【正文】 二，也可通過 LabVIEW 里的DAQ 助手來實現(xiàn)，按里面的提示進行操作。這個軟件提供了虛擬儀器軟件和硬件之間的連通性以用于測量和控制。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第四章 數(shù)據(jù)采集軟件設計 軟件總體設計 用模塊化的設計思想，對軟件進行功能的劃分，有助把握軟件整體設計思路，簡化程序結(jié)構(gòu)。所以流程圖中的數(shù)據(jù)是數(shù)字數(shù)據(jù)。儀表窗口是面板提供的形象化顯示方式，把參數(shù)用傳統(tǒng)儀表的表現(xiàn)形 式的顯示使傳統(tǒng)用戶更容易接受。首先是運行采集程序，將采集到的波形進行濾波，這放置在第一個順序框。輸入電壓范圍暫定于 10V~+10V。 1. 濾波器的基本參數(shù) 描述濾波器性能的參數(shù)有紋波幅度、截止頻率、帶寬、品質(zhì)因素等。在二階振蕩環(huán)節(jié)中， Q 值相當于諧振點的幅值增益系數(shù) Q=1/2? (? — 阻尼率 )。前面提到數(shù)字濾波器 分為有限沖擊響應濾波器 (FIR)和無限沖擊響應濾波器 (IIR)兩種類型，這兩種類型都包含有高通、低通、帶通等子類型。 （ 2）切比雪夫濾波器： 切比雪夫濾波器也是從幅頻特性方面提出逼近要求的，其幅頻響應表達式為 ： 22 H ( ) 1 1 ( )T? ? ? ??? (42) 上式中 ? 是決定通帶波紋大小的系數(shù) ； nT 是第一類切比雪夫多項式 。與巴特沃茲逼近特性相比，這種特性雖然在通帶內(nèi)有起伏，但同樣 n 值在進入阻帶后衰減陡峭，更接近理想情況 ； c? 處，其衰減不一定是下降 3dB，而是按 211?? 來計算； c.? 值越小，通帶起伏越小，截止頻率點衰減的分貝值也越小，但進入阻帶后衰減特性變化慢。模擬濾波器設計的經(jīng)典方法是用“最佳逼近特性”設計方法，相應的有巴特沃茲濾波器、切比雪夫濾波器、貝塞爾濾波器、橢圓濾波器等濾波器類型。和帶寬 B 之比稱為濾波器的品質(zhì)因數(shù) Q。 截止頻率 cf 是幅頻特性值等于 Ao 2 所對應的頻率稱為濾波器的截止頻率。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 圖 采集子程序 查詢子程序 在查詢子程序中要實現(xiàn)對采集到的數(shù)據(jù)的查詢功能，輸入查詢的時間段即可查詢出該時間段內(nèi)數(shù)據(jù)庫中存儲的采集數(shù)據(jù)，以表格的形式顯示出來。將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫和波形文件，這放置在第三個順序框。 顯示查詢的時間、采集的次數(shù)、實時采集到的溫度值和壓力值。根據(jù)實際情況，主程序設計了 定時采集的辦法，每隔一段時間采集一次，使數(shù)據(jù)符合實際情況。如圖 為軟件的功能模塊圖 ： 主 程 序數(shù) 據(jù) 在 線 采集 顯 示數(shù) 據(jù) 處 理 子程 序在 線 監(jiān) 測 子程 序采 集 數(shù) 據(jù) 記錄 和 存 儲歷 史 數(shù) 據(jù)查 詢歷 史 數(shù) 據(jù)分 析圖 軟件功能模塊圖 主程序 主程序框架 在整個程序構(gòu)架里，主程序負責運行控制，并協(xié)調(diào)各個功能模塊之間的數(shù)據(jù)通信。 NI測量 與 自動化瀏覽器 (MAX)和 DAQ Assistant(DAQ 助手 )是 NIDAmx 測量服務軟件體現(xiàn)它無限價值的兩個例子。然后點擊 Finish 到下一 級通道選擇界面，用兩路信號發(fā)生器模擬調(diào)理過的信號輸入采集卡，然后在界面上 選擇兩個通道，每個任務的物理通道號和對內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 應一個傳感器輸入信號。 。Automation 圖標打開 MAX，然后 Devices and Interfaces 下拉菜單，找到所安裝的設備，可以找到所安裝的 PCI6221 數(shù)據(jù)采集卡，右擊設備，進行自測，若檢測成功則進行下一步的操作。 、調(diào)理模塊和接線盒。它有 68 個 I/O 信號連接螺絲端子、1 個通用電路試驗板區(qū)域和數(shù)個外接和接地電源的總線終端。隨著傳感器技術的發(fā)展，其輸出信號的可能性也不斷增加，測試系統(tǒng)在信號進入數(shù)據(jù)采集卡之前所需做的工作也不斷增加，信號調(diào)理是一個不斷更新的環(huán)節(jié)，所做的工作主要有：信號放大 (或衰減 )、濾波、隔離、多路復用、 擴展、整流、熱電偶、補償、激勵、線性化、同步采樣保持等。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 熱電偶價格合適，市場上可選擇的種類較多，國際電工委員會 (IEC)對其中被國際公認、性能優(yōu)良、產(chǎn)量最大的 7 種制定了標準，如表 所示 表 熱電偶標準分類表 分度號 材料 測溫范圍（ ℃ ） 我國標準號 S 鉑 /銠 10鉑 0~1300（ 1600） GB 377583 B 鉑 /銠 30鉑 6 0~1600（ 1800） GB 290282 K 鎳鉻 鎳硅、鎳鉻 鎳鋁 0~1200（ 1300） GB 261481 T 銅 康銅 200~+400 GB 290382 E 鎳鉻 康銅 200~+900 — J 鐵 康銅 40~+750 — R 鉑銠 13鉑 0~1300（ 1600） GB 159879 注：括號內(nèi)的溫度為短期測溫溫度 K 型熱電偶測溫范圍寬，價格便宜，適宜 設計中 選用。它屬于 NI 公司 M 系列 16 位數(shù)采卡產(chǎn)品，具有 16 個模擬輸入通道，2 個模擬輸出通道， 10 個數(shù)字 I/O 通道，具有從 2Hz~1MHz 范圍 的的數(shù)字 I/O 功能，最大工作速率達到 250Ks/s，輸入輸出電壓范圍 10V~+10V。 (6)板卡本身是 否帶有微處理器 自身帶有微處理器 (CPU)的數(shù)據(jù)采集卡可以當作主機的下位機使用，自行控制采樣的進行。采集板卡的分辨率必須大于所要求的測試精度。 (2)提供了豐富的數(shù)據(jù)采集、分析及存貯的庫函數(shù)。在計算機 上利用功能庫和開發(fā)工具產(chǎn)生一個前面板 (FRONTR PANEL)； 在后臺則利用圖形化編程語言編制用于控制前面 板的程序。 Visual C++不僅是 C 語言的集成開發(fā)環(huán)境，而且與 Win32 緊密相連，所以，利用 Visua1 C++開發(fā)系統(tǒng)可以完成各種各樣應用程序的開發(fā)，從底層軟件直到上層直接面向用戶的軟件都可以用 Visual C++來完 成開發(fā)。虛擬儀器應用實現(xiàn)虛擬儀器面板功能并定義測試功能的流程圖。隨著產(chǎn)品在功能上不斷地趨于復雜，工程師們通常需要集成多個測量設備來滿足完整的測試需求，而連接和集成這些不同設備總是要耗費大量的時間。 性能高 虛擬儀器技術是在 PC 技術的基礎上發(fā)展起來的，所以完全“繼承”了以現(xiàn)成即用 的 PC 技術為主導的最新商業(yè)技術的 優(yōu)點，包括功能 卓 越 的處理器和文件 I/O， 方便用戶 在數(shù)據(jù)高速導入磁盤 的同時就能實時地進行復雜的分析。高性能的硬件產(chǎn)品結(jié)合靈活的開發(fā)軟件，可以為負責測試和設計工作的工程師們創(chuàng)建完全自定義的測量系統(tǒng)，滿足各種獨特的應用要求。只有同時擁有高效的軟件、模塊化 I/O 硬件和用于集成的軟硬件平臺這三大組成部分，才能充分發(fā)揮虛擬儀器技術性能高、擴展性強、開發(fā)時間少，以及出色的集成 性 這四大優(yōu)勢 。 第四章為講述系統(tǒng)的軟件開發(fā)部分 。 在實際生產(chǎn)工藝中，為了 滿足 短期目標的同時 ， 要根據(jù)投資所能產(chǎn)生 的長期回報的最大值來確定選用何種操作系統(tǒng)和計算機平臺。數(shù)據(jù)采集硬件 基于虛擬儀器技術的 數(shù)據(jù)采集手段，是隨著微機和傳感器技術的發(fā)展而出現(xiàn)新興的測控手段之一，它主要以 PC 機為平臺的測控技術。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫 3）畢 業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應繪制于無格子的頁面上 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔 1）設計（論文） 2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂 3）其它 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 基于ＰＣ的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 摘 要 數(shù)據(jù)采集是通過傳感器把被測 信號轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號，通過信號采集卡采集數(shù)據(jù) ，并進行相應的處理的過程 。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。本人授權 大學可以 將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。本文以此為指導思想，提出了合適的組成方案 ，主要工作是以 NI 公司 PCI6221 數(shù)據(jù)采集卡為硬件 支持 ，LabVIEW 為軟件開發(fā)平臺，通過實驗模擬測試以求實現(xiàn) 實時 數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲、在 線監(jiān)測以及對歷史數(shù)據(jù)的回放和分析 等功能。許多應用使用插入式設備并把數(shù)據(jù)直接傳送到計算機內(nèi)存中 ， 在一些其它應用中數(shù)據(jù)采集硬件和 PC 分離 ， 通過并行或串行接口和 PC 相連。數(shù)據(jù)傳送方式會影響數(shù)據(jù)采集設備的數(shù)據(jù)吞吐量。 本文研究的主要內(nèi)容 LabVIEW 是“ Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench”的簡寫，即實驗室虛擬儀器工程平臺，是美國 NI 公司推出的一種基于 G 語言的虛擬儀器軟件開發(fā)工具，最初它是基于蘋果公司的 MACNITOSH 微機，后來 NI 公司不斷推出基于各種操作系 統(tǒng)的 LabVIEW 版本。 最后為總結(jié)部分 ，對本次 設計的 內(nèi)容和方式作一個總結(jié)概括性的結(jié) 論，并提出還需要努力完善的部分。NI 公司提供的行業(yè)標準圖形化編程軟件 — LabVIEW，不僅能輕松方便地 完成與各種軟硬件的連接，更能提供強大的后續(xù)數(shù)據(jù)處理能力，設置數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換、存儲的方式，并將結(jié)果顯示給用戶。由 NI 發(fā)起的 PXI 系統(tǒng)聯(lián)盟現(xiàn)已吸引了 68 家廠商，聯(lián)盟屬下的產(chǎn)品數(shù)量也已激增至 數(shù) 千種。得益于 NI 軟件的靈活性，只需更新計算機或測量硬件，就能以最少的硬件投資和極少的、甚至無需軟件上的升級即可改進整個系統(tǒng)。 目前 ，我國正處于科學技術蓬勃發(fā)展的新時期，對虛擬設備的需求量將更大 。軟件是虛擬儀器系統(tǒng)的關鍵， 對 提高計算機軟件編程的效率意義重大。 LabVIEW 與 VC++、 VB、 LabWindows/CVI 等編程語言不同，它們 采用的基于文本語言的程序代碼，而 LabVIEW 是使用圖形化程序的 G 語 言，用方框圖代替了傳統(tǒng)的程序代碼。一個 VI 用在其它 VI 中，稱之為 SubVI， SubVI 在調(diào)用它的程序中同樣是以一個圖表的形式出現(xiàn)的。 (5)提供大量與外部代碼或軟件進行連接的機制，諸如 DLLS、 DDE、 ACTIVEX 等。 (3)通道數(shù) 通道數(shù)指能夠同時采樣的通道數(shù)， 根據(jù)測試任務選擇。 (8)支持的軟件驅(qū)動程序及軟件平臺 和數(shù)據(jù)采集卡的硬件接口類似，買來的數(shù)據(jù)采集板卡能在什么軟件環(huán)境中使用，使用起來是否還需要自己編制驅(qū)動程序，這也是選擇一款數(shù)據(jù)采集卡很重要的因素。 溫度傳感器：比較經(jīng)濟的辦法是采用熱電偶傳感器。具有較高可靠性，能承受溫度和濕度的變化影響。 NI SCCTC02包括一個 2 Hz 低通靜噪濾波器、具有 100 增益的儀器放大器，以及實現(xiàn) M 系列 DAQ設備最高掃描速率的緩沖輸出。 NIDAQmx 和 NIDAQ(Legacy)不同版本所支持的 NI 應用程序有所不同。 (3)用手接觸電腦的任何金屬部分以釋放靜電。文檔包括設備的支持文件和工具包。在 NIDAQ 中，虛擬通道的配置可以在任務中進行，也可以獨立配置。本文采集多路信號，采用 DAQmx 數(shù)據(jù)采集 VI 編程。 DAQmx 具有很多優(yōu)點，它能更輕松地往 DAQ API 中添加新特性、更輕松地添加新設備、更有效的多線程數(shù)據(jù)采集、提高數(shù)據(jù)采集性能 (尤其是單點性能 )、更輕松地進行數(shù)據(jù)采集。后面板存放主程序的執(zhí)行內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 代碼，程序的編寫在這里實現(xiàn)，是軟件設計的主要內(nèi)容。 圖 主程序用戶界面 實時采集放置在一個 TAB 控件里， 是前面板的主要區(qū)域，它包括三個部分 ： 波形顯示窗口、數(shù)字顯示窗口、儀表窗口 、按鈕區(qū) 。點擊第二選項是 監(jiān)測和文件存儲的設置內(nèi)容，閥值是主控參數(shù)報警的閥值設置，在采集過程中 需要對一些參數(shù)進行監(jiān)測，當其超過閥值設置后報警燈亮，提示用戶注意。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 圖 主程序圖 子 程序 采集子程序 在采集子 VI 中，用戶可以根據(jù)需要進行測試選擇的設置，其內(nèi)容包括 ： 采樣式設置、采樣率的設置、采樣點數(shù)的設置、輸入電壓范圍的設置、物理通道設置、任務選擇等，如圖 所示。 濾波功能選擇 濾波器按能通過的范圍來分可分為低通濾波器、高通 濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器以及其它類型通帶濾波器 ； 按處理信號的性質(zhì)來分有模擬濾波器和數(shù)字濾波器。 上下兩截止頻率之間的頻率范圍稱為濾波器帶寬，或 3dB 帶寬。 濾波器因數(shù) ? 是濾波器選擇性的另一種表示方法，是用濾波器幅頻特性的 60dB 帶內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 寬與 30dB 帶寬的比值 ( 60dB 30dBBB? ??? )來表示。 FIR 濾波器和 IIR濾波器相比，與有一些明顯的優(yōu)點 ： 首先， FIR 系統(tǒng)總是穩(wěn)定的 ； 其次， FIR 系統(tǒng)容易實現(xiàn)線形相位 ； 最后， FIR 系統(tǒng)允許設計多通帶或多阻帶