【正文】 ，關(guān)閉電源，拆掉連線，整理實驗設(shè)備。 函數(shù)選板 編程 文件 I/O文件常量 當(dāng)前 VI 路徑 。 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 。 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。 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。振蕩電路輸出的頻率就可以進(jìn)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。再經(jīng) C7 濾波， R83， R85 采樣被送入 AD 輸入端進(jìn)行采樣。 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。 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。 3． AGND、 DGND：模擬地和數(shù)字地。 19． P3． 6／ WR：外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通。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。當(dāng)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 )。 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。這個數(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。 （ 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。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。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)，是一個功能強大且靈活的軟件。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(kuò)展結(jié)合起來，以期形成一種主流的虛擬儀器測試平臺。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(jìn)步和 發(fā)展，出現(xiàn)了智能儀器。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。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。 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。 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(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） ：理工類設(shè)計（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。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。在工業(yè)控制過程中，液位是一個很重要的參數(shù)。 LABVIEW 采用圖形化編程方案，是非常實用的開發(fā)軟件。主要檢測發(fā)動機的功率特性、負(fù)荷特性等。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(zhǔn)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(jìn)步。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 [2]。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。這為程序的調(diào)試和參數(shù)的設(shè)定帶來諸多的方便。 （ 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(jìn)行存儲和顯示。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?？紤]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。 7． EA／ Vpp：外部訪問允許端。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)。 20． P3． 7／ RD：外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通。 4． COM：公共輸入端。 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。 R(25C)為 100Kf2，即溫度為 25C 時的電阻值為 100K． O．。流程圖如 4—6所示。 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。 風(fēng)扇和蜂鳴器都是屬于小型負(fù)載，為了提高驅(qū)動電流來驅(qū)動負(fù)載，必須使用三極管來驅(qū)動。 ② 模塊的合并； ③ 模塊的復(fù)制。 實時數(shù)據(jù)顯示模板 :控件選板 新式 列表、表格、樹 表格 。 函數(shù)選板 編程 文件 I/O寫入電子表格文件 。 Labview 提供了非常豐富的圖形界面來進(jìn)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。最后將滿足要求的曲線保存。 函數(shù)選板 編程 文件 I/O創(chuàng)建路徑 。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。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。 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(yán)重后果，本課題中利用風(fēng)扇來降低系統(tǒng)的溫度，從而實現(xiàn)溫度的精確控制。所以，通過給 P2 口輸出一個 8 位二進(jìn)制數(shù)可以控制 8 路信號的開通與關(guān)斷，而這些信號通路的不同組合決定 TRT 值的大小的不同，進(jìn)而調(diào)節(jié)振蕩電路的頻率。該信號經(jīng)整流變?yōu)橹绷麟娏餍盘?。下圖 4—4 是其中一個溫度測試的電路圖。此外還包括一些組合鍵。 2． VCC：電源供電端。 18． P1． 1／ T2EX：定時／計數(shù)器 2 的外部輸入。 P2 的輸出緩沖器可驅(qū)動 (吸收或輸出電流方式 )4ITTL 輸入。 6． PSEN ：程序存儲允許 (麗 )輸出信號是外部程序存儲器的讀選通信號。市場上的芯片種類繁多，功能特性各異，選擇芯片的原則是針對自己所設(shè)計系統(tǒng)的功能需求對芯片的價格，封裝，性能，型號等等因素做綜合考慮。 圖 2. 1 模擬信號采樣圖 如果對信號 x(t)采集 N 個采樣點，那么 x(t)就可以用下面這個數(shù)列表示： X={x[0]， x[l]， x[2]， x[3]，?， x[N－ l]} 這個數(shù)列被稱為信號 x(t)的數(shù)字化顯示或者采樣顯示。 第二， 在 Lab VIEW 平臺下編制程序，實現(xiàn)對液位的實時監(jiān)測監(jiān)控。 ② 設(shè)計的思路和運行過程清晰而且直觀。 Labview 集成了與滿足 GPIB、 VXI、 RS232 和 RS485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。 1997 年美國 NI 公司推出了一種新的儀器總線標(biāo) 準(zhǔn) PXI 總線標(biāo)準(zhǔn)。七十年代初第一片微處理器問世，微型計算機技術(shù)從此發(fā)展迅猛，在其影響下測量儀器呈現(xiàn)出新的活力并取得了長足進(jìn)步。四川聯(lián)合大學(xué)的教師基于虛擬儀器的設(shè)計思想，研制了“航空電臺二線綜合測試儀”將 8臺儀器集成于一體，組成虛擬儀器系統(tǒng)，使用方便、靈活。 近年來，世界各國的虛擬儀器公司開發(fā)了不少虛擬儀器開發(fā)平臺軟件，以便使用者利用這些公司提供的開發(fā)平臺軟件組建自己的虛擬儀器或測試 系統(tǒng)，并編制測試軟件。因此，為了保證生產(chǎn)的效益和產(chǎn)品質(zhì)量，必須要有合適的控制器自動調(diào)節(jié)儲液池內(nèi)液體的流量，從而使液位保持在正常水平。保密的論文（設(shè)計）在解密后適用本規(guī)定。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。特別是在動態(tài)的狀態(tài)下，采用合適的方法對液位進(jìn)行檢測與控制，能起到很好的生產(chǎn)效果。 Lab windows/CVI 是為熟悉 C 語言的開發(fā)人員準(zhǔn)備的、在 windows 環(huán)境下的標(biāo)準(zhǔn) ANSI C 開發(fā)環(huán)境，除了上述優(yōu)秀的開發(fā)軟件之外，美國 HP 公司的HPVEE 和 HPTIG 平臺軟件，美國 Tektronix 公司的 EzTest 和 TekTNS 軟件，以及美國的 HEM Data 公司的 SnapMaster 平臺軟件，也是國際上公認(rèn)的優(yōu)秀虛擬儀器開發(fā)平臺軟件。一臺發(fā)動機檢測完后，就可打印出完整的檢測報告。這種內(nèi)置微處理器的儀器，既能進(jìn)行自動測試又能完成數(shù)據(jù)處理，可取代部分的腦力勞動。這些以 PC 為核心、由測量功能軟件支持，具有虛擬控制面板、必要儀器硬件和通信能力的 PC 儀器或 VXI 儀器就是虛擬儀器。 目前，在以 PC 機為基礎(chǔ)的測試和工控軟件中， Labview 的市場普及率僅次于 C++/C 語言。 3）圖標(biāo) /連接設(shè)計：這部分的設(shè)計突出體現(xiàn)了虛擬儀器模塊化程序設(shè)計的思想。 第二章 系統(tǒng)設(shè)計理論及硬件平臺 數(shù)據(jù)采集理論 該部分主要包括數(shù)據(jù)采集技術(shù)概述，傳感器，輸入信號的分析、調(diào)理以及測量系統(tǒng)的選擇，下面分別予以說明。 根據(jù)采樣定理，最低采樣頻率必須是信號頻率的兩倍。 AD 采集芯片的選擇 AD 采集芯片的選擇所要考慮的因素包括：采集精度，采集通道數(shù)，是否內(nèi)部帶有多路開關(guān)，是否內(nèi)部有基準(zhǔn)電源，使用是否方便，數(shù)據(jù)是串行還是并行等等。當(dāng) EA 端保持高電平 (接 Vcc 端 )時， cpu 則 執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的程序。在訪問外部程序存儲器和 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時， P213輸出高 8 位地址。 21． Pl， 5／ MOSI： ISP 的 “主出從入 ”。 5． VREFIN、 X39。 7．蜂鳴器及其驅(qū)動電路模塊：用一個三極管驅(qū)動一個蜂鳴器來報警或提醒用戶。B 值分別為 3950／ 3990／ 4050，因此可以計算出上圖中分壓電阻和限流電阻阻值的大小。 圖 45 電流互感器及調(diào)理電路圖 被 測 量 大 電 流 信號交 流 小 信 號直 流 小 信 號無 噪 聲 直 流 小 信號A D 可 采 集 的 信 號電 流 互 感 器整 流濾 波取 樣送 入 A D 輸 入 端 圖 46 電流互感器及調(diào)理電路流程圖 上圖中選用的互感器的匝數(shù)比為 l： 500 的。當(dāng)該鍵未按下時，KONOFF 為高電平；當(dāng)該鍵按下時， KONOFF 為低電平。電路設(shè)計如下： 圖 4 一 15 單片機與風(fēng)扇電路圖 圖 416 單片機與蜂嗚器電路圖 本系統(tǒng)中采用的風(fēng)扇型號為： AV925H12S，額定電壓為直流 12V，額定電流為 0． 22A。 3）模塊的作用范圍應(yīng)處在模塊的控制范圍之內(nèi) 模塊的作用范圍是指模塊內(nèi)判定影響的范圍。 開始采集（按鈕） 控件選板 布爾 確定按鈕 。 圖 3. 4 數(shù)據(jù)保存程序 歷史數(shù)據(jù)讀取程序 歷史數(shù)據(jù)查詢，因為已經(jīng)把采集的數(shù)據(jù)保存在 excel 里，所以歷史數(shù)據(jù)只需用讀取程序讀出來供計算時使用，每個數(shù)據(jù)的在時間上是唯一的。該面板靈活運用采用了屬性節(jié)點來編程實現(xiàn)的。 初始化程序中的各參數(shù)，再次 Labview 軟件中編寫的程序，將自動 /手動按鈕按到手“自動”，系統(tǒng)變?yōu)殚]環(huán)，直接觀察實時曲線，等待水位再次達(dá)到平衡，觀察曲線是否滿足實驗要求的性能，如果不滿足，找出并解決問題，然后重復(fù)進(jìn)行第四步直到完成要求。 函數(shù)選板 編程 字符串 連接字符串 。 ABAB CAF l a g = ?BAF l a g = ?B C( a ) ( b ) ( c ) ( d ) 圖 3. 1 模塊結(jié)構(gòu)增加判斷層次 本設(shè)計的軟件系統(tǒng)模塊劃分 系統(tǒng)程序的主要功能為模塊劃分的標(biāo)準(zhǔn)，其中包括數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)實時顯示，數(shù)據(jù)保存，歷史數(shù) 據(jù)的讀取等功能。對抽象算法做進(jìn)一步求精，進(jìn)入下一層抽象。在下一章中將會詳細(xì)介紹其時序圖及程序的編寫。 48 3524 內(nèi)部模塊框圖 AT89S52 與振蕩電路的接口設(shè)計 根據(jù)以上對振蕩電路的理解，設(shè)計單片機和振蕩電路之間的接口電路如下： 圖 49 AT89S5