【正文】 圖 4． 13 4094 引腳圖 風(fēng)扇和蜂鳴器控制模塊的設(shè)計(jì) 為了控制系統(tǒng)的溫度，使全橋整流器、 IGBT、單片機(jī)和 AD 芯片等核心器件免受因溫度過高而燒毀的嚴(yán)重后果，本課題中利用風(fēng)扇來降低系統(tǒng)的溫度，從而實(shí)現(xiàn)溫度的精確控制。 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 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(xì)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(shí) 格式化日期 /時(shí)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(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我用在課堂上所學(xué)到的知識(shí)親自去設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試一個(gè)完整的自動(dòng)控制系統(tǒng)，雖然只是部分地實(shí)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(gè)方面來說： 1. 在整個(gè)。 Labview 提供了非常豐富的圖形界面來進(jìn)行前面板的設(shè)計(jì)，波形圖表能非常 清晰的實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(cuò)誤的發(fā)生率。 ② 模塊的合并； ③ 模塊的復(fù)制。 在設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)虛擬儀器的軟件系統(tǒng)時(shí)，需要考慮眾多因素，如硬件需求、計(jì)算機(jī)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(yàn)？利用此軟件程序是否能在不同的計(jì)算機(jī)平臺(tái)上移植 ?將來能否方便的擴(kuò)展虛擬儀器的功能。 風(fēng)扇和蜂鳴器都是屬于小型負(fù)載，為了提高驅(qū)動(dòng)電流來驅(qū)動(dòng)負(fù)載，必須使用三極管來驅(qū)動(dòng)。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(shí)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(diǎn)亮，而輸入高電平的則不點(diǎn)亮。 AT89S52 與鍵盤、數(shù)碼管顯示的接口設(shè)計(jì) 鍵盤電路的原理及其設(shè)計(jì) 本課題中的鍵盤的電路圖如下圖所示，圖 qbKONOFF 端接單片機(jī)的 I／ ON，采用單片機(jī)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(shí)鐘信號(hào) 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(shí)的電阻值為 100K． O．。溫度低時(shí)，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(shí)狀態(tài)， 溫度／頻率狀態(tài)等等。 9． eLK：時(shí)鐘信號(hào)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(hào)輸入。 20． P3． 7／ RD：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通。 12． P3． 0／ RXD．．串行通信接收端。P2 作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。 9． Pl端口 (P1． 0～ P1． 7)： P1 口是一個(gè)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(jià)格等各方面都滿足我們的設(shè)計(jì)需求，所以單片機(jī)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(hào)被采集 (A/D)之前，經(jīng)過一個(gè)低通濾波器，將信號(hào)中高于奈奎斯特頻率的信號(hào)成分濾去。所以如果只知道該信號(hào)的采樣值，并不能知道它的采樣率，缺少了時(shí)間尺度，也不可能知道信號(hào)x(t)的頻率。時(shí)間間隔△ t被稱為采樣間隔或者采樣周期。 （ 2） 上位機(jī)檢測控制畫面設(shè)計(jì)：直觀形象的顯示液位高度數(shù)值，使用戶能夠?qū)崟r(shí)觀測液位數(shù)據(jù)，并能夠?qū)σ何粩?shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示。 ③ 便于實(shí)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(gè)控件后程序就可以運(yùn)行，在前面板后還有一個(gè)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(dāng)難度的。相對 VXI 儀器，按 PXI 總線標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn) [2]?？ㄊ絻x器是虛擬儀器的雛形，是將傳統(tǒng)獨(dú)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(jī)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(jī)置于儀器內(nèi)部，使儀器具有控制、存儲(chǔ)、運(yùn)算、邏輯判斷及自動(dòng)操作等智能特點(diǎn)，并在測量準(zhǔn)確度、靈敏度、可靠性、自動(dòng)化程度、運(yùn)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(jìn)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(jìn)步、儀器儀表元器件質(zhì)量的提高和測量理論方法的改進(jìn)得到飛速發(fā)展。主要檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的功率特性、負(fù)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(jì)算機(jī)總線和總線標(biāo)準(zhǔn)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(jī)箱內(nèi)或直接插入計(jì)算機(jī)機(jī)箱內(nèi)，少數(shù)情況下是獨(dú)立模塊以接口形式接入計(jì)算機(jī)。 LABVIEW 采用圖形化編程方案，是非常實(shí)用的開發(fā)軟件。其弊端是定時(shí)查看缺乏實(shí)時(shí)性 , 不能對系統(tǒng)中的突發(fā)事件進(jìn)行及時(shí)地處理 。在工業(yè)控制過程中，液位是一個(gè)很重要的參數(shù)。 本設(shè)計(jì)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(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 基于 LabVIEW 的液位測試處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)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(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?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?jǐn)?shù)不少于 萬字。該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)，并通過數(shù)據(jù)采集卡輸出控制信號(hào)對液位信號(hào)實(shí)時(shí)控制等功能。 這些不同背景的實(shí)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(shí)監(jiān)測液位計(jì)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(dòng)機(jī)檢測系統(tǒng)，用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的出廠檢驗(yàn)。虛擬儀器技術(shù)的提出和發(fā)展，標(biāo)志著二十一世紀(jì)自動(dòng)測試與電子測試儀器領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的一個(gè)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jìn)步和 發(fā)展，出現(xiàn)了智能儀器。伯克提出了微機(jī)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(jià)格比優(yōu)勢和 PCI 總線面向儀器領(lǐng)域的必要擴(kuò)展結(jié)合起來，以期形成一種主流的虛擬儀器測試平臺(tái)。 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(biāo)準(zhǔn) 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(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)，是一個(gè)功能強(qiáng)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(yùn)行，使沒有執(zhí)行的代碼顯示灰色，執(zhí)行后的代碼會(huì)高亮顯示，同時(shí)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(yùn)行。 ② 一個(gè)復(fù)雜自動(dòng)檢測系統(tǒng)分為多個(gè)子系統(tǒng)，每一個(gè)子系統(tǒng)都是一個(gè)完整的功能模塊，這樣把測試功能細(xì)節(jié)化，便于實(shí)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(jì)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(jī)傳輸給 PC 機(jī)的數(shù)據(jù)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對液位的檢測控制。 假設(shè)現(xiàn)在對一個(gè)模擬信號(hào) x(t)每隔△ t 時(shí)間采樣一次。這個(gè)數(shù)列中僅僅用 下標(biāo)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(hào)的頻率和最靠近的采樣率整數(shù)倍的差的絕對值。 單片機(jī)的選擇 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)對內(nèi)部存儲(chǔ)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(jī)即可。 AT89S52 具有以下主要性能： 1． 8KB 在線可編程 (ISP)Flash 存儲(chǔ)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(shí)鐘： 0Hz～ 33MHz 5．三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密 6． 2568bit 內(nèi)部 RAM 7． 32 個(gè)可編程 I／ O 口線 8． 3 個(gè) 16 位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器 9． 8 個(gè)中斷源 10．全雙工 uART 串行通信 11．片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器 12．具有看門狗定時(shí)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(dāng)AT89s52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令 (或常數(shù) )時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期 PSEN 兩次有效 (即輸出 2 個(gè) 脈沖 )。在驗(yàn)證程序時(shí)，要求外接上拉電阻。對端口寫高電平 “1” 時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時(shí)可用作輸入口。P3 作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。 19． P3． 6／ WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通。經(jīng)過 AD 采集到的數(shù)據(jù)可以在時(shí)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(dòng)使能標(biāo)志位。 5．顯示模塊：顯示模塊通過 3 個(gè)發(fā)光數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)，可以顯示功率，時(shí)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(hào)為 SJMF395／ 399／ 405—104。其作用是將大的電流轉(zhuǎn)換成便于單片機(jī)測量的小電流。再經(jīng) C7 濾波， R83， R85 采樣被送入 AD 輸入端進(jìn)行采樣。采集開始時(shí) DATA 為所選通道的通道號(hào)數(shù)據(jù)，是從單片機(jī)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(jī)的。振蕩電路輸出的頻率就可以進(jìn)行下一步驅(qū)動(dòng) IGBT 開通的控制，從而控制整個(gè)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化，課題中加入蜂鳴器用于溫度報(bào)警和故障報(bào)警等功能。設(shè)計(jì)一個(gè)虛擬儀器系統(tǒng)，在硬件平臺(tái)確定之后，就可以通過設(shè)計(jì)不同的軟件，實(shí)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(shí)時(shí)顯示，具體程序見圖 。 函數(shù)選板 編程 定時(shí) 等待（毫秒） 。 函數(shù)選板 編程 文件 I/O文件常量 當(dāng)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(shí)