1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)虛擬儀器課程設(shè)計說明書 題目:虛擬儀器溫度采集統(tǒng)姓名:何景鋒專業(yè):測控技術(shù)與儀器學(xué)號:0867112332班級:測控08-3班教師:肖俊生時間:2011年06月20日一、設(shè)計題目:虛擬儀器溫度采集系統(tǒng)二、設(shè)計要求:1、連續(xù)采集溫度信號并儲存溫度上下限報警功能2、上下限可調(diào),華氏攝氏可裝換顯示三、設(shè)計思路:1.虛擬前面板設(shè)計虛擬前面板提供與用戶交互的圖形化界面.是虛擬信號發(fā)生器的最上層。通過面板上的各種按鈕、開關(guān)等控件可以實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的操作或控制.而且實時波形顯示窗口能對產(chǎn)生的信號波形進(jìn)行預(yù)覽和監(jiān)視.在使用中直接通過鼠標(biāo)和鍵盤即可設(shè)定產(chǎn)生信號的相應(yīng)參數(shù)。還可以通過LabVIEW波

2、形顯示器(WaveformGraph1自帶的功能對波形進(jìn)行觀察和測量.對穩(wěn)定的周期信號可以直接準(zhǔn)確的讀出幅值和頻率。2、流程圖編輯每一個程序前面板都對應(yīng)著一段框圖程序框圖程序用LabVIEW 圖形編程語言編寫.可以把它理解成傳統(tǒng)程序的源代碼?？驁D程序由端口、節(jié)點、.圖框和連線構(gòu)成。其中端口被用來同程序前面板的控制和顯示傳遞數(shù)據(jù).節(jié)點被用來實現(xiàn)函數(shù)和功能調(diào)用.圖框被用來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化程序控制命令.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(nèi)的數(shù)據(jù)流動方向3、運行檢驗檢驗是否能夠完成系統(tǒng)的功能.改變相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步驗證.以方便根據(jù)實際情況修改設(shè)計.從而方便實際器件的設(shè)計、調(diào)試。4、功能描述創(chuàng)建一個

3、VI程序模擬溫度測量:把創(chuàng)建的溫度計程、序T(hermometerVI1作為一個子程序用在當(dāng)前新建程序里.先前的溫度計子程序用于采集數(shù)據(jù).而當(dāng)前的程序用于顯示溫度曲線.并在前面板上設(shè)定測量次數(shù)和每次測量間隔的延時;再創(chuàng)建一個新VI程序,進(jìn)行溫度測量,并把結(jié)果在波形圖表上顯示:利用新創(chuàng)建的VI程序.再輸入新的字符串;據(jù)采集過程中。實時地顯示數(shù)據(jù);當(dāng)采集過程結(jié)束后,在圖表上畫出數(shù)據(jù)波形.并算出最大值、最小值和平均值(此處只使用攝氏溫度單位:修改TemperatureAnalysis.VI DemoReadVohageVI程序以檢測溫度是否超出范圍.當(dāng)溫度超出上限(High Limit 時,前面板上

4、的LED點亮,并且有一個蜂鳴器發(fā)聲。5、詳細(xì)設(shè)計過程創(chuàng)建一個VI程序模擬溫度測量假設(shè)傳感器輸出電壓與溫度成正比。例如.當(dāng)溫度為70時,傳感器輸出電壓為0.7V。本程序也可以用攝氏溫度來代替華氏溫度顯示。本程序用軟件代替了DAQ 數(shù)據(jù)采集卡使用Demo ReadVoltage子程序來仿真電壓測量。然后把所測得的電壓值轉(zhuǎn)換成攝氏或華氏溫度讀數(shù)。1、用Fne菜單的New選項打開一個新的前面板窗口把溫度計指示部件放入前面板窗口.在前面板窗口的空白處點擊鼠標(biāo)鍵.然后從彈出的Numeric子模板中選擇Thermometer:在文本框中輸入“溫度計”.再點擊鼠標(biāo)鍵按鈕;重新設(shè)定溫度計的標(biāo)尺范圍為0.0到10

5、0.0;使用標(biāo)簽工具A。雙擊溫度計標(biāo)尺的10.0,輸入100.0。再點擊鼠標(biāo)鍵或者工具欄中的V按鈕在前面板窗口中放人豎標(biāo).從彈出菜單中選擇EditIcon功能。雙點選擇工具,并的Boolean子模板中選擇VerticalSwitch.在文本框中輸入“溫度值單位”。再點擊鼠標(biāo)鍵或者工具欄中的V按鈕;使用標(biāo)簽工具A。在開關(guān)的“條件真”(true位置旁邊輸入自由標(biāo)簽“攝氏”。再在“條件假”(false位置旁邊輸入自由標(biāo)簽“華氏”創(chuàng)建的虛擬前面板如圖1所示 2從Windows菜單下選擇ShowDiagram功能打開框圖程序窗口點擊框圖程序窗口的空白處.彈出功能模板.從彈出的菜單中選擇所需的對象。本程序

6、用到下面的對象:(1DemoReadVoltageVI程序(Tutorial子模板。該程序模擬從DAQ 卡的0通道讀取電壓值:(2(2Muhiply(乘法功能(Numeric子模板。該程序用于將讀取電壓值乘以100.00.以獲得華氏溫度:(3(3Subtract(減法功能(Numeric子模板。該程序用于從華氏溫度中減去32.0.以轉(zhuǎn)換成攝氏溫度;(4(4Divide(除法功能(Numeric子模板。該程序用于把相減的結(jié)果除以1.8以轉(zhuǎn)換成攝氏溫度:(5Select(選擇功能(Comparison子模板。取決于溫標(biāo)選擇開關(guān)的值。該功能輸出華氏溫度(當(dāng)選擇開關(guān)為false或者攝氏溫度(選擇開關(guān)為

7、Ture數(shù)值;(6數(shù)值常數(shù)。用連線工具,點擊希望連接一個數(shù)值常數(shù)的對象.并選擇CreateConstant功能。若要修改常數(shù)值。用標(biāo)簽工具雙點數(shù)值,再寫入新的數(shù)值;(7字符串常量。用連線工具.點擊希望連接字符串常量韻對象.再選擇CreateConstant功能。要輸入字符串.用標(biāo)簽工具雙擊字符串,再輸入新的字符串;使用移位工具(Positioningtoo1.把圖標(biāo)移至圖示的位置.再用連線工具連接起來。DemoReadVohageVI 子程序模擬從數(shù)據(jù)采集卡的0 通道讀取電壓.程序再將讀數(shù)乘以100.0轉(zhuǎn)換成華氏溫度讀數(shù).或者再把華氏溫度轉(zhuǎn)換成攝氏溫度。 框圖程序如圖23 創(chuàng)建圖標(biāo)和端口。把創(chuàng)

8、建的溫度計程序(Ther-rnometerVI1作為一個子程序選擇前面板窗口.使之變成當(dāng)前窗口,并運行VI程序。點擊連續(xù)運行按鈕。使程序運行于連續(xù)運行模式;再點擊連續(xù)運行按鈕。關(guān)閉連續(xù)運行模式。創(chuàng)建圖標(biāo)Tempf此圖標(biāo)可以將現(xiàn)程序作為子程序在其他程序中調(diào)用。創(chuàng)建方法如下:在面板窗口的右上角的圖標(biāo)框中點擊鼠標(biāo).從彈出菜單中選擇EditIcon功能。雙點選擇工具,并按下Delete鍵.消除缺省的圖標(biāo)圖案。用畫圖工具畫出溫度計的圖標(biāo)。使用文本工具寫入文字。雙擊文本工具把字體換成SmallFont。當(dāng)圖標(biāo)創(chuàng)建完成后,點擊OK以關(guān)閉圖標(biāo)編輯。生成的圖標(biāo)在面板窗口的右上角。創(chuàng)建聯(lián)接器端口:點擊右上角的圖標(biāo)

9、面板,從彈出菜單中選擇Sh0wConnect0r功能。LabVIEW將會根據(jù)控制和顯示的數(shù)量選擇一種聯(lián)接器端口模式。在系統(tǒng)中,只有兩個端口.一個是豎直開關(guān).另一個是溫度指示把聯(lián)接器端口定義給開關(guān)和溫度指示。使用連線工具.在左邊的聯(lián)接器端口框內(nèi)按鼠標(biāo)鍵,則端口將會變黑。再點擊開關(guān)控制件.一個閃爍的虛線框?qū)鼑≡撻_關(guān)。現(xiàn)在再點擊右邊的聯(lián)接器端口框,使它變黑。再點擊溫度指示部件。一個閃爍的虛線框?qū)鼑囟戎甘静考?這即表示著右邊的聯(lián)接器端口對應(yīng)溫度指示部件的數(shù)據(jù)輸入。如果再點擊空白外。則虛線框?qū)⑾撌?而前面所選擇的聯(lián)接器端口將變暗,表示已經(jīng)將對象部件定義到各個聯(lián)接器端口。注意:LabVIEW的

10、慣例是前面板上控制的聯(lián)接器端口放在圖標(biāo)的接線面板的左邊,而顯示的聯(lián)接器端口放在圖標(biāo)的接線面板的右邊。也就是說.圖標(biāo)的左邊為輸入端口而右邊為輸出端口確認(rèn)當(dāng)前文件的程序庫路徑為Seminar.LLB.用文件菜單的SAVE功能保存上述文件.并將文件命名為Ther- mometer.Vi?，F(xiàn)在.該程序已經(jīng)編制完成。它可以在其他程序中作為子程序來調(diào)用.在其他程序的框圖窗口里,該溫度計程序用前面創(chuàng)建的圖標(biāo)來表示。聯(lián)接器端口的輸入端用于選擇溫度單位.輸出端用于輸出溫度值。關(guān)閉該程序。4創(chuàng)建一個新vI程序.進(jìn)行溫度測量.打開一個新的前面板窗口.在里面放一個豎直開關(guān)(在Boolean邏輯部件子模板.給該開關(guān)標(biāo)注

11、為“En.able”你可以用該開關(guān)來開始/停止數(shù)據(jù)采集;在前面板內(nèi)再放置一個趨勢圖(Graph子模板中的Waveform Chart.標(biāo)注為“溫度歷史趨勢”。該圖表將實時地顯示溫度值;由于趨勢圖將它的圖標(biāo)注解plot自動地標(biāo)注為“plot0”。你可以用標(biāo)注工具將其重新標(biāo)注為T“emp”;因為趨勢圖用于顯示室內(nèi)溫度.需要對它的標(biāo)尺進(jìn)行重新定標(biāo)。將Y 軸的“10”改為“90”,而將“0.0”改為“20”;此時暫時不要創(chuàng)建模式轉(zhuǎn)換開關(guān).而是從框圖程序窗口創(chuàng)建前面板的部件。 圖3溫度測量虛擬前面板5、打開框圖程序窗口,從結(jié)構(gòu)(Structure$工具模板選擇條件循環(huán)結(jié)構(gòu)“WhileIx,op”放人框圖

12、程序窗口.調(diào)整該條件循環(huán)框的大小.把先前從前面板創(chuàng)建的兩個節(jié)點放人循環(huán)框內(nèi)。放人其它的框圖程序?qū)ο?。ThermometerVI.這個VI程序是前面創(chuàng)建的.從SemiBar.LLB中調(diào)出f從SelectaVI子模板。按照上圖的框圖程序連好線。創(chuàng)建模式開關(guān)把連線工具放在TheriBometerVI的Mode輸入端口上.按鼠標(biāo)右鍵并選擇CreatCono1.這樣就可以自動創(chuàng)建模式轉(zhuǎn)換開關(guān).并將它與TherlnometerVI子程序相連線,再轉(zhuǎn)換到前面板窗口,將模式轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置重新調(diào)整。在前面板窗口,使用標(biāo)注工具.雙擊模式開關(guān)的“OFF”標(biāo)簽,并把它轉(zhuǎn)換成“華氏”.再把“ON”標(biāo)簽轉(zhuǎn)換為“攝氏”。要

13、轉(zhuǎn)換開關(guān)狀態(tài),使用操作工具(Operating Too1。將模式開關(guān)設(shè)置為ON狀態(tài).運行該VI程序。要停止數(shù)據(jù)采集,點擊Enable開關(guān).使其狀態(tài)變?yōu)镺FF.循環(huán)結(jié)束。修改Enable開關(guān)缺省設(shè)置.使運行vI程序時不必每次打開該開關(guān)。運行該程序,把開關(guān)點擊為Stop狀態(tài)以停止數(shù)據(jù)采集。開關(guān)將變?yōu)镺FF狀態(tài),但當(dāng)條件循環(huán)結(jié)構(gòu)再次讀取其數(shù)值時,它又會變成ON 狀態(tài)。 圖4溫度測量框圖程序若在運行程序時.希望它以一定的時間間隔.例如一秒鐘一次或者一分鐘一次來采集數(shù)據(jù)就可以WaitUntilNextms,Multiple功能(在Time&Dialog子模板來滿足上述條件該功能模塊可以保證循環(huán)間

14、隔時間不少于指定的毫秒數(shù)。如圖5所示.使vI程序采樣間隔為500毫秒則可使用Time&Dialog子模板中的WaitUntil Nextm,sMultiple功能.再加上時間常數(shù)NumericCon.stant.把它設(shè)置為500。運行上述程序,試用不同的時間間隔值。關(guān)閉并保存上述程序,文件名為TemperatureMon 圖5帶時間間隔的溫度測量框圖程序利用前面創(chuàng)建的新 vI 程序，在數(shù)據(jù)采集過程中實 、 數(shù)據(jù) 當(dāng)采集過程結(jié)束后在圖表上畫出數(shù)據(jù)波 形并算出最大值、最小值和平均值。 時地顯示 6） 、打開創(chuàng)建的 TemperatureAnalysisVI 程序 按照下圖所 示修改前面板。

15、被虛線框住的部分表示增加的部件。High Limit 表示溫度上限值。報警指示燈(WARNINGELD和當(dāng) 前溫度狀態(tài)(CurrentTemperatureState用來表示溫度是否 超限。點擊趨勢圖。并且選擇 Show>Legend 和 Show>Digital Display 選項。可以增加圖注(Legend11 數(shù)字顯示。 圖 6 溫度采集報蕾器虛擬前面板 7） 、按照圖 9 編寫框圖程序。被虛線框住的部分為新增 加的部件 下面的 FALSE Case 與圖中的 TRUECase 同 屬于一個 Case 結(jié)構(gòu)。根據(jù)其輸入端上的數(shù)值。來決定執(zhí) 行哪一個 Case 程序 如果 T

16、hermometerVi 子程序返回的 溫度值大于 Hi Limit 數(shù)值，將 執(zhí)行 IheCase 程序，反 之則執(zhí)行 FalseCase 程序。返回前面板程 序，在 High Limit 控制欄中輸入 86。再運行 VI 程序。當(dāng)溫度超過 86 時。LED 將點亮。蜂鳴器也會發(fā)聲。將程序重新命名為 TemperatureContro1vi，并保存起來。 圖 7 溫度采集報蕾器框圖程序 四、結(jié)論 通過此次設(shè)計，我體會到了虛擬儀器的神奇，功能之強大，使我 對虛擬儀器產(chǎn)生了興趣，而且它與我們的專業(yè)有著緊密的聯(lián)系，我對 虛擬儀器有了些更深刻的了解，虛擬儀器具有易于升級、性能高、擴 展性強、開發(fā)時間少、軟件界面友好、操作簡單、人機交互性強、編 程容易、方便快捷和擴展性好等優(yōu)點，一臺虛擬儀器可以完成數(shù)臺甚 至成套儀器所能完成的全部功能。 在設(shè)計的過程中所學(xué)到的實際應(yīng)用 知