【正文】 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 23 5 下位機(jī) 硬件和 程序設(shè)計(jì) 溫度測控儀表的硬件組成 該系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)和強(qiáng)大的圖形化編程軟件 LabVIEW 結(jié)合在一起，建立起具有靈活性的基于計(jì)算 機(jī)的測量與控制應(yīng)用方案，最終構(gòu)建起滿足自己需要的系統(tǒng)。 歡迎詞部分，出現(xiàn)歡迎對(duì)話框，表明 VSIA 部分的下位機(jī)初始化已經(jīng)完成，點(diǎn)擊確定即開始檢測溫度數(shù)據(jù)。 溫度波形圖表，直觀顯示溫度變化曲線。顯示控件模擬儀器的輸出裝置，用以顯示程序框圖獲取或生成的數(shù)據(jù)。上位機(jī)的流程圖如圖。接受緩沖區(qū)和傳輸緩沖區(qū)分別只用一個(gè)屏蔽值。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 VISA 寫入控件如圖 所示。 與 NlVISA相配合的 LabVIEW模板中 VI子節(jié)點(diǎn) ViOpen， 打開并指定 VISA resource name 的設(shè)備的連接。換言之，與 GPIB 設(shè)備進(jìn)行通訊的程序，無論是在運(yùn)行 Windows 2021 的機(jī)器上用 LabVIEW 開發(fā)出來的，還是在運(yùn)行 Mac OS X 的機(jī)器上用 C 語言編寫的，都可以使用 同一個(gè) API。 USB 設(shè)備中的每個(gè)端點(diǎn)都有唯一的一個(gè)短點(diǎn)好，各個(gè)端點(diǎn)所支持的數(shù)據(jù)傳輸方向也是確定的 :或是輸入或是輸出。根集線器為USB 系統(tǒng)提供連接起點(diǎn) 。通常，它向 USB 總線驅(qū)動(dòng)程序發(fā)出 I/O請求包以啟動(dòng)一次 USB 數(shù)據(jù)輸入，這次傳輸可能是向 USB 設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù) (輸出 )，也可能是接收 USB 設(shè)備中的數(shù)據(jù) (輸入 )。所以本設(shè)計(jì)采用 USB 接口進(jìn)行通信。在高速傳輸下，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá) 482Mbps，在全速方式下，可達(dá) 12Mbps，在低沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 速 方式下為 。 VXI 的基本概念是為模塊式電子儀器提供一個(gè)開放的結(jié)構(gòu)，從而使所有儀器廠家提供的各種模塊可在同一個(gè)機(jī)箱中運(yùn)行。但 RS232 總線傳輸距離一般小于 15m，最大波特率小于 20Kbps，不適合于高速場合。根據(jù)系統(tǒng)的主要功能將系統(tǒng)分解為兩大部分，即上位機(jī)部分和下位機(jī)部分，然后分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。 總體設(shè)計(jì)方案 本論文設(shè)計(jì)開發(fā)的 是 基于 LabVIEW2021 的溫度檢測系統(tǒng)，根據(jù)從總體到局部的設(shè)計(jì)原則，通過對(duì)系統(tǒng)功能的分析，將整個(gè)系 統(tǒng)分解為實(shí)現(xiàn)不同功能的幾個(gè)部分，然后分別對(duì)每個(gè)部分設(shè)計(jì)。 本章小結(jié) 本章主要介紹了虛擬儀器技術(shù)與 LabVIEW的相關(guān)知識(shí)。LabVIEW結(jié)合 NITestStand測試執(zhí)行環(huán)境和該領(lǐng)域中最大的儀器驅(qū)動(dòng)程序庫，為整個(gè)系統(tǒng)建立穩(wěn)固完整的檢測管理平臺(tái)。用LabVIEW編制出的圖形化 VI是分層次和模塊化的。 LabVIEW的核心是 VI。進(jìn)一步而一言，許多低級(jí)子 VI可以完成一些常用功能，因此，用戶可 以開發(fā)特定的子 VI庫，以適用一般的應(yīng)用程序。像 C和 C++等其它計(jì)算機(jī)高級(jí)語言一樣， LabVIEW也是一種通用編程語言，具有各種各樣、功能強(qiáng)大的函數(shù)庫，包括數(shù)據(jù)采集、 GPIB、串行儀器控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，甚至還有網(wǎng)絡(luò)功能。另一種是基于圖形化語言的軟件開發(fā)環(huán)境，主要有 LabVIEW、 HPVEE等。由于計(jì)算機(jī)很容易與網(wǎng)絡(luò)、 外圍設(shè)備，以及其他應(yīng)用連接，對(duì)于數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)控制、遠(yuǎn)程傳送都非常方便。 基于 PXI儀器的虛擬儀器，它是以 PXI(PCI Extension for Instrumentation)標(biāo)準(zhǔn)總線儀器模塊及 PC機(jī)為硬件平臺(tái)， PXI總線方式是在 PCI總線內(nèi)核技術(shù)上增加同步觸發(fā)總線，參考時(shí)鐘規(guī)范和要求形成。 虛擬儀器的硬件構(gòu)成 硬件接口電路與計(jì)算機(jī)儀器構(gòu)成了虛擬儀器的硬件。系統(tǒng)必需的基本硬件，如數(shù)據(jù)采集電路等被高度集成，制成數(shù)據(jù) 采集卡，實(shí)現(xiàn)硬件模塊的即插即用。軟件在儀器中充當(dāng)了以往由硬件甚至整機(jī)來實(shí)現(xiàn)的角色，軟件是虛擬儀器的核心，而虛擬儀器中的硬件僅僅是為了解決信號(hào)的輸入、輸出，這是虛擬儀器相對(duì)于傳統(tǒng)儀器，在概念上的重大突破。 虛擬儀器是指具有虛擬儀器面板的個(gè)人計(jì)算機(jī)儀器，即是在通用計(jì)算機(jī)上加上一組軟件或硬件，使得使用者在操作這臺(tái) 計(jì)算機(jī)時(shí)，就像在操作一臺(tái)他自己設(shè)計(jì)的專用傳統(tǒng)電子儀器 ]1[ 。 本文主要進(jìn)行了以下幾方面的工作： 論述了智能溫度測控系統(tǒng)的課題目的及意義，智能溫度測控系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展概況及本論文的主要內(nèi)容。 當(dāng)今虛擬儀器的系統(tǒng)開發(fā)采用的總線包括 GPIB 通用 接口總線、傳統(tǒng)的 RS232 串行總線、 PXI 總線、 VXI 總線，以及己經(jīng)被 PC機(jī)廣泛采用的 USB 總線和 IEEE1394 總線。虛擬儀器不但靈活可變、功能強(qiáng)沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 大，而且使用簡單方便，便于技術(shù)升級(jí)更新，系統(tǒng)的使用和維護(hù)費(fèi)用極低，同時(shí)具有極高的可靠性 。 20 世紀(jì) 90 年代初在我國興起對(duì)虛擬儀器的開發(fā)和應(yīng)用，現(xiàn)在已進(jìn)入航空、航天、通信、醫(yī)療、電力、石油勘探、鐵路等行業(yè)，并得到 了廣泛的應(yīng)用，未來市場潛力巨大。s society in many of the industry with or lack of, some environmental bad place is also can not get away from remote detection system. This design is solved some heavy industry, pharmaceutical industry, etc in between some of place is not fit for human in, still need to temperature detection problem. This design has two sides, the PC is in the PC platform using the LabVIEW software development testing interface, and intuitive observe temperature curve, according to need to also can be in the form of form to Excel, save detection of historical data, according to the realtime data acquisition data and the temperature of the set value parison, tip temperature alarm。 沈陽理工大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目： 基于 LabVIEW 的溫度檢測系統(tǒng) 系 別： 信息 與控制學(xué)院 專 業(yè)： 測控技術(shù)與儀器 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 I 摘 要 隨著測控技術(shù)的不斷發(fā)展，測控技術(shù)正向著自動(dòng)化，智能化，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。 The machine is through a single chip puter 89 E52 read temperature data, through the RS232 turn USB interface, move as a machine for analysis. This design is used to RS232 serial line USB for PC and a machine under the munication. The munication module LabVIEW NIVISA in version began after support USB serial ports, make the next place machine and can not through LabVIEW munication data acquisition card takes a machine under the monitoring data, make the flexibility and practical better LabVIEW, save the hardware part of the cost. Key words: LabVIEW。虛擬儀器是當(dāng)前測控領(lǐng)域的技術(shù)熱 點(diǎn)，它代表了未來儀器技術(shù)的發(fā)展方向。 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 虛擬儀器目前在國外發(fā)展得非常快，以美國國家儀器公司 (NI 公司 )為代表的一些廠商己經(jīng)在市場上推出了基于虛擬儀器技術(shù)而設(shè)計(jì)的商品化儀器產(chǎn)品。世界各國的公司，特別是美國的 NI公司，為使虛擬儀器能夠適應(yīng)各種總線的配置，開發(fā)了大量的軟件以及適應(yīng)要求的硬件，可以靈活地組建各種不同復(fù)雜程度的虛擬儀器自動(dòng)測控系統(tǒng)。 詳細(xì)介紹了虛擬儀器技術(shù)的概念、特點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu)，虛擬儀器開發(fā)軟件 LabVIEW及圖形化編程語言的特點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀。 其實(shí)質(zhì)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀器技術(shù)相結(jié)合，把傳統(tǒng)儀器的三大功能，全部放在計(jì)算機(jī)上來完成。虛擬儀器的處理能力和智 能化程度主要取決于軟件，用戶可根據(jù)需要，將先進(jìn)的處理算法、人工智能或者專家系統(tǒng)應(yīng)用于儀器的設(shè)計(jì)與集成，從而將儀器的水平提高到一個(gè)新的層次。系統(tǒng)軟件的開發(fā)是基于模塊化的設(shè)計(jì)思想，并大量運(yùn)用函數(shù)庫、動(dòng)態(tài)鏈接庫和類庫，代碼具有良好的可重復(fù)性。計(jì)算機(jī)是虛擬儀器的核心，主要完成數(shù)據(jù)的分析處理和結(jié)果的顯示，硬件接口電路主要完成被測信號(hào)的采集、放大、模 /數(shù)轉(zhuǎn)換，根據(jù)構(gòu)成虛擬儀器的接口總線不同，主要可分為以下 幾種方案，如圖 示。標(biāo)準(zhǔn)的 PXI模塊化儀器系統(tǒng)有 s個(gè)插槽，還可以 Compact PCI交互操作，可與 GPIB或 VXI集成，組成大規(guī)模、多用途系統(tǒng)。我們只要利用數(shù)據(jù)采集卡或數(shù)據(jù)采集電路，就可在計(jì)算機(jī)上構(gòu)造新的儀器系統(tǒng)，由軟件進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)不同的功能。 LabVIEW 的概述 LabVIEW是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境 (Laboratory virtual Instrument Engineering workbench)的簡稱，是目前應(yīng)用最廣、功能最強(qiáng)、發(fā)展最快的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境。 LabVIEW也有完善的仿真、調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、單步執(zhí)行等。 LabVIEW的運(yùn)行機(jī)制從宏觀上講己經(jīng)不再是傳統(tǒng)上的馮 VI有一個(gè)人機(jī)對(duì)話的用戶界面，即前面板 (Front Panel)和類似于源代碼功能的程序圖 (Diagram)。我們可以將之用于頂層程序，也可用作其它程序或子程序的子程序。 應(yīng)用于研究與分析 :運(yùn)用 LabVIEW，可在汽車、能源研究和其它眾多工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析和處理、對(duì)于圖像處理、時(shí)頻分析、小波和數(shù)字濾波的應(yīng)用系統(tǒng)， LabVIEW特別提供各種附加工具包以加速系統(tǒng)的開發(fā)。虛擬儀器技術(shù)是一項(xiàng)涉及多種技術(shù)領(lǐng)域的 綜合性技術(shù)，而且也是一項(xiàng)仍然在不斷發(fā)展的新技術(shù)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)溫度檢測系統(tǒng)所提出的各項(xiàng)具體功能，可以將整個(gè)系統(tǒng)分解為上位機(jī)和下位機(jī)兩個(gè)部分 :上位機(jī)為裝有 LabVIEW2021 軟件的 PC 機(jī)，下位機(jī)為單片機(jī)及外圍電路組成的小系統(tǒng)。兩部分是通過計(jì)算機(jī)的串口進(jìn)行通信的。 在通用儀器總線中，經(jīng)常用到三種總線 :GPIB， VXI 和 PXI。 VXI 總線是一種 32 位并行方式的內(nèi)總線，總線背板的數(shù)據(jù)傳輸速率理論上可以達(dá)到 40Mbps。使用 USB Hub 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展，最多可連接 127 個(gè)外設(shè)，系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹狀結(jié)構(gòu)。 USB 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) USB系統(tǒng)概述 USB 系統(tǒng)主要由 USB主機(jī)和 USB設(shè)備構(gòu)成，所有的傳輸事務(wù)都是由主機(jī)發(fā)起的，USB 設(shè)備是不能主動(dòng)向主機(jī)傳輸任何數(shù)據(jù)的，除非獲得主機(jī)的允許。此外，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?，它還應(yīng)提供或空或滿的內(nèi)存緩沖區(qū)以存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)。主控制器負(fù)責(zé)完成主機(jī)和 USB 設(shè)備間數(shù)據(jù)的實(shí)際傳輸。利用設(shè)備地址、端點(diǎn)號(hào)和傳輸方向就可以指定一個(gè)端點(diǎn)，并和它通信。 通用串行總線（ USB）是一個(gè)基于信息的通訊總線。 ViProperty， VISA 設(shè)備的屬性子節(jié)點(diǎn) ， 可以設(shè)置端點(diǎn)或 傳輸方式。 圖 VISA寫入控件 該控件的功能是將寫入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入 VISA 資源名稱指定的設(shè)備或者接口。該控件的作用是清空由屏蔽指定的 I/O 緩沖區(qū)。 圖 上位機(jī)的流程圖 這是最基本的流程圖，也是最重要的一步。 上位機(jī)采用的是 LabVIEW2021 進(jìn)行設(shè)計(jì)，圖 所示為溫度檢測界 面，即上位機(jī)程序的前面板。 溫度報(bào)警指示燈，當(dāng)溫度大于上限設(shè)定值時(shí)，溫度過高燈變紅；當(dāng)溫度小于下限設(shè)定值時(shí)，溫度過低燈變紅；當(dāng)溫度處于上限制和下限值之間時(shí)，表明溫度正常，兩沈