【正文】 擬儀器技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于虛擬儀器平臺(tái)的應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是本論文的重點(diǎn)。虛擬溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于虛擬儀器平臺(tái)的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)方面所做的研究，研究主要涉及如何利用虛報(bào)儀器平臺(tái)的功能控件構(gòu)建一個(gè)集信號(hào)采集、分析和處理為一體的檢測(cè)系統(tǒng)。有了遠(yuǎn)程虛擬儀器，不但昂貴的硬件資源可以共享. ,網(wǎng)絡(luò)化成為了虛擬儀器技術(shù)中的一個(gè)最重要的發(fā)展方向，并且很多測(cè)試任務(wù)也需要測(cè)試系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化. 將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程端。它把計(jì)算機(jī)、儀器硬件、固件與計(jì)算機(jī)軟件結(jié)合起來。 虛擬儀器的概念虛擬儀器(Virtual Instrument)是指通過應(yīng)用程序?qū)⒂?jì)算機(jī)與功能化模塊硬件結(jié)合起來. 用戶可以通過友好的圖形界面來操作這臺(tái)計(jì)算機(jī). 好像在操作自己定義、自己設(shè)計(jì)的一臺(tái)單個(gè)儀器一樣，從而完成對(duì)被測(cè)試對(duì)象的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。計(jì)算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是日前儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向。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。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。可根據(jù)實(shí)際情況采用不同的I/0接E1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q 13所示。各儀器廠家生產(chǎn)了大量的DAQ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。2. GPIB (General Purpose Interface Bus)通用接口總線，是計(jì)算機(jī)和儀器間的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，GPIB的硬件規(guī)格和軟件協(xié)議以納入國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IEEE , 它是最早的儀器總線，目前多數(shù)儀器都配備了迢循IEEE488的GPIB接口?；贕PIB總線結(jié)構(gòu)的接口卡數(shù)據(jù)傳輸速率一股低于500kb/S,不適臺(tái)與對(duì)系統(tǒng)速度要求較高的應(yīng)用。非核心是Compact PCI結(jié)構(gòu)和Microsoft Windows軟件。5. 串口系統(tǒng)：串口系統(tǒng)是以Serial標(biāo)準(zhǔn)總線儀器與計(jì)算機(jī)為儀器精簡(jiǎn)平臺(tái)組成的虛擬測(cè)系統(tǒng)。這些軟仲開發(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，大大簡(jiǎn)化了虛擬儀器的設(shè)計(jì)工作。除了要花大量時(shí)間進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)面板設(shè)計(jì)外，還要編制大量的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和底層控制程序，這些工作對(duì)于那些不熟悉這方面知識(shí)的工程設(shè)計(jì)人員來說，要花費(fèi)大量時(shí)間和精力，這樣直接影響了系統(tǒng)開發(fā)的周期和性能，除了通用程序開發(fā)語言以外，還有一些專用的虛擬儀器開發(fā)語言和軟件，其中有影響的開發(fā)軟件有：N1 公司的LabVIEW, LabWindows / CVI。 LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument EnE。傳統(tǒng)的文本式編程是一種順序的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)者必須寫出執(zhí)行的語句。因此，LabVIEW受到越來越多工程師、科學(xué)家的普遍青睞。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(duì)象，具體表現(xiàn)有開關(guān)、旋鈕、圖形以及其他控制(control)和顯示對(duì)象(indicator)。如圖16.圖15 隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器的前面板. 圖16 隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器的流程圖2. 流程圖：流程圖提供VI的圖形化源程序。我們可以看到流程圖中包括了前面板上的開關(guān)和隨機(jī)數(shù)顯示群所對(duì)應(yīng)的連錢端子，另外我們還建立了一個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)生函數(shù)和一個(gè)wileLoop 循環(huán)結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)思想的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在兩方面：（1）類似流程圖的設(shè)計(jì)思想，很容易被工程人員接受和掣握，特別是那些沒有很多程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的工程人員。3. 圖標(biāo)/連接設(shè)計(jì)：這部分的設(shè)計(jì)突出體現(xiàn)了虛擬儀器模塊化程序設(shè)計(jì)的思想。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在如下兒方面：(1)把一個(gè)復(fù)雜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)分為多個(gè)子系統(tǒng)，程序設(shè)計(jì)思路清晰，給設(shè)計(jì)者調(diào)試程序帶來了諸多的方便。同時(shí)為實(shí)現(xiàn)虛擬儀器設(shè)計(jì)的靈活性提供了前提。如指針式萬用表、晶體管電壓表等。 第四代：虛擬儀器，它是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和測(cè)量技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它對(duì)傳統(tǒng)儀器觀念進(jìn)行了一次巨大變革，是將來儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要發(fā)展方向之一。 虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于用戶自定義儀器功能、結(jié)構(gòu)等，且構(gòu)建容易、轉(zhuǎn)換靈活，因此應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊。美國(guó)斯坦福大學(xué)利用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建了虛擬儀器教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、仿真系統(tǒng)。電子都三所應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)建立了儀器自動(dòng)化計(jì)量控制系統(tǒng)。虛擬儀措一機(jī)多用、硬件資源共享等特點(diǎn)大大節(jié)約了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的投資。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)存在硬件成本商、構(gòu)造復(fù)雜、功能單一等方面的問題。 總之，LabVIEW能夠?yàn)橛脩籼峁┖?jiǎn)明、直觀、易用的圖形編程方式，能夠?qū)⒎爆崗?fù)雜的語言編程簡(jiǎn)化成為以菜單提示方式選擇功能，并且用線條將各種功能連接起來，十分省時(shí)簡(jiǎn)便，深受用戶青睞。自1986年問世以來，世界各國(guó)的工程師和科學(xué)家們都已將NI LabVIEW圖形化開發(fā)工具用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而改善了產(chǎn)品質(zhì)量、縮短了產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間，并提高了產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)效率。圖32給出了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，其中信號(hào)調(diào)節(jié)的主要作用是將傳感器輸出的信號(hào)與A / D轉(zhuǎn)換器相匹配。K型熱電偶測(cè)溫范圍寬線性度好、熱電動(dòng)勢(shì)較大、靈敏度高抗氧化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過傳感器獲去信號(hào)并傳給數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后能進(jìn)行存儲(chǔ)。采用PCI計(jì)算機(jī)本身的總線，故將數(shù)據(jù)采集卡(DAQ)插入計(jì)算機(jī)的空槽中即可。 在圖 用戶登錄端的設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)軟件程序和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的有效保護(hù)。通過改變采樣率可得到效果更好的信號(hào)波形。這部分內(nèi)容將在數(shù)據(jù)庠查詢部分進(jìn)行詳細(xì)講述。四個(gè)通道的開關(guān)均在虛擬熱電偶溫度采集控制部分的前面板上，開關(guān)打開，在這里可以看到對(duì)對(duì)應(yīng)通道數(shù)據(jù)采集的過程, 還可以看到數(shù)據(jù)的波形及實(shí)際溫度值。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件程序和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的有效保護(hù)，設(shè)計(jì)了用戶登錄模塊。倘若數(shù)據(jù)庫里的用戶數(shù)據(jù)不為空，就將一個(gè)假值送入條件結(jié)構(gòu)，在條件結(jié)構(gòu)中通過數(shù)據(jù)庫查詢子VI數(shù)據(jù)庫對(duì)應(yīng)用戶下的密碼，并與輸入的密碼相比對(duì)，如果想等用戶登錄成功，否則反之。如上圖，設(shè)計(jì)使用了user ner pw 子VI實(shí)現(xiàn)對(duì)密碼的修改。 在設(shè)計(jì)中考慮到，四個(gè)通道的數(shù)據(jù)采集需要要對(duì)每個(gè)同通道的開閉進(jìn)行操作。布爾數(shù)組轉(zhuǎn)化成數(shù)值輸入條件結(jié)構(gòu)，與條件結(jié)構(gòu)中的選擇一一對(duì)比，即通道1對(duì)應(yīng)Devl/aiO,通道2對(duì)應(yīng)Devl/ail，通道3對(duì)應(yīng) Dev 1/ai2, 通道4對(duì)應(yīng)Devl/ai3, 這個(gè)時(shí)候，通道選擇模塊完成對(duì)退避物理地址的選揮，與通道開關(guān)一一對(duì)應(yīng)來。正如上圖所示，將通道選擇模塊的輸出的物里通道地址送進(jìn) DAQmx Create Virtual Channel模塊 (DAQ創(chuàng)建虛擬通逍模塊)的physical channels并將單位設(shè)置為伏特最大值設(shè)置為IOV, 最小設(shè)置為IOV。正如上圖所示，將動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)組，此時(shí)溫度波形數(shù)據(jù)口經(jīng)數(shù)據(jù)化，為了對(duì)數(shù)組中的每一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度上限和下限比較判斷是否超出設(shè)定值，是否該報(bào)警，將轉(zhuǎn)化成的數(shù)組的數(shù)據(jù)采用數(shù)組大小記錄數(shù)組的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)來設(shè)定FOR熏環(huán)的次數(shù)。上限報(bào)警設(shè)計(jì)中將數(shù)據(jù)和輸入溫度上限設(shè)定值進(jìn)行比較，如果大于，則報(bào)警，上限報(bào)警燈閃爍，小于什么都不做。上圖即數(shù)據(jù)庫訪問模塊，本模塊使用很普遍，很多資料中都可以找到一模一樣的程序，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問的自主性加了條件結(jié)構(gòu)，當(dāng)執(zhí)行布爾送返回一個(gè)真時(shí)，數(shù)據(jù)庫訪問模塊就執(zhí)行輸入的數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)命令，執(zhí)行用戶想要的數(shù)據(jù)庫操作。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄之后，為了以后因工業(yè)需要對(duì)四個(gè)通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢分析，就必須考慮對(duì)溫度的記錄存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)庫命令如圖，將一條標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)命令輸入到數(shù)據(jù)訪問子模塊完成對(duì)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫寫入。此時(shí)用戶只需要輸入出事用戶名：admin 和初始密碼：123456程序既可以自動(dòng)跳轉(zhuǎn)溫度采集前面板，用戶此時(shí)在程序打開通道開關(guān)后既可以使用程序進(jìn)行四個(gè)通道的熱電偶溫度記錄及查詢等工作。在這里可以直接看到溫度采集的實(shí)時(shí)溫度，為餾程的監(jiān)測(cè)更好的提供保障。 歷史溫度是虛擬餾程分析的重要數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問查詢中，用戶只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作既可以按時(shí)間調(diào)出所需要查詢的溫度信號(hào)值。以往沒有注意到的問題，都在這一次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，這培養(yǎng)了我的細(xì)心，耐心和專心。也是我這三年來所學(xué)到知識(shí)的一個(gè)體現(xiàn)，我深深知道，每一次的學(xué)習(xí)實(shí)踐德環(huán)節(jié)都是那么的來之不易，都是通過老師的深思熟慮后,，讓我們隨著年齡的增長(zhǎng)不斷的擴(kuò)充己的知識(shí)領(lǐng)域，也逐漸成熟，逐漸長(zhǎng)大，老師同時(shí)也教我們逐漸成為一個(gè)能夠?yàn)樯磉叺娜耍彝?，為?guó)家做出點(diǎn)貢獻(xiàn)的人，教導(dǎo)我們學(xué)會(huì)感恩，所以，我在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中,認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)過程，希望自己的認(rèn)真，自己最后的畢業(yè)設(shè)計(jì)成果能夠回報(bào)老師這么多年的教導(dǎo)，這么多年的奉獻(xiàn)。老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度、淵博的知識(shí),、無私的奉獻(xiàn)精神使我深受啟迪。在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益匪淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開的。我將銘記我曾是一名撫大學(xué)子，在今后的工作中把撫大的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚(yáng)