【正文】 還有實時報警并記錄處理等功能。本文重點介紹了虛擬儀器的界面，LabVIEW應用，并設計了一個基于虛擬儀器的數(shù)字化溫度測量和控制系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)開發(fā)過程中數(shù)據(jù)的采集和軟硬件的設計，虛擬儀器設備可以由使用者自己定義，這意味著可以自由地組合計算機平臺，硬件（包括傳統(tǒng)儀器），軟件，以及各種實現(xiàn)應用所需要的附件。傳輸介質(zhì)組成的通信網(wǎng)絡主要完成數(shù)據(jù)的通信與采集，這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是整個測控系統(tǒng)的主體，是完成測控任務的主力。關鍵字：虛擬儀器；數(shù)據(jù)采集；LabVIEW緒 論 引言測控技術在現(xiàn)代科學技術、工業(yè)生產(chǎn)和國防科技等諸多領域中應用十分廣泛，它的現(xiàn)代化已被認為是科學技術、國防現(xiàn)代化的重要條件和明顯標志。本設計采用USB5935數(shù)據(jù)采集卡，運用虛擬儀器及其相關技術于溫度采集系統(tǒng)的設計。該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)同時采集、采集數(shù)據(jù)實時顯示、存儲與管理、報警記錄等功能。20世紀70年代以來，計算機、微電子等技術迅猛發(fā)展，在其推動下，測控儀器與技術不斷進步，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化儀器及其自動測控系統(tǒng)，計算機與現(xiàn)代化儀器設備間的界限日漸模糊，測控領域和范圍不斷拓寬[1]。因此，這種“監(jiān)控軟件－數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”構(gòu)架的測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在很多領域都得到了廣泛的應用，并形成了一套完整的理論[1]。這種靈活性在由供應商定義，功能固定，獨立的傳統(tǒng)儀器上是很難達到的。虛擬儀器 虛擬儀器的概念虛擬儀器的概念是由美國國家儀器公司（National Instruments）最先提出的[4][5]。該技術把儀器分為計算機、儀器硬件和應用軟件三部分。虛擬儀器中應用程序?qū)⒖蛇x硬件（如GPIB，VXI，RS232，DAQ板）和可重復用庫函數(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)。圖1虛擬儀器開發(fā)框圖虛擬儀器技術的優(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，所以應用面極為廣泛。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。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]。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器設計日趨模塊化、標準化，設計工作量大大減小?？筛鶕?jù)實際情況采用不同的I/O接口硬件設備，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。在性能上，隨著A/D轉(zhuǎn)換技術，濾波技術和信號調(diào)理技術的發(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。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。這些軟件開發(fā)平臺提供了強大的儀器軟面板設計工具和各種數(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計工作。它還內(nèi)置了便于應用TCP/PI、ActiveX等軟件標準的庫函數(shù)，是一個功能強大且靈活的軟件。目前，在以PC機為基礎的測試和工控軟件中，LabVIEW的市場普及率僅次于C++/C語言。1）前面板：前面板是圖形用戶界面，也就是VI的虛擬儀器面板，這一界面上有用戶輸入和顯示輸出兩類對象，具體表現(xiàn)有開關、旋鈕、圖形以及其他控制和顯示對象。流程圖中包括前面板上的控件連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。 數(shù)據(jù)采集技術概論在計算機廣泛應用的今天，數(shù)據(jù)采集的重要性是十分顯著的。數(shù)據(jù)采集時，有一些基本原理要注意，還有更多的實際的問題要解決。t＝0，△t，2△t，3△t……等等，x(t)的數(shù)值就被稱為采樣值。圖4模擬信號采樣圖如果對信號x(t)采集N個采樣點，那么x(t)就可以用下面這個數(shù)列表示：X={x[0]，x[l]，x[2]，x[3]，…，x[N－l]}這個數(shù)列被稱為信號x(t)的數(shù)字化顯示或者采樣顯示。反過來說，如果給定了采樣頻率，那么能夠正確顯示信號而不發(fā)生畸變的最大頻率叫做恩奎斯特頻率，它是采樣頻率的一半。這種信號畸變叫做混疊。 采集系統(tǒng)的一般組成 傳感器傳感器部分是跟外界溝通的門戶，負責把外界的各種物理信息，如光、壓力、溫度、聲音等物理信號變成電信號。信號調(diào)理的通用功能如下：1）放大 微弱信號都要進行放大以提高分辨率和降低噪聲，使調(diào)理后信號的電壓范圍和A/D的電壓范圍相匹配。如果數(shù)據(jù)采集卡的地與信號地之間有電位差，而又不進行隔離，那么就有可能形成接地回路，引起誤差。另外，某些高性能的數(shù)據(jù)采集卡自身帶有抗混疊濾波器。目前，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也可以利用軟件來解決這一問題。圖8 +12V穩(wěn)壓電源如下是信號調(diào)理電路。任意一個信號是隨時間而改變的物理量。模擬信號則可分為直流、時域、頻域信號。圖10 開關信號第二類數(shù)字信號是脈沖信號(Pulse Train)，如圖11所示。常見的直流信號有溫度、流速、壓力、應變等。為了測量一個時域信號，必須有一個精確的時間序列，間隔也要合適，以保證信號的有用部分被采集到。為了實現(xiàn)這樣的數(shù)字信號處理，可以使用應用軟件或特殊的DSP硬件來迅速而有效地分析信號。測量系統(tǒng)可以分為差分(Differential)、參考地單端(RSE)、無參考地單端(NRSE)三種類型。2）浮動信號一個不與任何地(如大地或建筑物的地)連接的電壓信號稱為浮動信號，浮動信號的每個端口都與系統(tǒng)地獨立。圖15描述了一個8通道的差分測量系統(tǒng)，用一個放大器通過模擬多路轉(zhuǎn)換器進行通道間的轉(zhuǎn)換。共模電壓的范圍關系到一個數(shù)據(jù)采集卡的性能，可以用不同的方式來消除共模電壓的影響。圖16十六通道RSE測量系統(tǒng)3）無參考地單端測量系統(tǒng)(NRSE)在NRSE測量系統(tǒng)中，信號的一端接模擬輸入通道，另一端接一個公用參考端，但這個參考端電壓相對于測量系統(tǒng)的地來說是不斷變化的。 數(shù)據(jù)采集卡的主要性能指標1）采樣頻率采樣頻率的高低，決定了在一定時間內(nèi)獲取原始信號信息的多少，為了能夠較好的再現(xiàn)原始信號，不產(chǎn)生波形失真，采樣率必須要足夠高才行。但是處于成本的考慮，現(xiàn)在普遍流行的是各個數(shù)據(jù)通道公用一套放大器和A/D轉(zhuǎn)換器。如果增加到十二位，代碼數(shù)從8增加到212=4096，這樣就可以獲得就能獲得十分精確的模擬信號數(shù)字化表示。電壓取值范圍從0到10V，增益為50，則理想分辯電壓是：5）I/O通道數(shù)該參數(shù)表明了數(shù)據(jù)采集卡所能夠采集的最多的信號路數(shù)。將切換進入采