【正文】 圖 4． 13 4094 引腳圖 風(fēng)扇和蜂鳴器控制模塊的設(shè)計 為了控制系統(tǒng)的溫度，使全橋整流器、 IGBT、單片機和 AD 芯片等核心器件免受因溫度過高而燒毀的嚴重后果，本課題中利用風(fēng)扇來降低系統(tǒng)的溫度，從而實現(xiàn)溫度的精確控制。 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵。在求精過程的 每一步，抽象概念 (語句或數(shù)據(jù) )都被精細化。保持模塊接口的簡明，一方面須減少模塊間傳遞的信息量，更重要的是使所傳遞的必要信息具有明確的邏輯含義。具體結(jié)構(gòu)見圖 基于虛擬儀器的液位控制系統(tǒng)功能模塊圖。 函數(shù)選板 編程 定時 格式化日期 /時間字符串 。 函數(shù)選板 編程 文件 I/O創(chuàng)建路徑 。 上限 控件選板 新式 數(shù)值 數(shù)值顯示控件 。最后將滿足要求的曲線保存。 圖 4. 3 歷史數(shù)據(jù)表格顯示界面 第五章 總 結(jié) 在這兩個多月的畢業(yè)設(shè)計中，我用在課堂上所學(xué)到的知識親自去設(shè)計、安裝、調(diào)試一個完整的自動控制系統(tǒng)，雖然只是部分地實現(xiàn)了所給定的功能要求，但我覺得收獲還是很多的，可以從以下幾個方面來說： 1. 在整個。 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的液位波形。 參數(shù)設(shè)置（按鈕） 控件選板 布爾 確定按鈕 。 函數(shù)選板 編程 文件 I/O寫入電子表格文件 。 函數(shù)選板 編程 字符串 字符串 /數(shù)值轉(zhuǎn)換 數(shù)值至小數(shù)字符串轉(zhuǎn)換 。 實時數(shù)據(jù)顯示模板 :控件選板 新式 列表、表格、樹 表格 。由于副作用的減少，可以降低錯誤的發(fā)生率。 ② 模塊的合并； ③ 模塊的復(fù)制。 在設(shè)計、實現(xiàn)虛擬儀器的軟件系統(tǒng)時，需要考慮眾多因素，如硬件需求、計算機硬件、操作系統(tǒng)；軟件是否建立在開放的結(jié)構(gòu)上，是否需要編程經(jīng)驗？利用此軟件程序是否能在不同的計算機平臺上移植 ?將來能否方便的擴展虛擬儀器的功能。 風(fēng)扇和蜂鳴器都是屬于小型負載，為了提高驅(qū)動電流來驅(qū)動負載，必須使用三極管來驅(qū)動。所謂共陽極就是把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極，使用時公共陽極接 +5V，這樣陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入高電平的則不點亮。 AT89S52 與鍵盤、數(shù)碼管顯示的接口設(shè)計 鍵盤電路的原理及其設(shè)計 本課題中的鍵盤的電路圖如下圖所示，圖 qbKONOFF 端接單片機的 I／ ON，采用單片機查詢的方法采集鍵值，用來監(jiān)控按鍵是否按下。這些操作的完成都是在時鐘信號 CLK 的協(xié)調(diào)下完成的。流程圖如 4—6所示。原、副邊線圈電流之間的關(guān)系公式如下： 121 NII ?? 公式（ 44） 其中， N 表示電流互感器的匝數(shù)，決定了電流轉(zhuǎn)換的比例 的大小。 R(25C)為 100Kf2，即溫度為 25C 時的電阻值為 100K． O．。溫度低時，這些氧化物材料的載流子 (電子和孔穴 )數(shù)目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數(shù)目增加，所以電阻值降低。 6．指示燈模塊：用于顯示各種情況，如是否有故障，開關(guān)狀態(tài)，定時狀態(tài)， 溫度／頻率狀態(tài)等等。 9． eLK：時鐘信號輸入端。 4． COM：公共輸入端。其主要特征為： 1．單 5V 供電的 O～ 5V 模擬信號輸入。 20． P3． 7／ RD：外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通。 12． P3． 0／ RXD．．串行通信接收端。P2 作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流 (IIL)。 9． Pl端口 (P1． 0～ P1． 7)： P1 口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／ 0端口。 7． EA／ Vpp：外部訪問允許端。 2． GND：接地端。考慮到 AT89S52 可以在線編程，且價格等各方面都滿足我們的設(shè)計需求，所以單片機就選擇了 Atmel公司的 AT89S52。為了避免這種情況的發(fā)生，通常在信號被采集 (A/D)之前，經(jīng)過一個低通濾波器，將信號中高于奈奎斯特頻率的信號成分濾去。所以如果只知道該信號的采樣值，并不能知道它的采樣率，缺少了時間尺度，也不可能知道信號x(t)的頻率。時間間隔△ t被稱為采樣間隔或者采樣周期。 （ 2） 上位機檢測控制畫面設(shè)計：直觀形象的顯示液位高度數(shù)值，使用戶能夠?qū)崟r觀測液位數(shù)據(jù)，并能夠?qū)σ何粩?shù)據(jù)進行存儲和顯示。 ③ 便于實現(xiàn)“測試集成”和虛擬儀器庫的思想。這為程序的調(diào)試和參數(shù)的設(shè)定帶來諸多的方便。但并非畫出兩個控件后程序就可以運行，在前面板后還有一個與之對應(yīng)的流程圖。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都更加形象化。但直接由這些語言開發(fā)虛擬儀器系統(tǒng)，是有相當難度的。相對 VXI 儀器，按 PXI 總線標準制成的 PXI 儀器具有成本低、便于組成便攜式測試系統(tǒng)等優(yōu)點 [2]。卡式儀器是虛擬儀器的雛形，是將傳統(tǒng)獨立式儀器的測量電路部分與接口部分集合在一起制成儀器功能卡，將其插入微機的內(nèi)部插槽或外部插件箱中形成的儀器。智能儀器是將微機置于儀器內(nèi)部，使儀器具有控制、存儲、運算、邏輯判斷及自動操作等智能特點，并在測量準確度、靈敏度、可靠性、自動化程度、運用能力及解決測量技術(shù)問題的深度和廣度等方面都有明顯的進步。自從1785 年庫侖發(fā)明靜電扭秤， 1834 年哈里斯提出靜電電表結(jié)構(gòu)以來，電測儀表和電子儀器隨相關(guān)技術(shù)的進步、儀器儀表元器件質(zhì)量的提高和測量理論方法的改進得到飛速發(fā)展。主要檢測發(fā)動機的功率特性、負荷特性等。 國內(nèi)虛擬儀器的研究現(xiàn)狀 目前主流的虛擬儀器主要是 各種計算機總線和總線標準的各種插卡和儀器模塊間或有其它總線式的儀器模塊，工作方式多是插入各種總線機箱內(nèi)或直接插入計算機機箱內(nèi)，少數(shù)情況下是獨立模塊以接口形式接入計算機。 LABVIEW 采用圖形化編程方案，是非常實用的開發(fā)軟件。其弊端是定時查看缺乏實時性 , 不能對系統(tǒng)中的突發(fā)事件進行及時地處理 。在工業(yè)控制過程中，液位是一個很重要的參數(shù)。 本設(shè)計是虛擬儀器在測控領(lǐng)域的一次成功嘗試。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 畢業(yè)設(shè)計說明書 基于 LabVIEW 的液位測試處理系統(tǒng)設(shè)計 畢業(yè)論文（設(shè)計）原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計） 是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 日期： 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標準封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字數(shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于 萬字。該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)實時采集、采集數(shù)據(jù)實時顯示、存儲，并通過數(shù)據(jù)采集卡輸出控制信號對液位信號實時控制等功能。 這些不同背景的實際問題我們都可以把他們簡化為某種水箱的液位控制和處理問題。 過去通用的方法是由工作人員分班定時監(jiān)測液位計的指示值 , 將指示值與規(guī)定液位數(shù)值比較 , 并算出兩者的差值 , 根據(jù)液位變化大小作出判斷、控制閥門的開度大小。最早和最具有影響力的開發(fā)軟件，是 NI 公司的 LABVIEW 軟件和Lab windows/CVI 開發(fā)軟件。是目前已經(jīng)發(fā)布的最高傳輸速度。清華大學(xué)利用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建的汽車發(fā)動機檢測系統(tǒng)，用于汽車發(fā)動機的出廠檢驗。虛擬儀器技術(shù)的提出和發(fā)展，標志著二十一世紀自動測試與電子測試儀器領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的一個重要方向虛擬儀器技術(shù)發(fā)展趨勢 虛擬儀器是微電子、通信、計算機等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物。伴隨微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展及在電工電子測量技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，測量儀器也不斷進步和 發(fā)展，出現(xiàn)了智能儀器。伯克提出了微機化儀器的概念，也就是人們現(xiàn)在常提到的卡式儀器。制定 PXI 規(guī)范的目的是為了將 PC 的性能價格比優(yōu)勢和 PCI 總線面向儀器領(lǐng)域的必要擴展結(jié)合起來，以期形成一種主流的虛擬儀器測試平臺。 虛擬儀器的開發(fā)軟件 虛擬儀器的開發(fā)語言 虛擬儀器系統(tǒng)的開發(fā)語言有：標準 C， Visual C++ ， Visual Basic 等通用程序開發(fā)語言。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。如通過使用數(shù)據(jù)探針、高亮執(zhí)行調(diào)試等多種方法，程序以較慢的速度運行，使沒有執(zhí)行的代碼顯示灰色，執(zhí)行后的代碼會高亮顯示，同時在線顯示數(shù)據(jù)流線上的數(shù)據(jù)值，完全跟蹤數(shù)據(jù)流的運行。 ② 一個復(fù)雜自動檢測系統(tǒng)分為多個子系統(tǒng)，每一個子系統(tǒng)都是一個完整的功能模塊，這樣把測試功能細節(jié)化，便于實現(xiàn)軟件復(fù)用，大大節(jié)省軟件研發(fā)周期，提高系統(tǒng)設(shè)計的可靠性。 （ 1） 現(xiàn)場信息采集及控制：在 Lab VIEW 下編制串口程序，接受下位機傳輸給 PC 機的數(shù)據(jù)信號，實現(xiàn)對液位的檢測控制。 假設(shè)現(xiàn)在對一個模擬信號 x(t)每隔△ t 時間采樣一次。這個數(shù)列中僅僅用 下標變量編制索引，而不含有任何關(guān)于采樣率 (或△ t)的信息。出現(xiàn)的混頻偏差是輸入信號的頻率和最靠近的采樣率整數(shù)倍的差的絕對值。 單片機的選擇 本設(shè)計系統(tǒng)對內(nèi)部存儲器要求不高，對中斷源、 I／ O 口等各方面的要求也不高， 對其它性能也沒有什么特別的要求，所以選擇最普通的單片機即可。 AT89S52 具有以下主要性能： 1． 8KB 在線可編程 (ISP)Flash 存儲器 (可經(jīng)受 1000 次的擦寫 ) 2． 與 MCS 一 51 系列兼容 3． ～ 5． 5V 工作電壓范圍 4．全靜態(tài)時鐘： 0Hz～ 33MHz 5．三級程序存儲器加密 6． 2568bit 內(nèi)部 RAM 7． 32 個可編程 I／ O 口線 8． 3 個 16 位定時器／計數(shù)器 9． 8 個中斷源 10．全雙工 uART 串行通信 11．片內(nèi)時鐘振蕩器 12．具有看門狗定時器 圖 41 AT89S52 的引腳分配圖 AT89S52 的引腳情況如圖 41 所示，其引腳功能描述如下： 1． Vcc：電源端。當AT89s52 由外部程序存儲器取指令 (或常數(shù) )時，每個機器周期 PSEN 兩次有效 (即輸出 2 個 脈沖 )。在驗證程序時，要求外接上拉電阻。對端口寫高電平 “1” 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時可用作輸入口。P3 作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流 (IIL)。 19． P3． 6／ WR：外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通。經(jīng)過 AD 采集到的數(shù)據(jù)可以在時鐘的控制下從 DO 腳輸出。 3． AGND、 DGND：模擬地和數(shù)字地。 8． SE：數(shù)據(jù)移動使能標志位。 5．顯示模塊：顯示模塊通過 3 個發(fā)光數(shù)碼管實現(xiàn)，可以顯示功率，時間，溫度和故障代碼等等。這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì)，在導(dǎo)電方式上完全類似鍺、硅等半導(dǎo)體材料。 圖 44 熱敏電阻調(diào)理電路圖 依據(jù)以上溫度跟阻值之間的關(guān)系，本系統(tǒng)采用的熱敏電阻的型號為 SJMF395／ 399／ 405—104。其作用是將大的電流轉(zhuǎn)換成便于單片機測量的小電流。再經(jīng) C7 濾波， R83， R85 采樣被送入 AD 輸入端進行采樣。采集開始時 DATA 為所選通道的通道號數(shù)據(jù)，是從單片機傳給AD 采集芯片的，采集后 DATA 為采集值，是從 AD 芯片傳給單片機的。振蕩電路輸出的頻率就可以進行下一步驅(qū)動 IGBT 開通的控制，從而控制整個系統(tǒng)的輸出頻率。 按其接法的不同，發(fā)光二極管可以分為共陽極和共陰極。 為了提醒用戶，實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化，課題中加入蜂鳴器用于溫度報警和故障報警等功能。設(shè)計一個虛擬儀器系統(tǒng)，在硬件平臺確定之后，就可以通過設(shè)計不同的軟件，實現(xiàn)不同的儀器功能。 2）根據(jù)邏輯功能劃分物理模塊 ① 模塊的分解：消除重復(fù)的功能部分，使得模塊的塊內(nèi)聯(lián)系較高，塊間聯(lián)系較低。 6）模塊應(yīng)保持單入口性質(zhì) 單入口模塊，易于理解。 圖 3. 2 基于虛擬儀器的液位控制系統(tǒng)功能模塊圖 系統(tǒng)各模塊應(yīng)用程序 系統(tǒng)前面板 數(shù)據(jù)采集與顯示程序 在這部分中，主要的模擬數(shù)據(jù)的采集以及實時顯示，具體程序見圖 。 函數(shù)選板 編程 定時 等待（毫秒） 。 函數(shù)選板 編程 文件 I/O文件常量 當前 VI 路徑 。 下限 控件選板 新式 數(shù)值 數(shù)值顯示控件 。 ，關(guān)閉電源，拆掉連線，整理實