【正文】 基于LabVIEW的溫度分析儀基于LabVIEW的溫度分析儀設(shè)計畢業(yè)論文目錄摘 要 IIAbstract III1 引言 12 虛擬儀器概述 2 虛擬儀器的特點及優(yōu)勢 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簡介 10 LabVIEW應(yīng)用程序構(gòu)成 10 用LabVIEW虛擬儀器編程設(shè)計的步驟 114 基于LabVIEW的溫度分析儀的實現(xiàn) 11 程序框圖主要功能模塊介紹 13 詳細設(shè)計步驟 16 完整程序框圖設(shè)計 20 運行結(jié)果 215 結(jié)論 22致謝 23參考文獻 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算機技術(shù)而發(fā)展起來的儀器測量技術(shù)，是計算機技術(shù)和儀器技術(shù)密切結(jié)合的產(chǎn)物，是將來儀器發(fā)展的一個重要方向。計算機和儀器的結(jié)合方式主要有兩種。一種是將計算機裝入儀器，比較典型的例子是智能化儀器，隨著計算機功能日益強大及體積的日趨縮小，這類儀器的功能也越來越強大，逐漸形成含嵌入式的儀器。另一種方式是將儀器系統(tǒng)裝入計算機，以通用的計算機硬件及操作系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)各種儀器功能，常說的虛擬儀器主要是這種方式，美國國家儀器（NT）公司開發(fā)的LabVIEW軟件是目前實現(xiàn)虛擬儀器最流行的設(shè)計工具軟件之一。其應(yīng)用在工業(yè)界，學(xué)術(shù)界和研究室各個領(lǐng)域，被公認為標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，現(xiàn)已成為測試測量和控制行業(yè)的標準軟件平臺。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，使用圖形語言編程，利用軟件代替DAQ數(shù)據(jù)采集卡進行溫度數(shù)據(jù)的采集，模擬溫度測量；利用“演示讀取電壓”子程序來仿真電壓測量，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)采集過程中，溫度計控件能夠?qū)崟r地顯示溫度數(shù)據(jù)。用戶可以設(shè)置溫度上限，并計算出采集溫度的最大值、最小值和平均值。其優(yōu)點表現(xiàn)在，開發(fā)成本低，開發(fā)環(huán)境簡單，操作簡單，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)展的一個重要方向。粗略地說這種結(jié)合有兩種方式，一種是將計算機裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計算機功能的日益強大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強大，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算機。以通用的計算機硬件及操作系統(tǒng)為依托，實現(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)有計算機資源，配以獨特設(shè)計的軟硬件，實現(xiàn)普通儀器的全部功能以及一些在普通儀器上無法實現(xiàn)的功能。 虛擬儀器的特點及優(yōu)勢虛擬儀器是基于計算機的功能化硬件模塊和計算機軟件構(gòu)成的電子測試儀器，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)動軟件，而這些標準的儀器驅(qū)動軟件使得系統(tǒng)的開發(fā)與儀器的硬件變化無關(guān)。這是虛擬儀器最大的優(yōu)點之一，有了這一點，儀器的開發(fā)和換代時間將大大縮短。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)用庫函數(shù)等軟件結(jié)合在一起，實現(xiàn)了儀器模塊間的通信、定時與觸發(fā)。源代碼庫函數(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，當(dāng)用戶的測試要求變化時可以方便地由用戶自己來增減硬、軟件模塊，或重新配置現(xiàn)有系統(tǒng)以滿足新的測試要求。這樣，當(dāng)用戶從一個項目轉(zhuǎn)向另一個項目時，就能簡單地構(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)十分符合國際上流行的“硬件軟件化”的發(fā)展趨勢，因而常被稱作“軟件儀器” 。它功能強大，可實現(xiàn)示波器、邏輯分析儀、頻譜儀、信號發(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特定系統(tǒng)的參數(shù)，如汽車發(fā)動機參數(shù)、汽油標號、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及其用于輔助測量并能與計算機通訊的常規(guī)儀器等）、通用計算機、打印機等構(gòu)成。系統(tǒng)軟件部分通常用專虛擬儀器是基于計算機的儀器。計算機和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。這種結(jié)合基本有兩種方式，一種是將計算機裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計算機功能的日益強大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強大，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算機。以通用的計算機硬件及操作系統(tǒng)為依托，實現(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)部功能的劃分對于傳統(tǒng)儀器，這三個部分幾乎均由硬件完成；對于虛擬儀器，前一部分由硬件構(gòu)成，后兩部分主要由軟件實現(xiàn)。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器設(shè)計日趨模塊化、標準化，設(shè)計工作量大大減小。通常虛擬儀器測試系統(tǒng)硬件組成部分是由傳感器部件、信號調(diào)理及信號采用的虛擬儀器開發(fā)語言（如LabVIEW）編寫而成，并可通過Internet實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展。 虛擬儀器I/O接口設(shè)備I/O接口設(shè)備主要用來完成被測輸入信號的采集、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換?？筛鶕?jù)實際情況采用不同的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)采集卡是指基于計算機標準總線(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，它更加充分地利用計算機的資源，大大增加了測試系統(tǒng)的靈活性和擴展性；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)和信號調(diào)理技術(shù)的發(fā)展，DAQ卡的采樣速率已達1GB/s，精度高達24位，通道數(shù)高達64個，并具有數(shù)字I/O，模擬I/O和計數(shù)器/定時器等通道。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、動態(tài)信號分析儀、任意波形發(fā)生器等。在計算機上掛接多個DAQ功能模塊，配合相應(yīng)的軟件，就可以構(gòu)成一臺具有多功能的測試儀器。這種基于計算機的儀器，既具有高檔儀器的測量品質(zhì)，又能滿足測量需求的多樣性。對我國大多數(shù)用戶來說，它具有很高的性能價格比，是一種特別適合我國國情的虛擬儀器方案。 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開發(fā)自己所需要的應(yīng)用軟件。以美國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)平臺是當(dāng)前流行的集成化開發(fā)工具。這些軟件開發(fā)平臺提供了強大的儀器軟面板設(shè)計工具和各種數(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)動程序模塊，簡化了虛擬儀器的設(shè)計工作。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