【正文】 基于LabVIEW的溫度分析儀基于LabVIEW的溫度分析儀設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄摘 要 IIAbstract III1 引言 12 虛擬儀器概述 2 虛擬儀器的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 2 虛擬儀器的開發(fā)軟件 6 虛擬儀器的分類 6 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較 83 虛擬儀器軟件體系 9 概述 9 LabVIEW簡(jiǎn)介 10 LabVIEW應(yīng)用程序構(gòu)成 10 用LabVIEW虛擬儀器編程設(shè)計(jì)的步驟 114 基于LabVIEW的溫度分析儀的實(shí)現(xiàn) 11 程序框圖主要功能模塊介紹 13 詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟 16 完整程序框圖設(shè)計(jì) 20 運(yùn)行結(jié)果 215 結(jié)論 22致謝 23參考文獻(xiàn) 24附錄 25（一）程序連線面板 25（二）程序框圖 261 引言虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的儀器測(cè)量技術(shù)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀器技術(shù)密切結(jié)合的產(chǎn)物，是將來(lái)儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向。計(jì)算機(jī)和儀器的結(jié)合方式主要有兩種。一種是將計(jì)算機(jī)裝入儀器，比較典型的例子是智能化儀器，隨著計(jì)算機(jī)功能日益強(qiáng)大及體積的日趨縮小，這類儀器的功能也越來(lái)越強(qiáng)大，逐漸形成含嵌入式的儀器。另一種方式是將儀器系統(tǒng)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，常說(shuō)的虛擬儀器主要是這種方式，美國(guó)國(guó)家儀器（NT）公司開發(fā)的LabVIEW軟件是目前實(shí)現(xiàn)虛擬儀器最流行的設(shè)計(jì)工具軟件之一。其應(yīng)用在工業(yè)界，學(xué)術(shù)界和研究室各個(gè)領(lǐng)域，被公認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，現(xiàn)已成為測(cè)試測(cè)量和控制行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)軟件平臺(tái)。本文所介紹的應(yīng)用軟件,即基于LabVIEW的溫度分析儀，是基于LabVIEW 虛擬平臺(tái)，使用圖形語(yǔ)言編程，利用軟件代替DAQ數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的采集，模擬溫度測(cè)量；利用“演示讀取電壓”子程序來(lái)仿真電壓測(cè)量，然后把所得的電壓數(shù)值換成攝氏或者華氏溫度讀數(shù)。在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，溫度計(jì)控件能夠?qū)崟r(shí)地顯示溫度數(shù)據(jù)。用戶可以設(shè)置溫度上限，并計(jì)算出采集溫度的最大值、最小值和平均值。其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在，開發(fā)成本低，開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用范圍廣等，而且其發(fā)展的空間也相當(dāng)?shù)拇蟆? 虛擬儀器概述 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。粗略地說(shuō)這種結(jié)合有兩種方式，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（virtual instruments）主要是指這種方式,充分利用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)資源，配以獨(dú)特設(shè)計(jì)的軟硬件，實(shí)現(xiàn)普通儀器的全部功能以及一些在普通儀器上無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。 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，如圖11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、開放性和靈活性，以及軟件是關(guān)鍵的特點(diǎn)，當(dāng)用戶的測(cè)試要求變化時(shí)可以方便地由用戶自己來(lái)增減硬、軟件模塊，或重新配置現(xiàn)有系統(tǒng)以滿足新的測(cè)試要求。這樣，當(dāng)用戶從一個(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。虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可由用戶定義自己的專用儀器系統(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，配以專用探頭和軟件還可檢測(cè)特定系統(tǒng)的參數(shù)，如汽車發(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，用戶不經(jīng)培訓(xùn)即可迅速掌握操作規(guī)程。圖 11 虛擬儀器開發(fā)框圖集部件（如外置或內(nèi)置數(shù)據(jù)采集卡、圖形圖像采集卡及攝像機(jī)及其用于輔助測(cè)量并能與計(jì)算機(jī)通訊的常規(guī)儀器等）、通用計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等構(gòu)成。系統(tǒng)軟件部分通常用專虛擬儀器是基于計(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 12所示。圖 12 虛擬儀器內(nèi)部功能的劃分對(duì)于傳統(tǒng)儀器，這三個(gè)部分幾乎均由硬件完成；對(duì)于虛擬儀器，前一部分由硬件構(gòu)成，后兩部分主要由軟件實(shí)現(xiàn)。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器設(shè)計(jì)日趨模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)工作量大大減小。通常虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)硬件組成部分是由傳感器部件、信號(hào)調(diào)理及信號(hào)采用的虛擬儀器開發(fā)語(yǔ)言（如LabVIEW）編寫而成，并可通過(guò)Internet實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。 虛擬儀器I/O接口設(shè)備I/O接口設(shè)備主要用來(lái)完成被測(cè)輸入信號(hào)的采集、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換。可根據(jù)實(shí)際情況采用不同的I/O接口硬件設(shè)備，如數(shù)據(jù)采集卡/板(DAQ)、GPIB總線儀器、VXI總線儀器、串口儀器、USB等。這里主要講數(shù)據(jù)采集卡。DAQ(Data Acquisition)數(shù)據(jù)采集卡是指基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線(如ISA、PCI、USB等)的內(nèi)置功能插卡。其中USB是最新技術(shù)的數(shù)據(jù)采集卡，具有精度高，可攜性好等優(yōu)點(diǎn)，它更加充分地利用計(jì)算機(jī)的資源，大大增加了測(cè)試系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性；利用DAQ卡可方便快速地構(gòu)建虛擬儀器系統(tǒng)。在性能上，隨著A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)，濾波技術(shù)和信號(hào)調(diào)理技術(shù)的發(fā)展，DAQ卡的采樣速率已達(dá)1GB/s，精度高達(dá)24位，通道數(shù)高達(dá)64個(gè)，并具有數(shù)字I/O，模擬I/O和計(jì)數(shù)器/定時(shí)器等通道。各儀器廠家生產(chǎn)了大量的DAQ卡功能模塊供用戶選擇，如示波器、串行數(shù)據(jù)分析儀、動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀、任意波形發(fā)生器等。在計(jì)算機(jī)上掛接多個(gè)DAQ功能模塊，配合相應(yīng)的軟件，就可以構(gòu)成一臺(tái)具有多功能的測(cè)試儀器。這種基于計(jì)算機(jī)的儀器，既具有高檔儀器的測(cè)量品質(zhì)，又能滿足測(cè)量需求的多樣性。對(duì)我國(guó)大多數(shù)用戶來(lái)說(shuō)，它具有很高的性能價(jià)格比，是一種特別適合我國(guó)國(guó)情的虛擬儀器方案。 虛擬儀器的軟件結(jié)構(gòu)虛擬儀器技術(shù)的核心是軟件，其軟件基本結(jié)構(gòu)如圖13所示。用戶可以采用各種編程軟件來(lái)開發(fā)自己所需要的應(yīng)用軟件。以美國(guó)NI公司的軟件產(chǎn)品LabVIEW和LabWindows/CVI為代表的虛擬儀器專用開發(fā)平臺(tái)是當(dāng)前流行的集成化開發(fā)工具。這些軟件開發(fā)平臺(tái)提供了強(qiáng)大的儀器軟面板設(shè)計(jì)工具和各種數(shù)據(jù)處理工具，再加上虛擬儀器硬件廠商提供的各種硬件的驅(qū)動(dòng)程序模塊，簡(jiǎn)化了虛擬儀器的設(shè)計(jì)工作。隨著軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，軟件開發(fā)的模塊化、復(fù)用化，和各種硬