【正文】 已報(bào)警的信號(hào)引出來(lái) ,分別接入注冊(cè)事件 ,構(gòu)成兩個(gè)用戶事件 ?并將輸出接到事件結(jié)構(gòu)上 ,當(dāng)有報(bào)警的信號(hào)時(shí) ,事件結(jié)構(gòu)執(zhí)行 ,將此報(bào)警信號(hào)記錄下來(lái) 。減少了整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)的費(fèi)用 ?因此 ,采用虛擬儀器產(chǎn)品及 LabVIEW 來(lái)開(kāi)發(fā)控制系統(tǒng) ,可以說(shuō)是一個(gè)非常好的選擇 ? 基于虛擬儀器的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)控制系 統(tǒng)的控制過(guò)程可分為三個(gè)步驟 :實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集 ?實(shí)時(shí)決策和實(shí)時(shí)控制 ,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可用下圖 表示 ? 控 制 器D / A執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 被 控 對(duì) 象測(cè) 量 變 送A / D被 測(cè) 控 量 y給 定 量rU— 圖 結(jié)構(gòu)圖 基于虛擬儀器的控制系統(tǒng)實(shí)際上就是一種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) ,它以計(jì)算機(jī)及軟件為中心 ,結(jié)合模塊化的數(shù)據(jù)采集及輸出硬件 ,完成控制過(guò)程的三個(gè)步驟 ?其中的自動(dòng)化軟件可以是 LabVIEW?Windows?CVI 等虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái) ? 對(duì)于采用 LabVIEW作為自動(dòng)化軟件的控制系統(tǒng) ,可以用另一種方式來(lái)表示 ?圖 以 LabVIEW 為中心的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ?LabVIEW 通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序控制數(shù)據(jù)采集和輸出設(shè)備 ,LabVIEW 程序進(jìn)行采集信號(hào)的處理 ?分析并做出決策 ?數(shù)據(jù)采集和輸出可以是不同的板卡 ,也可以用同一塊卡來(lái)實(shí)現(xiàn) ,因?yàn)楝F(xiàn)有的虛擬儀器數(shù)據(jù)采集卡一般都有模擬輸出端口 ,而且輸入輸出都有獨(dú)立的緩存 ,可以并行 ? 圖 LabVIEW為中心的控制 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 第四章 基于虛擬儀器溫濕度 監(jiān)控系統(tǒng) 的 方案設(shè)計(jì) 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) ,有很多的方法 ,各有優(yōu)缺點(diǎn) ,例如基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)室溫濕度監(jiān)控系統(tǒng) ,它 以單片機(jī)為核心 ,用 LED數(shù)碼管顯示 溫濕 度值 ,根據(jù)不同的 溫 濕度要求 ,通過(guò)硬件設(shè)定不同的調(diào)節(jié)終態(tài) ,從而將實(shí)驗(yàn)空間的 溫 濕度調(diào)節(jié)到設(shè)定值 ?但它需要利用 C語(yǔ)言進(jìn)行大量的編程 ,這無(wú)疑是一個(gè)復(fù)雜 ?繁瑣的工作 ? 本 次設(shè)計(jì)是利用虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì) 了一個(gè) 適用于農(nóng)業(yè)溫室的 溫濕度測(cè)控系統(tǒng) ,使用LabVIEW和數(shù)據(jù)采集卡相互配合采集溫濕度信號(hào)并輸出控制信號(hào) ?由于 LabVIEW本身的圖形化編程平臺(tái) ,使得 本系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單 ,實(shí)現(xiàn)的結(jié)果 更形象 ?直觀 ,操作也 方便 ,并且還可以較容易地實(shí)現(xiàn)功能 增減 ? 基于虛擬儀器溫濕度監(jiān)控系統(tǒng) 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)主要是為了監(jiān)測(cè)某個(gè)地方的溫度和濕度 ,并采取相應(yīng)的措施 ,以保證該地方的溫度和濕度向人們所期望的方向變化 ?本系統(tǒng)適用范圍較廣 ,如圖書館貴重書籍的保護(hù) 。數(shù)據(jù)采集卡采集信號(hào)調(diào)理電路的電壓信號(hào) ,轉(zhuǎn)換成 計(jì)算機(jī)能處理的數(shù)字信號(hào) 。帶寬要足夠高 ,用于高速率采樣 。另一種是 按傳感器的工作原理分類 ,如按應(yīng)變?cè)砉ぷ魇??按電容原理工作式 ?按壓點(diǎn)原理工作式等 ,相應(yīng)的有應(yīng)變式傳感器 ?電容式傳感器 ?壓電式傳感器等 ? 傳感器選用是設(shè)計(jì)中要考慮的幾個(gè)重要問(wèn)題之一 ,具體的可以從下面幾個(gè)方面考慮 : 要進(jìn)行一次具體測(cè)量工作 ,首先要考慮采用何種原理傳感器 ,這需要分析多方面的因素之后才能確定 ?根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件需要考慮下面的問(wèn)題 :量程的大小 。計(jì)數(shù)信號(hào)即信號(hào)源 ,它提供了計(jì)數(shù)器操作的時(shí)間基準(zhǔn) 。軍事上 ,彈藥庫(kù)中的彈藥既不能受潮 ,也不能太干燥 ,受潮后影響彈藥質(zhì)量 ,太干燥 ,則可能引發(fā)爆炸 ,造成嚴(yán)重的后果 ? 隨著生活質(zhì)量的提高 ,人們?cè)絹?lái)越追求健康舒適的生活 ,而實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)跟周圍環(huán)境的溫濕度有很大的關(guān)系 ?因此 ,對(duì)溫濕度的監(jiān)測(cè)是十分必要的 ? 傳統(tǒng)的 人工溫濕度采集方法已經(jīng)不能 滿足人們 的要求 ?計(jì)算機(jī)溫濕度自動(dòng)采集不但能夠增加數(shù)據(jù)的可信度和 準(zhǔn)確 度 ,而且實(shí)時(shí)性明顯得到提 高 ,同時(shí) 還 減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度 ,提高 了效率 ,排除了 由 技術(shù)水平 ,勞動(dòng)態(tài)度等人為因素對(duì) 采集帶來(lái) 的影響 ?如果用人工采集 ,可能 需要 多個(gè) 工人在悶熱 ,潮濕 ,高噪聲 等不同惡劣的 環(huán)境中工作 ,而計(jì)算機(jī)采集 完全可以避免這些問(wèn)題 ,而 且 可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ) ?顯示 ?制表 ?繪制曲線 ?報(bào)警 等 多種功能 ? 虛擬儀器的概況 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ,人們?cè)诒O(jiān)控與監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程 ?居住環(huán)境 ?生活質(zhì)量等過(guò)程中 ,制造了各種各樣科學(xué)儀器 ?這些儀器種類繁多 ?功能千差萬(wàn)別 ,而其發(fā)展歷程大致可以分為四個(gè)階段 ? 第一階段的儀器是模擬式儀器儀表 ?它的主要結(jié)構(gòu)是基于電磁機(jī)械式機(jī)構(gòu) ,其測(cè)量結(jié)果是依靠指針顯示 ,也稱為模擬指針儀表 ? 第二階段是數(shù)字化儀表 ?它們將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào) ,以數(shù)字形式輸出并顯示出結(jié)果 ? 第三階段是智能儀器 ?這種儀器內(nèi)部有微處理器 ,可以進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè) ,具有一定的數(shù)據(jù)處理能力 ,但是由于功能模塊是 硬件預(yù)固化 的軟件 ,對(duì)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用仍不靈活 ? 以上三代儀器 ,對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)是一個(gè)封閉的系統(tǒng) ,儀器的面板 ?旋鈕 ?開(kāi)關(guān)和顯示方式 ,內(nèi)部電路及儀器所能提供的功能都是固定的 ,與其他設(shè)備的連接也受限制 ?開(kāi)發(fā)這類儀器需要專門的技術(shù)和高成本的元部件 ,這造成了這類儀器更新周期長(zhǎng) (約 5~6 年 ),價(jià)格高 的特點(diǎn) ?人們一般把這類儀器稱為傳統(tǒng)儀器 ? 隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù) ?軟件技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟 ,全新概念的第四代儀器 —— 虛擬儀器出現(xiàn)了 ? 1986 年美國(guó)國(guó)家儀器公司 (NI)首先提出了虛擬儀器的概念 ,那時(shí)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)在國(guó)防 ?航天等領(lǐng)域已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展 ?PC 機(jī)出現(xiàn)以后 ,儀器級(jí)的計(jì)算機(jī)化成為可能 ,甚至在 Microsoft 公司的 Windows 誕生之前 ,NI 公司已經(jīng)在 Macintosh 計(jì)算機(jī)上推出了 以前的版本 ?目前 LabVIEW 的最新版本為 ,LabVIEW 為多 線程功能添加了 更多特性 ,這種特性在 1998 年的版本 5 中被初次引入 ? 虛擬儀器作為一種基于計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化檢測(cè)儀器系統(tǒng) ,是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀器技術(shù)完美結(jié)合的產(chǎn)物 ,也是當(dāng)今計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù) ?它利用加在計(jì)算機(jī)上的一組軟件與儀器模塊相連接 ,以計(jì)算機(jī)為核心 ?充分利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形界面和數(shù)據(jù)處理能力提供對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析和顯示 ?虛擬儀器的構(gòu)成 ,如圖 所示 : 顯 示 器信 號(hào) 分 析 及 處 理數(shù) 據(jù) 發(fā) 生器A / D 轉(zhuǎn) 換 器D / A 轉(zhuǎn) 換 器信 號(hào) 調(diào) 理器信 號(hào) 調(diào) 理器信 號(hào) 調(diào) 理器各 類 接 口人 機(jī) 接 口信 號(hào) 輸 入信 號(hào) 輸 出 圖 虛擬儀器的構(gòu)成 NI 提出的 “軟件即儀器”的口號(hào) ,徹底打破了傳統(tǒng)儀器只能由生產(chǎn)廠家定義 ,用 戶無(wú)法改變的模式 ,利用虛擬儀器 ,用戶可以很方便地組建自己的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng) ? 顯然 ,與傳統(tǒng)儀器相比 ,虛擬儀器具有以下特點(diǎn) : ,突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理 ?顯示 ?存儲(chǔ)等方面的限制 ,大大增強(qiáng)了傳統(tǒng)儀器的功能 ? 2. 利用計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源 ,實(shí)現(xiàn)了部分硬件的軟件化 ,增加了系統(tǒng)的靈活性 ?通過(guò)軟件技術(shù)和相應(yīng)數(shù)值算法 ,可以實(shí)時(shí) ?有效地對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析與處理 ?同時(shí) ,利用圖形用戶界面技術(shù)使得人機(jī)交互方便 ? ,硬件實(shí)現(xiàn)了模塊化 ?系列化 ,提高了系統(tǒng)的可靠 性 ,改變 了系統(tǒng)的易維護(hù)性 ? ,具有方便 ?靈活的互聯(lián)能力 ,廣泛支持各種工業(yè)總線的標(biāo)準(zhǔn) ?因此 ,利用 VI 技術(shù)可方便地構(gòu)建自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) ,實(shí)現(xiàn)測(cè)量 ?控制過(guò)程的智能化 ?網(wǎng)絡(luò)化 ? ?虛擬儀器的硬件 ?軟件都具有開(kāi)放性 ?互換性及可重復(fù)使用等特點(diǎn) ?用戶可根據(jù)自己的需要 ,選擇不同廠家的產(chǎn)品 ,使儀器系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)更為靈活 ,效率更高 ,系統(tǒng)組建的時(shí)間更短 ? 虛擬儀器的發(fā)展前景 自 從虛擬儀器的概念提出后 ,虛擬儀器技術(shù)迅速得到了發(fā)展 ,在科研 ?開(kāi)發(fā) ?測(cè)量 ?計(jì)量 ?測(cè)控等領(lǐng)域得到了廣泛的 應(yīng)用 ?它的發(fā)展大致可分為四個(gè)階段 ? 第一階段稱為初級(jí)虛擬儀器 ?初級(jí)虛擬儀器是利用計(jì)算機(jī)來(lái)增強(qiáng)傳統(tǒng)儀器的功能 ?隨著 GPIB總線標(biāo)準(zhǔn)的確立 ,人們把傳統(tǒng)儀器通過(guò) GPIB 和 RS232C同計(jì)算機(jī)連接 ,從而可以用計(jì)算機(jī)來(lái)控制儀器 ? 第二階段稱為開(kāi)放式虛擬儀器 ?插入式數(shù)據(jù)處理卡的出現(xiàn) ,如基于臺(tái)式計(jì)算機(jī) PCI 總線的數(shù)據(jù)采集卡 (DAQ),基于筆記本計(jì)算機(jī) PCMCIA 總線的數(shù)據(jù)采集卡 ,使得虛擬儀器進(jìn)入了開(kāi)放式時(shí)代 ? 第三階段稱為虛擬儀器框架 ?由我國(guó)自主提出的“框架協(xié)議”開(kāi)發(fā)系統(tǒng) ,利用面向?qū)ο蠹夹g(shù)封裝出虛擬儀器的功能庫(kù) ?控件庫(kù) ?開(kāi)發(fā)系統(tǒng) ?幫助模塊等 ,用戶利用這一系統(tǒng)幾乎可以“零編程”地開(kāi)發(fā)出虛擬儀器 ? 第四階段稱為網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器 ?隨著遠(yuǎn)程 ?復(fù)雜 ?大范圍的測(cè)控任務(wù)的需求越來(lái)越大 ,網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器就應(yīng)運(yùn)而生了 ,這就是所謂的“儀器流技術(shù)” ?以 PC 機(jī)和工作站為基礎(chǔ) ,通過(guò) Inter 網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制 ,不僅可以充分利用儀器資源 ?降低檢測(cè)成本 ,也可以提高測(cè)控系統(tǒng)的功能 ,拓展其應(yīng)用范圍 ? 目前 ,虛擬儀器已經(jīng)形成了一個(gè)很龐大的產(chǎn)業(yè)市場(chǎng) ,國(guó)外生產(chǎn)虛擬儀器的廠家有 NI公司 ?HP 公司 ?Tektronix 公司等 ?我國(guó)目前有許多科研機(jī)構(gòu)和高校均在進(jìn)行虛擬儀 器技術(shù)研究 ,雖然我國(guó)在虛擬儀器領(lǐng)域起步較晚 ,但與發(fā)達(dá)國(guó)家差距并不太大 ?我們應(yīng)該抓住機(jī)會(huì) ,通過(guò)學(xué)習(xí)先進(jìn)國(guó)家的技術(shù) ,努力提高我國(guó)虛擬儀器的技術(shù)水平 ? LabVIEW 簡(jiǎn)介 當(dāng)前 ,在使用比較廣泛的虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)中 ,NI 公司的 LabVIEW 是最具代表性的圖形化虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái) ? LabVIEW 的功能與特點(diǎn) LabVIEW 與其他計(jì)算機(jī) 語(yǔ)言的顯著區(qū)別是 :其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言都是采用基于文本的語(yǔ)言產(chǎn)生代碼 ,而 LabVIEW使用的是圖形化編輯語(yǔ)言 G編寫程序 (VI),產(chǎn)生的程序是框圖的形式 ? 與 C 和 BASIC 一樣 ,LabVIEW也是通用的編程系統(tǒng) ,有一個(gè) 可以 完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫(kù) ?LabVIEW 的函數(shù)庫(kù)包括數(shù)據(jù)采集 ?GPIB?串口控制 ?數(shù)據(jù)分析 ?數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等 ?LabVIEW 也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具 ,如設(shè)置斷點(diǎn) ?以動(dòng)畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序 (子 VI)的結(jié)果 ?單步執(zhí)行等等 ,便于程序的調(diào)試 ? 由于虛擬儀器的延伸和發(fā)展 ,使得 LabVIEW 的應(yīng) 用變得越來(lái)越廣泛 。 data acquisition card 目 錄 摘 要 ......................................................................................................................................... I Abstract.......................................................................................................................................II 第一章 引 言 ............................................................................................................................ 1 研究背景 ..................................................................................................................... 1 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的意義 .................................................................................. 1 虛擬儀器的概況 .............................................................................................. 2 虛擬儀器的發(fā)展前景 ...............................................................................