【正文】 。傳輸介質(zhì)組成的通信網(wǎng)絡(luò)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(wù)的主力。本設(shè)計采用USB5935數(shù)據(jù)采集卡，運用虛擬儀器及其相關(guān)技術(shù)于溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計。20世紀70年代以來，計算機、微電子等技術(shù)迅猛發(fā)展，在其推動下，測控儀器與技術(shù)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(shè)備間的界限日漸模糊，測控領(lǐng)域和范圍不斷拓寬[1]。這種靈活性在由供應(yīng)商定義，功能固定，獨立的傳統(tǒng)儀器上是很難達到的。該技術(shù)把儀器分為計算機、儀器硬件和應(yīng)用軟件三部分。圖1虛擬儀器開發(fā)框圖虛擬儀器技術(shù)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(yīng)用面極為廣泛。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]。可根據(jù)實際情況采用不同的I/O接口硬件設(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。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。它還內(nèi)置了便于應(yīng)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。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(guān)、旋鈕、圖形以及其他控制和顯示對象。 數(shù)據(jù)采集技術(shù)概論在計算機廣泛應(yīng)用的今天，數(shù)據(jù)采集的重要性是十分顯著的。t＝0，△t，2△t，3△t……等等，x(t)的數(shù)值就被稱為采樣值。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。 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。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。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。任意一個信號是隨時間而改變的物理量。圖10 開關(guān)信號第二類數(shù)字信號是脈沖信號(Pulse Train)，如圖11所示。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。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。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。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。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。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)。4）A/D轉(zhuǎn)換器。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于其應(yīng)用軟件的研究與開發(fā)，所以在明確了系統(tǒng)設(shè)計目標之后，應(yīng)該采用好的程序開發(fā)方法，如結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法、模塊化思想、多線程以及軟件系統(tǒng)的評價標準等等。塊間聯(lián)系是指模塊之間的聯(lián)系，塊間聯(lián)系越小，模塊獨立性越高。 Windows的多線程機制Windows是一個多任務(wù)操作系統(tǒng)，每個運行的程序?qū)?yīng)著一個進程，而在一個進程內(nèi)又可以有幾個線程。但不同的是，采樣工作線程是在循環(huán)往復(fù)的工作著，直到退出程序；而數(shù)據(jù)存儲線程則是在一定的時刻被喚醒，比如在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)滿、或程序結(jié)束等時候，更多的時候，存儲模塊是處于掛起的狀態(tài)。19數(shù)據(jù)采集程序 數(shù)據(jù)保存程序數(shù)據(jù)保存是把采集來的數(shù)據(jù)保存到tdms文件里。 通道參數(shù)配置通道參數(shù)配置界面是提供了采集卡的參數(shù)配置，主要包括通道的選擇，數(shù)據(jù)采集的時間間隔，采集通道報警值的設(shè)定，采樣最大值和最小值設(shè)定，采集卡接地方式的設(shè)置，增益設(shè)置以及采集啟動與停止開關(guān)。圖25 歷史數(shù)據(jù)表格顯示界面 報警記錄報警是實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一個必須的功能，報警有實時指示，如聲音或光報警。參 考 文 獻1. 楊樂平，李海濤等. LabVIEW程序設(shè)計與應(yīng)用[M]，電子工業(yè)出版社，2001,7:1~4.2. 楊樂平，李海濤等. LabVIEW高級程序設(shè)計[M]，清華大學出版社，2003,4:42~50.3. 陳錫輝，張銀鴻著. LabVIEW程序設(shè)計從入門到精通[M]，清華大學出版社，.4. 秦樹人等. 虛擬儀器[M]，北京：中國計量出版社，2004,3.5. 余成波，馮麗輝，潘盛輝等編著. 虛擬儀器技術(shù)與設(shè)計[M]，重慶大學出版社，.6. 劉君華主編. 基于LabVIEW的虛擬儀器設(shè)計[M]，電子工業(yè)出版社，7. 王海寶主編. LABVIEW虛擬儀器程序設(shè)計與應(yīng)用[M]，西南交通大學出版社，.8. 王磊，陶梅等編著. 精通LabVIEW[M]，電子工業(yè)出版社，.。具體界面見圖26報警記錄界面。圖23 通道參數(shù)配置界面 實時數(shù)據(jù)顯示LabVIEW提供了非常豐富的圖形界面來進行前面板的設(shè)計，波形圖表能非常清晰的實時顯示采集波形。圖20采集數(shù)據(jù)保存程序 歷史數(shù)據(jù)查詢程序圖21歷史數(shù)據(jù)查詢程序歷史數(shù)據(jù)查詢，因為已經(jīng)把采集的數(shù)據(jù)保存在tdms文件里了，所以歷史數(shù)據(jù)的查詢只需要從文件里檢索出來就行了，該程序能夠顯示歷史數(shù)據(jù)表格和對應(yīng)的波形圖，此外還有把tdms文件轉(zhuǎn)換成文本文件的功能。通過采用多線程技術(shù)，實現(xiàn)了實時性要求高的數(shù)據(jù)采集與程序其它功能(如數(shù)據(jù)顯示、讀取、存儲等)在時間上的相互獨立，避免它們在時間上可能產(chǎn)生的沖突，提高了數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性[14]。在同一進程內(nèi)的不同線程都在自己的時間片內(nèi)執(zhí)行，避免了相互在時間上可能的沖突。一個模塊的塊內(nèi)聯(lián)系大，模塊獨立性會提高。好的軟件結(jié)構(gòu)應(yīng)體現(xiàn)自頂向下的控制方式，模塊之間的控制表現(xiàn)為統(tǒng)帥和從屬的關(guān)系。目前，通常將采樣保持器和A/D轉(zhuǎn)換器集成在同一塊芯片上。將各路信號輪流切換至放大器的輸入端，實現(xiàn)多參數(shù)多路信號的分時采集。例如，三位的A/D轉(zhuǎn)換把模擬電壓范圍分成23=8段，每段用二進制代碼在000到111之間表示。圖 17 十六通道NRSE測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集板卡的性能與眾多因素相關(guān)