【正文】 二級(jí)項(xiàng)目報(bào)告 項(xiàng)目題目： 基于labview的溫度采集系統(tǒng) 摘 要虛擬儀器是將儀器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、總線(xiàn)技術(shù)和軟件技術(shù)緊密的融合在一起，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)字處理能力實(shí)現(xiàn)儀器的大部分功能，打破了傳統(tǒng)儀器的框架，形成的一種新的儀器模式。本設(shè)計(jì)采用USB5935數(shù)據(jù)采集卡，運(yùn)用虛擬儀器及其相關(guān)技術(shù)于溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)同時(shí)采集、采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)與管理、報(bào)警記錄等功能。本文首先概述了測(cè)控技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)，探討了虛擬儀器的總線(xiàn)及其標(biāo)準(zhǔn)、框架結(jié)構(gòu)、LabVIEW開(kāi)發(fā)平臺(tái)，然后介紹了數(shù)據(jù)采集的相關(guān)理論，給出了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖。在分析本系統(tǒng)功能需求的基礎(chǔ)上，介紹了程序模塊化設(shè)計(jì)中用到的技術(shù)，最后一章給出了本設(shè)計(jì)的前面板圖。關(guān)鍵字：虛擬儀器；數(shù)據(jù)采集；LabVIEW緒 論 引言測(cè)控技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防科技等諸多領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛，它的現(xiàn)代化已被認(rèn)為是科學(xué)技術(shù)、國(guó)防現(xiàn)代化的重要條件和明顯標(biāo)志。20世紀(jì)70年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)、微電子等技術(shù)迅猛發(fā)展，在其推動(dòng)下，測(cè)控儀器與技術(shù)不斷進(jìn)步，相繼誕生了智能儀器、PC儀器、VXI儀器、虛擬儀器及互換性虛擬儀器等微機(jī)化儀器及其自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化儀器設(shè)備間的界限日漸模糊，測(cè)控領(lǐng)域和范圍不斷拓寬[1]。近年來(lái)，以計(jì)算機(jī)為中心、以網(wǎng)絡(luò)為核心的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)得到越來(lái)越多的應(yīng)用，尤其是在航空航天等國(guó)防科技領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)化的測(cè)控系統(tǒng)大體上由兩部分組成：測(cè)控終端與傳輸介質(zhì)，隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，測(cè)控終端的位置越來(lái)越多的被個(gè)人計(jì)算機(jī)所占據(jù)，其中，軟件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心，甚至是整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的靈魂，應(yīng)用于測(cè)控領(lǐng)域的軟件系統(tǒng)稱(chēng)為監(jiān)控軟件。傳輸介質(zhì)組成的通信網(wǎng)絡(luò)主要完成數(shù)據(jù)的通信與采集，這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的主體，是完成測(cè)控任務(wù)的主力。因此，這種“監(jiān)控軟件－數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”構(gòu)架的測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，并形成了一套完整的理論[1]。 課題背景虛擬儀器（VI）是計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳統(tǒng)的儀器技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向。LabVIEW是一個(gè)基于圖形化編程語(yǔ)言的虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)工具。本文重點(diǎn)介紹了虛擬儀器的界面，LabVIEW應(yīng)用，并設(shè)計(jì)了一個(gè)基于虛擬儀器的數(shù)字化溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中數(shù)據(jù)的采集和軟硬件的設(shè)計(jì)，虛擬儀器設(shè)備可以由使用者自己定義，這意味著可以自由地組合計(jì)算機(jī)平臺(tái)，硬件（包括傳統(tǒng)儀器），軟件，以及各種實(shí)現(xiàn)應(yīng)用所需要的附件。這種靈活性在由供應(yīng)商定義，功能固定，獨(dú)立的傳統(tǒng)儀器上是很難達(dá)到的。常用的數(shù)字萬(wàn)用表，示波器，信號(hào)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(shè)備向虛擬儀器設(shè)備的轉(zhuǎn)變，為現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)帶來(lái)了更多實(shí)際的利益，同時(shí)也促進(jìn)著實(shí)驗(yàn)手段不斷更新。 本設(shè)計(jì)所做的工作本設(shè)計(jì)以?xún)蓚€(gè)獨(dú)立通道進(jìn)行設(shè)計(jì)，從傳感器來(lái)的模擬輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理后，輸入到USB5935數(shù)據(jù)采集卡，然后經(jīng)過(guò)USB總線(xiàn)送入PC機(jī)，由軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，包括采樣波形的實(shí)時(shí)顯示，并進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)保存，邊采集邊保存，還有實(shí)時(shí)報(bào)警并記錄處理等功能。虛擬儀器 虛擬儀器的概念虛擬儀器的概念是由美國(guó)國(guó)家儀器公司（National Instruments）最先提出的[4][5]。所謂虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的軟硬件測(cè)試平臺(tái)，它可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測(cè)量?jī)x器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器、頻譜分析儀等；可集成于自動(dòng)控制、工業(yè)控制系統(tǒng)之中；可自由構(gòu)建成專(zhuān)有儀器系統(tǒng)。虛擬儀器是智能儀器之后的新一代測(cè)量?jī)x器。虛擬儀器的核心技術(shù)思想就是“軟件即是儀器” 。該技術(shù)把儀器分為計(jì)算機(jī)、儀器硬件和應(yīng)用軟件三部分。虛擬儀器以通用計(jì)算機(jī)和配備標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口的測(cè)量?jī)x器（包括GPIB、RS232等傳統(tǒng)儀器以及新型的VXI模塊化儀器）為基礎(chǔ)，將儀器硬件連接到各種計(jì)算機(jī)平臺(tái)上，直接利用計(jì)算機(jī)豐富的軟硬件資源，將計(jì)算機(jī)硬件（處理器、存儲(chǔ)器、顯示器）和測(cè)量?jī)x器（頻率計(jì)、示波器、信號(hào)源）等硬件資源與計(jì)算機(jī)軟件資源（包括數(shù)據(jù)的處理、控制、分析和表達(dá)、過(guò)程通訊以及圖形用戶(hù)界面）有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。 虛擬儀器的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的功能化硬件模塊和計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成的電子測(cè)試儀器，而軟件是虛擬儀器的核心[6][7][8]，如圖1所示，其中軟件的基礎(chǔ)部分是設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件，而這些標(biāo)準(zhǔn)的儀器驅(qū)動(dòng)軟件使得系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與儀器的硬件變化無(wú)關(guān)。這是虛擬儀器最大的優(yōu)點(diǎn)之一，有了這一點(diǎn)，儀器的開(kāi)發(fā)和換代時(shí)間將大大縮短。虛擬儀器中應(yīng)用程序?qū)⒖蛇x硬件（如GPIB，VXI，RS232，DAQ板）和可重復(fù)用庫(kù)函數(shù)等軟件結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了儀器模塊間的通信、定時(shí)與觸發(fā)。源代碼庫(kù)函數(shù)為用戶(hù)構(gòu)造自己的虛擬儀器（VI）系統(tǒng)提供了基本的軟件模塊。由于VI的模塊化、開(kāi)放性和靈活性，以及軟件是關(guān)鍵的特點(diǎn)，當(dāng)用戶(hù)的測(cè)試要求變化時(shí)可以方便地由用戶(hù)自己來(lái)增減硬、軟件模塊，或重新配置現(xiàn)有系統(tǒng)以滿(mǎn)足新的測(cè)試要求。這樣，當(dāng)用戶(hù)從一個(gè)項(xiàng)目轉(zhuǎn)向另一個(gè)項(xiàng)目時(shí)，就能簡(jiǎn)單地構(gòu)造出新的VI系統(tǒng)而不丟失己有的硬件和軟件資源。圖1虛擬儀器開(kāi)發(fā)框圖虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可由用戶(hù)定義自己的專(zhuān)用儀器系統(tǒng)，且功能靈活，很容易構(gòu)建，所以應(yīng)用面極為廣泛。虛擬儀器技術(shù)十分符合國(guó)際上流行的“硬件軟件化”的發(fā)展趨勢(shì)，因而常被稱(chēng)作“軟件儀器” 。它功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)示波器、邏輯分析儀、頻譜儀、信號(hào)發(fā)生器等多種普通儀器全部功能，配以專(zhuān)用探頭和軟件還可檢測(cè)特定系統(tǒng)的參數(shù)，如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、汽油標(biāo)號(hào)、爐窯溫度、血液脈搏波、心電參數(shù)等多種數(shù)據(jù)；它操作靈活，完全圖形化界面，風(fēng)格簡(jiǎn)約，符合傳統(tǒng)設(shè)備的使用習(xí)慣，用戶(hù)不經(jīng)培訓(xùn)即可迅速掌握操作規(guī)程。虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的儀器。計(jì)算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向。這種結(jié)合基本有兩種方式，一種是將計(jì)算機(jī)裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計(jì)算機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體積的日趨縮小，這類(lèi)儀器功能也越來(lái)越強(qiáng)大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。另一種方式是將儀器裝入計(jì)算機(jī)。以通用的計(jì)算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，實(shí)現(xiàn)各種儀器功能，虛擬儀器主要是指這種方式[9]。虛擬儀器的組成與傳統(tǒng)儀器一樣，主要由數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)分析和處理、結(jié)果顯示三部分組成。如圖2所示。圖2虛