【正文】 ........................................................................................................... 16 第四章 熱電偶溫度記錄儀軟件設(shè)計 .............................................................................................. 17 熱電偶溫度記錄儀的軟件設(shè)計結(jié)構(gòu)圖 .............................................................................. 17 軟件前面板設(shè)計 ................................................................................................................. 17 用戶登錄前面板 ....................................................................................................... 17 溫度采集前面板設(shè)計 ............................................................................................... 18 溫度記錄前面板設(shè)計 ............................................................................................... 19 溫度查詢前面板設(shè)計 ............................................................................................... 20 程序框圖設(shè)計 ...................................................................................................................... 21 用戶登錄模塊程序設(shè)計 ........................................................................................... 22 通道選擇 模塊程序設(shè)計 ........................................................................................... 24 溫度采集模塊程序設(shè)計 ........................................................................................... 24 溫度報警模塊程序設(shè)計 ........................................................................................... 25 數(shù)據(jù)庫訪問模塊程序設(shè)計 ....................................................................................... 25 數(shù)據(jù)庫寫入模塊程序設(shè)計 ....................................................................................... 26 數(shù)據(jù)庫查詢模塊程序設(shè)計 ....................................................................................... 27 系統(tǒng)程序調(diào)試 ..................................................................................................................... 28 本章小結(jié) .............................................................................................................................. 30 第五章 總結(jié) ...................................................................................................................................... 32 參考文獻 ............................................................................................................................................ 33 附錄 主程序圖 .................................................................................................................................. 35 致謝 .................................................................................................................................................... 36 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)設(shè)計） 1 第一章 緒論 溫度記錄儀的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 溫度記錄儀 是測量物體冷熱程度的工業(yè)自動化儀表，一般的溫度測量儀表都有檢測和顯示兩個部分。硬件主要是由熱電偶溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、 PC機組成，主要實現(xiàn)溫 度信號的采集、轉(zhuǎn)換、處理等功能。 采用 進行圖形化編程 設(shè)計了 前面板 。 最早的溫度測量儀表，是意大利人伽利略于 1592 年創(chuàng)造的。 1876 年，德國的西門子制造出第一支鉑電阻溫度計。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)設(shè)計） 2 根據(jù)上述要求，國內(nèi)外溫度儀表將向以下幾方面發(fā)展 : （ 1） 繼續(xù)生產(chǎn)應(yīng)用廣泛的傳統(tǒng)溫度檢測元件，如 :熱電偶、熱敏電阻等。在熱電偶溫度記錄工作中，應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)可以提高工作效率，節(jié) 約成本和提高準確性。目前，溫度測量主要采用玻璃液體溫度計，人工觀測。使用這種語言編程的時候，基本上不需要編寫程序代碼，而是“繪制”程序流程圖。虛擬儀器的出現(xiàn)徹底改變了傳統(tǒng)的儀器觀念，開辟了測控技術(shù)的新紀元。電子計算機及其配置的電子測量儀器硬件模塊組成了虛擬儀器測試硬件平臺的基礎(chǔ)。但是 GPIB 的數(shù)據(jù)傳輸速度一般低于 500kb/s，不大適合于對系統(tǒng)速度要求較高的應(yīng)用。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。 （ 2）擴展性強 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)設(shè)計） 6 NI 的軟硬件工具使得工程師和科學(xué)家們不再受硬件儀器的限制。 本章小結(jié) 溫度是表征設(shè)備狀態(tài)的重要物理量，也是傳熱學(xué)中進行分析計算的重要參數(shù)，溫度采集及記錄是工業(yè)應(yīng)用與教學(xué)實驗中經(jīng)常遇到的問題。因此在熱電偶內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)設(shè)計） 7 溫 度記錄工作中，如何能將熱電偶溫度采集記錄技術(shù)有效的與 LabVIEW 虛擬儀器相結(jié)合就成了溫度采集及記錄領(lǐng)域的一個新課題，對測控技術(shù)的發(fā)展具有相當(dāng)積極的意義。 前 置 放 大 濾 波 A D 5 9 0P C I6 2 2 1數(shù) 據(jù) 采集 卡 P C 機前 置 放 大 圖 熱電偶測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 熱電偶采集被測溫度信號并將其轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)儀表放大器放大，濾波電路濾波后輸入到數(shù)據(jù)采集卡，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳給 PC。 綜上所述，本設(shè)計采用 LabVIEW 來實現(xiàn)熱電偶溫度的記錄。 系統(tǒng)基本原理圖如圖 所示。 PC_DAQ系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)采集板、信號調(diào)理電路和計算機為儀器硬件平臺組成的插卡式虛擬儀器系統(tǒng)。國際電工委員會（ IEC）共推薦了 8 種標準化熱電偶，標準化熱電偶的名稱，分度號，測量范圍，精確度等級及允許偏差如表 所示。 ? 負 稍親磁 III 20040 177。 ? 負 不親磁 本設(shè)計選 用 比較常用的 S 型熱電偶 與 K 型熱電偶 ， S 型熱電偶具有準確度高，穩(wěn)定性好，測溫溫區(qū)寬，使用壽命長等優(yōu)點； K 型熱電偶的測溫范圍寬、線性度好、 熱電動勢較大 、靈敏度高、抗氧化能力較強，在氧化和還原氣氛中輸出熱電勢都比較穩(wěn)定。所以熱電偶是使用最廣泛的測溫元件之一。 熱電偶的發(fā)展趨勢 國內(nèi)外的許多研究機構(gòu)和制造商 ,根據(jù)工業(yè)過程自動化的檢測和控制要求 ,不斷設(shè)計和制造出許多新的熱電偶、熱電阻 ,目前的發(fā)展趨勢大致如下。它采用二線制 4～ 20mA或數(shù)字化輸出 ,通過手持終端操作器接在 4～ 20mA任意位置 ,實現(xiàn)數(shù)字信號通訊的現(xiàn)場或遠距離重調(diào)。完成了冷端電勢補償，并通過分度表可換算出實測溫度 t[15]。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)設(shè)計） 14 圖 LT1025 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 [16] 在寬溫度范圍內(nèi)， U 由于熱電偶的斜率會變化，從而產(chǎn)生相對于固定斜率的準拋物線式測溫誤差。 LT1025 在 K 型熱電偶測溫中的應(yīng)用 K 型熱電偶測溫電路原理如圖 。計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過傳感器獲取信號并送給數(shù)據(jù)采集卡進行 A/D 轉(zhuǎn)換，然后能進行存儲。 PCI6221 數(shù)據(jù)采集卡具有十六個模擬輸入通道，兩個模擬輸出通道。單極性輸出范圍為 0V～ 10V；雙極性輸出范圍為 5V～ +5V。 通過軟件實現(xiàn)溫度的采集、記錄、查詢等功能。 用戶登錄前面板 在程序使用過程中，為了防止非相關(guān)工 作人員修改程序而導(dǎo)致本虛擬熱電偶溫度記錄儀的癱瘓，需要為使用本虛擬儀器的相關(guān)技術(shù)人員設(shè)置使用權(quán)限，在用戶登錄界面中不同的用戶可使用不同的用戶名及密碼，亦可修改密碼，這部分程序?qū)⒃诤罄m(xù)用戶管理及密碼修改中詳細陳述。在程序運行之前，有必要對程序運行環(huán)境進行初始化設(shè)置。在這里可以設(shè)定溫度上下限報警的溫度值。 程序框圖設(shè)計 LabVIEW 的源程序為框圖式的，且提供了非常豐富的庫函數(shù)，從數(shù)據(jù)采集到儀器控制，從信號產(chǎn)生到信號處理，從數(shù)據(jù)分析到圖形顯示，從文件讀寫到網(wǎng)絡(luò)通信，多種多樣，大大提高了用戶編程的效率，減輕了編程工作量。用戶登錄程序設(shè)計思路如圖 所示 。這是在第二對話框里的密碼與第一 對話框密碼一致的情況下寫入條件結(jié)構(gòu)真的的時候只執(zhí)行的。圖 即為通道選擇子 VI 模塊的程序，其主要使用了編程當(dāng)中的條件結(jié)構(gòu)。 溫度報警模塊程序設(shè)計 為了實現(xiàn)系統(tǒng)的溫度實時記錄及報警設(shè)計了以下程序，如圖 所示 。因為常需要調(diào)用，所以將這部分程序做成了數(shù)據(jù)庫訪問子 VI，其程序如圖 所示。這里我使用了微軟的數(shù)據(jù)庫軟件 Access，并將文件命名為 math，將采集到的溫度數(shù)據(jù)記錄在表名為math 的字段下。其程序如圖 所示。無論是查詢數(shù)據(jù)庫，還是刪除數(shù)據(jù)庫，步驟大體相同。數(shù)據(jù)存儲部分主要利用 LabVIEW 與數(shù)據(jù)庫接口程序，將采集的原始數(shù)據(jù)存儲到 Access 數(shù)據(jù)庫中，供后續(xù)的結(jié)果查詢和數(shù)據(jù)分析。下限報警設(shè)計中將數(shù)據(jù)和輸入溫度下限設(shè)定值進行比較，如果小于，則報警，上限報警燈閃爍，大于什么都不做。將輸出送進 DAQmx Timing 模塊（ DAQmx 定時模塊）再將數(shù)據(jù)輸入 DAQmx Configure Input Buffer 模塊（ DAQmx 設(shè)定輸入緩沖器 模塊 ）大小設(shè)定為 50000。具體程序如圖 所示。 圖 密碼修改 如上圖，設(shè)計使用了 user new pw 子 VI 實現(xiàn)對密碼的修改。模塊的作用可以使軟件的前面板在不登錄的情況下隱藏在選項卡，在登錄的前提下就可以自動跳轉(zhuǎn)到軟件的操作界面。點擊 OK 完成設(shè)置。 圖 溫度記錄前面板 在圖 溫度記錄前面板設(shè)計中，此部分為四通道溫度實時顯示部分，具有報警記錄的功能。通過改變采樣率可得到效果更好的信號波形，如圖 所示。本系統(tǒng)采用 軟件設(shè)計了 前面板 。 當(dāng)溫度變化時，熱電偶在冷熱兩端形成電勢差，經(jīng)基于 LT1025 的測溫電路后，轉(zhuǎn)化成與溫度變化大小成正比的 0~10V 的線性電壓信 號。這里設(shè)置模擬輸入為單極性。它可以采集模擬信內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)設(shè)計） 16 號，數(shù)字信號，擁有定時器的功能，同時還具有模擬輸出的功能，該數(shù)據(jù)采集卡具有高性能的數(shù)據(jù)采集與控制功能。 圖 S 型熱電偶測溫 電路 原理如圖 [10] 數(shù)據(jù)采集卡的選擇 數(shù)據(jù)采集就是將被測對象的各種參量通過相應(yīng)傳感元件做適當(dāng)轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)過信號調(diào)理、采樣、量化、編碼、傳輸?shù)炔襟E，最后送到計算機進行數(shù)據(jù)處理或存儲記錄的過程。 LT1025 的各項性能指標，均是在假設(shè)芯