虚拟仪器温度采集系统.docx

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虚拟仪器温度采集系统

1、设计题目：

虚拟仪器温度采集系统

2、设计要求：

1、连续采集温度信号并储存温度上下限报警功能

2、上下限可调，华氏摄氏可装换显示

3、设计思路：

1．虚拟前面板设计

虚拟前面板提供与用户交互的图形化界面．是虚拟信号发生器的最上层。

通过面板上的各种按钮、开关等控件可以实现对整个系统的操作或控制．而且实时波形显示窗口能对产生的信号波形进行预览和监视．在使用中直接通过鼠标和键盘即可设定产生信号的相应参数。

还

可以通过LabVIEW波形显示器（WaveformGraph1自带的功能对波形进行观察和测量．对稳定的周期信号可以直接准确的读出幅值和频率。

2、流程图编辑每一个程序前面板都对应着一段框图程序框图程序用LabVIEW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（HighLimit）时，前面板上的LED点亮，并且有一个蜂鸣器发声。

5、详细设计过程

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0．7V。

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DemoReadVoltage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

2）从Windows菜单下选择ShowDiagram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）

（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）（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）（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）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（Positioningtoo1）．把图标移至图示的位置．再用连线工具连接起来。

DemoReadVohageVI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。

框图程序如图2

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SmallFont。

当图标创建完成后，点击OK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Sh0wConnect0r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vI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WaveformChart）．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“plot0”。

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．需要对它的标尺进行重新定标。

将Y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。

图3温度测量虚拟前面板

5）、打开框图程序窗口，从结构（Structure$）工具模板选择条件循环结构“WhileIx,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。

ThermometerVI．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CreatCon~o1．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（OperatingToo1）。

将模式开关设置为ON状态．运行该VI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&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。

运行上述程序，试用不同的时间间隔值。

关闭并保存上述程序，文件名为TemperatureMon

图5带时间间隔的温度测量框图程序利用前面创建的新vI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

前温度状态（CurrentTemperatureState）用来表示温度是否

超限。

点击趋势图。

并且选择Show>Legend和Show>Digital

Display选项。

可以增加图注（Legend）~11数字显示。

图6温度采集报蕾器虚拟前面板

7）、按照图9编写框图程序。

被虚线框住的部分为新增

加的部件下面的FALSECase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HiLimit数值，将执行IheCase程序，反之则执行FalseCase程序。

返回前面板程序，在HighLimit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。

将程序重新命名为TemperatureContro1．vi，并保存起来。

图7温度采集报蕾器框图程序

4、结论

课程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，我动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。

五、参考文献：

[1]刘君华，郭会军．基于LabVIEW的虚拟仪器设计[M】．北京：

电子工业出版社．2002．[2]张易知，肖啸，等．虚拟仪器的设计与实现[M】．西安：

西安电子科技大学出版社．2003

[3】邓炎，王磊，傅琦，等．LabVIEW7．1测试技术与仪器应用[M】．北京：

机械工业出版社．2004

[4]刘君华．虚拟仪器图形化编程语言LabVIEW教程[M】．西安：

西安电子科技大学出版社．2003．