假设传感器输出电 压与温度成 正比。例如.当温度为70时，传感器输出电压为0. 7

5、V。本程序也 可以用摄氏温度来代替华氏温度显示。本程序用软件代替了 DAQ数 据采集卡使用Demo ReadVoltage子程序来仿真电压测量。然后把 所测得的电压值转换成摄氏或华氏温度读数 。1) 、用Fne菜单的New选项打开一个新的前面板窗口把温度计指示部件放入前面板窗口 .在前面板窗口的空白处点击鼠标 键.然后从弹出的Numeric子模板中选择Thermometer :在文本框 中输入 温度计”.再点击鼠标 键按钮；重新设定温度计的标尺范 围为0. 0到100 . 0;使用标签工具A。双击温度计标尺的10 . 0, 输入100 . 0。再点击鼠标键或者工具栏中的 V按钮 在前面板窗口

6、中放人竖标.从弹出菜单中选择EditIcon功能。双点选择工具，并 的Boolean子模板中选择 VerticalSwitch .在文本框中输入 温度值 单位”。再点击鼠标键或者工具栏中的 V按钮；使用标签工具A。在 开关的 条件真”(true)位置旁边输入自由标签摄氏”。再在 条件假” (false)位置旁边输入自由标签华氏”创建的虚拟前面板如图1所示融计sajiple per -jiooophysissajiiple modeJ fim t电 Sanpies温度下限温度上限raterj 1M0. 007?53.7832温度过高温度过低滑动杆2）从Windows菜单下选择ShowDiagra

7、m功能打开框图程序窗 口点击框图程序窗口的空白处.弹出功能模板.从弹出的菜单中选 择所需的对象。本程序用到下面的对象：（1）DemoReadVoltageVI 程序（Tutorial 子模板）。该程序模拟从 DAQ 卡的0通道读取电压值：2）Muhiply（乘法）功能（Numeric子模板）。该程序用于将读取电压 值乘以100 . 00.以获得华氏温度：（3）Subtract（减法）功能（Numeric子模板）。该程序用于从华氏温度 中减去32 . 0.以转换成摄氏温度；（4）Divide（除法）功能（Numeric子模板）。该程序用于把相减的结果 除以1. 8以转换成摄氏温度：（5）（5）

8、Select（选择）功能（Comparison子模板）。取决于温标选择开 关的值。该功能输出华氏温度（当选择开关为false）或者摄氏温度（选 择开关为Ture）数值；(6) 数值常数。用连线工具，点击希望连接一个数值常数的对象.并选择CreateConstant功能。若要修改常数值。用标签工具双点数 值，再写入新的数值；(7) 字符串常量。用连线工具.点击希望连接字符串常量韵对象.再 选择CreateConstant功能。要输入字符 串.用标签工具双击字符 串，再输入新的字符串;使用移位工具(Positioningtool).把图标 移至图示的 位置.再用连线工具连接起来。DemoReadV

9、ohageVI子程序模拟从数据采集卡的 0通道读取电压.程序再将读数乘以100. 0转换成华氏温度读数.或者再把华氏温度转换成摄氏温度图2框图程序如图3）创建图标和端 口。把创建的温度计程序（Ther-rnometerVI1 作为一个子程序选择前面板窗口 .使之变成当前窗口，并运行VI程 序。点击连续运行按钮。使程序运行于连续运行模式；再点击连续 运行按钮。关闭连续运行模式。创建图标Tempf此图标可以将现程 序作为子程序在其他程序中调用）。创建方法如下：在面板窗口的右 上角的图标框中点击鼠标.从弹出菜单中选择EditIcon功能。双点 选择工具，并按下Delete键.消除缺省的图标图案。用画

10、图工具画 出温度计的图标。使用文本工具写入文字。双击文本工具把字体换 成SmallFo nt。当图标创建完成后，点击0K以关闭图标编辑。生成 的图标在面板窗口的右上角。创建联接器端口 ：点击右上角的图标面板，从弹出菜单中选择ShOwConnectOr功能。LabVIEW将会根据控制和显示的数量选择一 种联接器端口模式。在系统中，只有两个端口 . 一个是竖直开 关.另一个是温度指示把联接器端口定义给开关和温度指示。使用连线工具.在左边的联接器端口框内按鼠标键，则端口将 会变黑。再点击开关控制件.一个闪烁的虚线框 将包围住该开关。 现在再点击右边的联接器端口框，使它变黑。再点击温度指示部 件。一个

11、闪烁的虚线框将包围住温度指示部件.这即表示着右边的 联接器端口对应温度指示部件的数据输入。如果再点击空白外。则 虚线框将消该 失.而前面所选择的联接器端口将变暗，表示已经将 对象部件定义到各个联接器端口 。注意：LabVIEW的惯例是前面板 上控制的联接器端 口放在图标的接线面板的左边，而显示的联接器 端口放在图标的接线面板的右边。也就是说.图标的左边为输入端口而右边为输出端口确认当前文件的程序库路径为Seminar. LLB.用文件菜单的SAVE功能保存上述文件.并将文件 命名为 Ther- mometer . Vi。现在.该程序已经编制完成。它可以在其他程序中作 为子程 序来调用.在其他程

12、序的框图窗口里，该温度计程序用前面创建的 图标来表示。联接器端口的输入端用于选择温度单位.输出端用于 输出温度值。关闭该程序。4）创建一个新vl程序.进行温度测量.打开一个新的前面板窗 口 .在里面放一个竖直开关（在Boolean逻辑部件子模板）.给该开 关标注为 En. able ”你可以用该开关来开始/停止数据采集；在 前面板 内再放置一个趋势 图（Graph子模板 中的Waveform Chart）.标注为 温度历史趋势”。该图表将实时地显示温度值；由 于趋势图将它的图标注解plot自动地标注为“plotO ”。你可以用标注 工具将其重新标注为 T emp ”；因为趋势图用于显示室内温度

13、.需 要对它的标尺进行重新 定标。将丫轴的10”改为90”，而将0. 0”改为20”；此时 暂时不要创建模式转换开关.而是从框图 程序窗口创建前 面板的部件。samples ptr channel? 1000physical channel Dtvl/aiOsample modeJ Finite Samples温度下限温度上限jait7血数值q 1000. 00275）、打开框图程序窗口，从结构（Structured工具模板选择条 件循环结构 Whilelx,op ”放人框图程序窗口 .调整该条件循环框的 大小.把先前从前面板创建的两个节点放人循环框内。放人其它的 框图程序对象。Thermom

14、eterVI .这个VI程序是前面创建的.从SemiBar. LLB中调出f从SelectaVI子模板）。按照上图的框图程序连好线。创建模式开关把连线工具放在TheriBometerVI的Mode输入端 口上.按鼠标右键并选择CreatCono1 .这样就可以自动创建模式转换开关.并将它与TherlnometerVI子程序相连线，再 转换到前面板窗口，将模式转换开关的位置重新 调整。在前面板窗 口，使用标注工具.双击模式开关的 OFF”标签，并把它转换成 华氏”.再把ON ”标签转换为摄 氏”。要转换开关状态，使用操作工具（Operating T oo1）。将模式开关设置为ON状态.运行该VI

15、 程序。要停 止数据采集，点击Enable开关.使其状态变为OFF.循 环结束。修改Enable开关缺省设置.使运行vI程序时不必 每次打 开该开关。运行该程序，把开关点击为Stop状态以停止数据采 集。开关将变为OFF状态，但当条件循环结构再次读取其数值时 它又会变成ON状态。图4温度测量框图程序若在运行程序时.希望它以一定的时间间隔.例如一秒钟一次或者一分钟一次来采集数据 就可以 WaitUntilNextms,Multiple功能（在Time&Dialog子模板）来满足上述条件该功能模块可以保证循 环间隔时间不少于指定的毫秒数。如图5所示.使vI程序采样间隔为500毫秒 则可使用Time

16、&Dialog子模板中的 WaitUntilNextm,sMultiple 功能.再加上时间常数 NumericCon . stant.把它设置为500。关闭并保存上述程序，文件名为TemperatureMon时冏 擡件引用原值图5温度测量框图程序暂停状态！利用前面创建的新vl程序，在数据采集过程中.实时地显示数据 当采集过程结束后.在图表上画出数据波形.并算出最大值、最 小值和平均值。6) 、打开创建的TemperatureAnalysisV . I程序 按照下图所 示修改前面板。被虚线框住的部分表示增加的部件。High Limit表 示温度上限值。报警指示灯(WARNINGELD)和当前温

17、度状态(CurrentTemperatureState)用来表示温度是否超限。点击趋势图。 并且选择ShowLegend和ShowDigital Display 选项。可以增加 图注(Legend)11数字显示。區度计loose. 338790-温度过高80-70-BO温度过低40-30-20-10-华氏摄氏图6温度采集报警器虚拟前面板7）、按照图8编写框图程序。被虚线框住的部分为新增加的部件 下面的FALSE Case与图中的TRUECase同 属于一个Case结 构。根据其输入端上的数值。来决定执行哪一个Case程序如果ThermometerVi子程序返回的温度值大于Hi Limit数值，

18、将执行IheCase程序，反 之则执行FalseCase程序。返回前面板程序，在High Limit控制栏中输入86。再运行VI程序。当温度超过86时。 LED将点亮。蜂鸣器也会发声。将程序重新命名TemperatureContro1 . vi,并保存起来。图7温度采集报警器框图程序8）上下限报警限制上限报警是为人身安全考虑所特别设计，以便于人们能够做好 添加衣物的准备。方便了人们的生活。程序如下：温度上限报警1-23 A匕二M匚.丘：图8上下限报警四、结论实验设计是培养学生综合运用所学知识 ，发现，提出，分析和 解决实际问题，锻炼时间能力的重要环节，是对学生实际学习能力 和工作能力的训练和考察过程。通过此次设计，我懂了理论与实践 相结合的重要性，我体会到了虚拟仪器的神奇，功能之强大，使我 对虚拟仪器产生了兴趣，而且它与我们的专业有着紧密的联系 ，我 对虚拟仪器有了些更深刻的了解 ，虚拟仪器具有易于升级、性能 高、扩展性强、开发时间少、软件界面友好、操作简单、人机交互 性强、编程容易、方便快捷和扩展性好等优点，一台虚拟仪器可以 完成数台甚至成套仪器所能完成的全部功能 。在设计中看到了自己 的不足，以后一定要把学过的东西重新温故。在设计的过程中所学 到的实际应用知识是无价的，我想在以后的学习生活中应该多学习 些实际应用的东西，增加动手能力，以更好的适应社会发展。