【正文】 .................. 27 標定數(shù)據(jù)的處理 ............................................ 27 本章小結(jié) .................................................. 31 結(jié) 束 語 ........................................................... 32 致 謝 ............................................................. 33 參考文獻 ........................................................... 34 附錄 1基于 ELVIS 的光電池照度計最后運行結(jié)果圖 .................... 35 附錄 2基于 ELVIS 的光電池照度計最后運行程序框圖 ................. 36 附錄 3 硬件連接圖 .................................................. 37 附錄 4英文原文 ..................................................... 38 附錄 5中文譯文 ..................................................... 45 北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電池照度計設(shè)計 第 頁 1 前 言 儀器是人類認識世界的基本工具，也是信息社會人們獲取信息的主要手段之一。 北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電池照度計設(shè)計 第 頁 2 第 1 章 照度計及虛擬儀器 概述 入射到單位面積上的光通量 稱 為照度 [9]。現(xiàn)有統(tǒng)計資料表明，在所有職業(yè)勞動的事故中約有 30％是直接或間接因光線不足所造成的。一般住宅的采光系數(shù)在 51 ～ 151 之間，居住面積比在 81 ～ 101 之間（窗面積／室內(nèi)地面面積）。 總之，照度與人體健康，尤其是對眼睛的保健有著極其重要的衛(wèi)生學意義 [8]。 “ 軟件即是儀器 ” 這是 NI 公司提出的虛擬儀器理念的核心思想。 虛擬儀器從概念的提出到目前技北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電池照度計設(shè)計 第 頁 5 術(shù)的日趨成熟，體現(xiàn)了計算機 技術(shù)對傳統(tǒng)工業(yè)的革命。這些新的技術(shù)使儀器的構(gòu)成得以開放，消除了第一階段內(nèi)在的由用戶定義和供應(yīng)商定義儀器功能的區(qū)別。人們通過鼠標或鍵盤操作虛擬儀器面板上的旋鈕、開關(guān)、按鍵等選用儀器功能，設(shè)置各種北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電池照度計設(shè)計 第 頁 6 參數(shù)，啟動或停止一臺儀器的工作。無論哪種 VI 系統(tǒng)，都是將儀器硬件搭載到筆記本電腦、臺式 PC或工作站等各種計算機平臺加上應(yīng)用軟件而構(gòu)成的。 LabVIEW 集成了很多儀器硬件庫 ,如 GPIB/VXI/PXI/基于計算機的儀器、RS232/485 協(xié)議、插入式數(shù)據(jù)采集、模擬 /數(shù)字 /計數(shù)器 Ｉ /Ｏ、 信號調(diào)理、分布式數(shù)據(jù)采集、圖像獲取和 機器視覺、運動控制、 PLC/數(shù)據(jù)日志等。 程序調(diào)試：單擊前面板編輯窗口或方框圖編輯窗口工具條中的運行按鈕，執(zhí)行 VI 程序；同時可利用 LabVIEW 工具模板中的斷點工具和探針工具調(diào)試縮編程序。 2CR 型光電池則是以 n型硅作基底（在本征型硅材料中摻入五價元素磷、砷等），然后在基底上擴散磷而形成 p 型并作為受光面。 圖 24 硅光電池的 ocU 、 scI 與照度的關(guān)系 光譜特性 [8] 一般硅光電池的光譜響應(yīng)特性表示在入射光能量保持一定的條件下，光電池所產(chǎn)生的短路電流與入射光波長之間的關(guān)系。為了提高頻響，光電池可在光電導模式下使用。模擬信號由模擬類的傳感器輸出的信號經(jīng)調(diào)理后等到，數(shù)字信號則由數(shù)字類傳感器輸出的數(shù)字信號或開關(guān)信號得到 [10]。 本設(shè)計采用的是一 階有源低通濾波器 [8]。通常用最低有效位（ LSB） 占系統(tǒng)滿度信號的百分比表示，或用系統(tǒng)可分辨的實際電壓數(shù)值來表示，有時也用滿度信號可以分的級數(shù)來表示。 （ 4）動態(tài)范圍 是指每個物理量的變化范圍。 2）采樣理論要求在取得全部采樣值后才能求得被采樣函數(shù)，而實際上在某一采樣時刻，計算機只取得本次采樣值和以前各次采樣值，而必須在以后的采樣 值尚未取得的情況下進行計算分析。現(xiàn)在也不必擔心需要購買各種不同儀器，從而顧慮他們的 協(xié)同工作能力。Kensington 安全電纜通過連接端口將 ELVIS 鎖在工作站上，確保了安全性。 使用插件板提升擴展性 NI ELVIS 平臺可用于各類應(yīng)用及學科，并采用 NI ELVIS 插入板及第三方課件（如 Emona Instruments、 Freescale Semiconductors、及三方課件（如Emona Instruments、 Freescale Semiconductors、及 Quanser）來教授無線電通信、微控制器、及控制概念，擴展了實驗室功能。 了解更多關(guān)于 M 系列的技術(shù)、設(shè)備規(guī)范、推薦使用的電纜及附件，請查看數(shù)據(jù)表和規(guī)格。 北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電池照度計設(shè)計 第 頁 20 第 4 章 系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計的要求 要求前面板顯示照度的值和照度表盤，以及對應(yīng)的電壓值及電壓表盤。從控件選板里面選擇：新式→數(shù)組、矩陣與簇→數(shù)組，再從控制選板里選擇：新式→ 數(shù)值 → 數(shù)值輸入控件，創(chuàng)建北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電池照度計設(shè)計 第 頁 21 標定電壓和標定照度兩個數(shù)組，如 圖 42： 圖 42 前面板視圖 2 數(shù)據(jù)標定的時候還需要一個數(shù)據(jù)標定按鈕和停止按鈕，從控件選板里選擇：新式→布爾→翹板開關(guān) /停止按鈕，創(chuàng)建一個標定按鈕和一 個停止按鈕，如圖 43。 圖標 功能 圖標 功能 列出錯誤 連續(xù)運行 終止執(zhí)行 暫停執(zhí)行 高亮執(zhí)行 保存連線值 單步進入 單步跳過 單步跳出 表 41 VI 調(diào)試按鈕的圖標和功能 北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電池照度計設(shè)計 第 頁 25 錯誤信息 程序錯誤一般分為兩種：一種是程序編輯錯誤或編輯結(jié)果不符合語法，程序無法正常運行； 一種是錯誤為語 義和邏輯上的錯誤，或者是程序運行時某種外部條件得不到滿足引起的運行錯誤，這中錯誤很難排除。 單步執(zhí)行用于觀察 VI 運行時的每一個動作。節(jié)點上的斷點用紅框表示 ，而連線上的斷點用紅點表示。標準照度計 的讀數(shù)器和亮度可調(diào)的白熾燈的調(diào)節(jié)旋鈕置于盒子外面。231。231。247。247。=?231。231。 247。邋 55211155 522111 115 ( ) 5iiiiiiiiixxCAxx x==== =驏 247。 247。 247。 由式（ 56）、式（ 57） 的具體計算，通常是通過列表進行 ，計算見表 52 和表53，由此可得式（ 51）方程為 0 .0 0 5 2 8 x + 0 .0 1 8 8 8y = 表 52 計算表 1 序號 x y 2x 2y xy 1 2 3 4 5 10 60 200 400 500 100 3600 40000 160000 250000 229。光電池最后的照度表達式為式（ 58） xay b= （ 58） y —— 光電池的照度； x —— 光電池的電壓輸出； a —— 擬合直線的截距； b —— 擬合直線的斜率； 帶入最后數(shù)值得： ?? xy （ 59） 運用 公式（ 59）就可以通過測得的電壓值求出任意時刻對應(yīng)的光照度值，從而實現(xiàn)實時的光電池照度計設(shè)計。曾學習過虛擬儀器 這門課程，當時任課老師 介紹過設(shè)計、編寫、完成一個軟件系統(tǒng)復雜性、困難性，也詳細介紹過在軟件系統(tǒng)設(shè)計過程中時間的分配情況，但自己對老師講的總是半信半疑，沒有真正用心去體會其中的含義。而這些應(yīng)該歸功于我的學校，因為正是我的學校給我提供了這樣一個優(yōu)良的環(huán)境。 最 后 ， 再次感謝所有幫助過我的老師和同學。 首先，感謝我的學校。最重要的是感受到了設(shè)計一個真正實用化的系統(tǒng)原來是那么雜，編寫完成它又是那么困難。 5 5 5 521 1 1 15522115 ( ) ( )5 ( )i i i i ii i i iiiiix y x x yaxx= = = =====邋邋邋 5 5 51 1 155221155 ( )ii i i ii i iiiix y x ybxx= = ====邋 ?邋= 北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電池照度計設(shè)計 第 頁 30 這條直線一定通過點 （ x ， y ） ，再令 x取任意一值如 x取 500 時 y=，所以通過點 （ 234， ） 和點（ 500,）這兩點就能夠畫出擬合的直線。229。247。 247。231。 247。231。桫 abb驏 247。 247。= 247。231。為最小值，也就 是說是5 21i i=229。 北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電池照度計設(shè)計 第 頁 27 第 5 章 數(shù)據(jù)處理 照度計的 標 定 照度計定標所需的儀器： 標準 照度計、 亮度可調(diào)的白熾燈 、 密封不透光的盒子各 一個。使用工具模板上的斷點工具即可以為代碼中的子 VI、節(jié)點和連線添加斷點。為了使用 戶有足夠的時間觀察氣泡數(shù)據(jù)線的流動，程序運行速度北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電池照度計設(shè)計 第 頁 26 大為降低了。 這里主要是通過標定的照度和標定的電壓進行最小二乘法的線性擬合，從而得到最佳的標定直線，再通過公式 baxy ?? 用一個減法函數(shù)和一個除 法函數(shù)就可以反求到任意時刻電壓值所對應(yīng)的照度值。 首先需要一個光照度值和電壓值的量表和顯示框， 從控件選板里面選擇：新式→數(shù)值→數(shù)值顯示控件 /量表。 圖 35 高速率 M 系列 PCI6251 本章小結(jié) 本章主要介紹了 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成、 主要性能指標和 原理 ， 以及數(shù)據(jù)采集中要運用的平臺 NI ELVIS 的特點 和 PCI6251 數(shù)據(jù)采集板的特點。 高速 M系列設(shè)備包括了一些高級特色，如 NISTC 2 系統(tǒng)控制器、 NIPGIA 2可編 程放大器和 NIMCal 校準技術(shù)，從而提高了性能和精度。 NI ELVISmx 驅(qū)動的安裝以及 NI ELVIS 硬件使 NI ELVIS 系列儀器具有與 LabVIEW Express VI 及 LabVIEW SignalExpress 相關(guān)聯(lián)的規(guī)范，從而使用戶可交互式地對每個儀器進行配置，無需太多編程經(jīng)驗即 可開發(fā) LabVIEW 應(yīng)用。 故障 排除時間短，將更多時間用于學習 NI ELVIS 可通過 USB 與 PC 快速連接，使耗時的硬件連接成為過 去。 NI ELVIS 的設(shè)計以教學為目標，是一款全面的教學工具，用于電路設(shè)計、儀器控制、無線通信、嵌入式 /MCU 理論等教學 。 采樣定理為設(shè)計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時確定采樣頻率奠定了理論基礎(chǔ)，采樣定理所規(guī)定的最低的采樣頻率，是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)必須遵守的規(guī)則。每秒鐘可采集的子樣數(shù)目，這里所說的“采集”包括對被測物理量進行采樣、量化、編碼、傳輸、存儲等的全部過程。 北方民族大學學士學位論文 基于 ELVIS 光電