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畢業(yè)論文-基于labview的社區(qū)抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)(留存版)

2025-08-05 10:59上一頁面

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【正文】 這兩種方式雖然表明上看差別不大,在具體編程中都可能使用過,但是對于大型數(shù)據(jù)處理,比如大的數(shù)組,運(yùn)行效率差別極大, 可能不經(jīng)意間造成程序運(yùn)行緩慢,且不易查錯(cuò)。 Y N Y N 結(jié)束 抄表按鈕按下 開始 報(bào)警 顯示抄表數(shù)據(jù) 序 判斷超出范圍 15 該仿真信號由函數(shù)選版中的隨機(jī)數(shù)為基礎(chǔ)生成,通過結(jié)構(gòu)、數(shù)值子選板以及移位寄存器,獲取與真實(shí)電能表信號相似的數(shù)據(jù)。 圖 31 啟動界面程序框圖 圖 32啟動界面前面板 11 本程序設(shè)計(jì)了用戶登錄系統(tǒng)。 1 工具模板 如圖 24 所示,該模板包含各種用于創(chuàng)建、修改 LabVIEW 中的對象,并可對 Vl 程序進(jìn)行調(diào)試。 圖 23 測量技術(shù)的發(fā)展 硬件驅(qū)動程序 數(shù)據(jù)處理 用戶界面 模擬儀器 電子儀器 數(shù)字儀器 智能儀器 虛擬儀器 19 世紀(jì) 五十年代 20 世紀(jì) 七十年代 九十年代 8 LabVIEW 軟件 LabVIEW 是一種圖形化的編程語言,使用這種語言編程時(shí),基本上不寫程序代碼,取而代之的是流程圖或流程圖。在中低檔測試領(lǐng)域,虛擬儀器可取代一部分獨(dú)立儀器的工作,但完成復(fù)雜環(huán)境下的自動化測試是虛擬儀器的拿手好戲,是傳統(tǒng)的獨(dú)立儀器難以勝任的,甚至不可思議的工作。 虛擬儀器的概念 所謂虛擬儀器,就是在通用計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺上,由用戶設(shè)計(jì)定義、 具有虛擬面板、測試功能由測試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。隨著人民生活水平的提高,對家庭自動化、樓宇自動化的要求越來越強(qiáng),體現(xiàn)為在高層、豪華居住小區(qū),傳統(tǒng)的人工手動抄表方式已經(jīng)很難滿足社會發(fā)展的要求,人們對遠(yuǎn)程自動抄表系統(tǒng)的需求已越來越強(qiáng)烈。最早和最具影響的開發(fā)軟件,是 NI 公司的 LabVIEW 軟件和 LabWindows/CVI 開發(fā)軟件。美國國家儀器公司 (National Instruments,簡稱 NI) 在 1986 年推出了實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境 LabVIEW,用計(jì)算機(jī)靈活強(qiáng)大的軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的某些部件。通過串口通信實(shí)現(xiàn)與用戶 端計(jì)算機(jī) LabVIEW 程序的數(shù)據(jù)通信,該系統(tǒng)能夠直觀地顯示 社區(qū)用戶的 用電狀況,并可靠、詳細(xì)地計(jì)算和存儲用電信息 ,實(shí)現(xiàn) 了 對 社區(qū)電表的自動抄錄和管理 。為了有效解決入戶抄表收費(fèi)存在的諸多弊端,提高效率,南方部分地區(qū)雖將電表裝于戶外,但這都是傳統(tǒng)的單表計(jì)量,無法實(shí)現(xiàn)智能抄表和聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程抄表。此外,歐盟各國、拉美和日本都有自動抄表實(shí)驗(yàn)的報(bào)告自動抄表技術(shù)的應(yīng)用在一些發(fā)達(dá)國家已基本形成了規(guī)模 ]1[ 。目前,大部分廠家生產(chǎn)的虛擬儀器基本以計(jì)算機(jī)加數(shù)模轉(zhuǎn)換及軟件應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器中的示波器、頻譜分析儀、頻率計(jì)、波形發(fā)生器、波形記錄儀等,但也有些開發(fā)比較早的廠家將虛擬儀器批量應(yīng)用于其它行業(yè)。功能界面模塊主要功能是并進(jìn)行存儲和處理的功能。這是虛擬儀器最大的優(yōu)點(diǎn)之一,有了這一點(diǎn),儀器的開發(fā)和換代時(shí)間將大大縮短。以美國 NI 公司的軟件產(chǎn)品 LabVIEW 和LabWindows/CVI 為代表的虛擬儀器專用開發(fā)平臺是當(dāng)前流行的集成化開發(fā)工具。如果將 VI 與傳統(tǒng)儀器相比較,那么前面板上的控件對應(yīng)的就是傳統(tǒng)儀器上的按鈕、顯示屏等控件,而流程圖上的連線端子相當(dāng)于傳統(tǒng)儀器箱內(nèi)的硬件電路。分析表明,在保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的情況下,利用虛擬儀器技術(shù),能夠使建模過程和系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)都在圖形化開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行,簡化代碼設(shè)計(jì),使設(shè)計(jì)人員專注于核心問題研究,從而提高開發(fā)效率。利用 LabVIEW 提供的豐富圖形界面來進(jìn)行前面板的設(shè)計(jì),這就可以使虛擬儀器看起來更真實(shí)性。 由圖 314 可知: 6 點(diǎn)至晚上 23 點(diǎn)的用電量不斷遞增, 23 點(diǎn)至第二天 6 點(diǎn)則是接近水平,是用電的低谷期。索引的范圍是 0 到 n1,其中 n 是數(shù)組中元素的個(gè)數(shù)。 控制面板分為四個(gè)選項(xiàng)卡,分別為:首頁實(shí)現(xiàn)了用戶名密碼驗(yàn)證功能和模式選擇功能,為不同層面的使用者提供了人性化的服務(wù);主界面則是操作人員查看最多的面板,實(shí)現(xiàn)了抄表功能以及報(bào)警功能;日用電信息反映了用戶每天的用 電情況,可查看各個(gè)用戶的的用電高峰低谷期,利用該數(shù)據(jù)可制定社區(qū)用電計(jì)劃,合理用電;月用電信息為記錄面板,可跟蹤顯示用戶一年來各個(gè)月的用電量以及總電量,并實(shí)現(xiàn)了計(jì)算功能以及存儲功能。然后就可以通過這個(gè)Session 進(jìn)行通信。它能簡單地獲取采集設(shè)備的數(shù)據(jù)并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信,串口實(shí)時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性良好 。在我畢業(yè)設(shè)計(jì)遇到困難的時(shí)候,也是他給予我關(guān)心與信心,對于論文的形成自始自終都予以關(guān)注和督促,謝謝! 也要感謝從小到大來一直默默支持我的父母,家人。 二、重點(diǎn)研究的問題 ,熟悉 LabVIEW 開發(fā)原理,重點(diǎn)掌握程序框圖的編寫和前面板的設(shè)計(jì)。并根據(jù)得到的電能數(shù)據(jù),得出用戶用電總量和用電時(shí)間的圖形。 34 指導(dǎo)教師評語 劉旭華 同學(xué) 學(xué)習(xí)能力 較好,在畢業(yè)設(shè)計(jì)中 熟練掌握了基于 LabVIEW 的圖形化語言,完成了社區(qū)抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì) ,實(shí)現(xiàn)了對 社區(qū)電表的自動抄錄和管理 , 達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 要求。 串口通信的設(shè)計(jì),包括初始化設(shè)置、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理等。 感謝學(xué)校的圖書館。在大量閱讀國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)后,總結(jié)了目前抄表系統(tǒng)的現(xiàn)狀和特點(diǎn)后,提出了基于虛擬儀器技術(shù)的設(shè)計(jì)。根據(jù)在上章中的通信規(guī)約規(guī)定,按照一定的協(xié)議規(guī)定順序發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。實(shí)踐證明,基于 LabVIEW 的社區(qū)抄表系統(tǒng)是一種高性能、高效率的實(shí)時(shí)控制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。圖 317 為實(shí)現(xiàn)此功能的程序框圖: 圖 317計(jì)算功能程序框圖 3 數(shù)據(jù)存入電子表格 EXCEL “ 寫入 電子 表格文件 ” 位于函數(shù)選板的 “ 編程 → 文件 I/ O” , 通過設(shè)定寫入路徑可根據(jù)操作人員的需要,在指定的磁盤內(nèi)創(chuàng)建新文件夾與表格文件。 該仿真信號是由兩個(gè) for 循環(huán)嵌套,在一個(gè)月的基礎(chǔ)上累加生成 12個(gè)月的用電信息,如下圖所示。點(diǎn)擊抄表下的 OK 鍵即可抄表讀取當(dāng)前電量。完整的體現(xiàn)了一個(gè)抄表的功能和實(shí)際應(yīng)用。在設(shè)計(jì)大型自動檢測系統(tǒng)時(shí)一步完成一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是相當(dāng)有難度的。隨著軟件技術(shù)的迅速發(fā)展,軟件開發(fā)的模塊化、復(fù)用化,和各種硬件儀器驅(qū)動軟件的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化,虛擬儀器軟件開發(fā)將變得更加快速、方便 ]6[ 。源代碼庫函數(shù)為用戶構(gòu)造自己的虛擬儀器( VI)系統(tǒng)提供了基本的軟件模塊。并根據(jù)得到的電能數(shù)據(jù),得出出用戶用電總量和用電時(shí)間的圖形。虛擬儀器的國內(nèi)外發(fā)展呈現(xiàn)兩條主線:一是 GPIB→ VXI→ PXI 總線方式 (適合大型高精度集成系統(tǒng) ),二是 PC 插卡式→LPT 并行口式→串口 USB 方式→ IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的 1394 口方式(適合于普及型的廉價(jià)系統(tǒng),有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景)。一是傳統(tǒng)的人工抄表方式,抄表人需到用戶處讀取數(shù)據(jù),返回總局后將數(shù)據(jù)重新輸入電腦進(jìn)行處理。計(jì)算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向。 虛擬儀器突破傳統(tǒng)儀器將軟件和硬件電路封裝一體,通過應(yīng)用程序?qū)⒂?jì)算機(jī)資源和儀器硬件功能相結(jié)合,形成用戶可以根據(jù)個(gè)人需求自定義的 控制 系統(tǒng)。另一種方式是將儀器裝入計(jì)算機(jī)。當(dāng)前在我國國內(nèi)大量使用的仍然是傳統(tǒng)的人工抄表方式,部分地區(qū)己經(jīng)開始了遠(yuǎn)程抄表的試點(diǎn) ]1[ 。建設(shè)部《 2021 年小康型城鄉(xiāng)住宅科技產(chǎn)業(yè)工程城市示范小區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 (修改稿 )》中已明確提出:“推廣應(yīng)用戶外計(jì)量 (含水、電、暖、燃?xì)獗?)技術(shù)”。 5 第 2 章 虛擬儀器技術(shù) 虛擬儀器( Virtual Instruments)的起源可以追溯到 20 世紀(jì) 70 年代, PC 機(jī)出現(xiàn)以后,儀器的計(jì)算機(jī)化成為可能,于是誕生基于計(jì)算機(jī)的儀器,即虛擬儀器。 6 圖 21 虛擬儀 器開發(fā)框圖 虛擬儀器具有傳統(tǒng)獨(dú)立儀器無法比擬的優(yōu)勢 ]5[ (如表 21 所示)。有一種較普遍地說法將測量儀器的發(fā)展分為五個(gè)階段,從十九世紀(jì)初到二十世紀(jì)末,測量儀器經(jīng)歷了模擬儀器、電子儀器、數(shù)字儀器、智能儀器等階段,發(fā)展到現(xiàn)在的虛擬儀器。 LabVIEW 的操作模板 在 LabVIEW 的用戶界面上,應(yīng)特別注意它提供的操作模板,包括工具 (Tools)模板、控制 (eontrols)模板和函數(shù) (FuionS)模板。如同 LabVIW、 Word 和 Photoshop 等應(yīng)用程序的啟動接面。當(dāng)抄表數(shù)值超出限度,即可初步判斷電表出現(xiàn)了問題,此事警報(bào)下的燈會亮,分別對應(yīng)三個(gè)用戶。條件結(jié)構(gòu)每次只能顯示一個(gè)子程序框圖,并且每次只執(zhí)行一個(gè)條件分支。圖 318 為實(shí)現(xiàn)此功能的程序框圖: 20 圖 318寫入表格程序框圖 與日用電信息相對應(yīng),詳細(xì)界面中通過月用電信息反應(yīng)用戶每一個(gè)月的用電情況,通過表格動態(tài)地顯示一年 12 個(gè)月中用戶的用電量及電費(fèi)。通過不同的總線或接口最終把數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)總線上完成分析處理的工作。由于串口在接收和發(fā)送的過程中,是以 ASCII 字符一個(gè)一個(gè)的發(fā)送的, LabVIEW 用 VISA 發(fā)送和接受數(shù)據(jù)時(shí)輸入輸出使用字符串,在確定數(shù)據(jù)通信開始后,程序在接收串口數(shù)據(jù)時(shí),首先要執(zhí)行 VISA 串口字節(jié)數(shù)“ VISA Sytes at Serial Port”子 VI,用以確定將要讀入的確切的字節(jié)數(shù),然后將其輸出作為 VISA Read 節(jié)點(diǎn)的輸入即可。首先設(shè)計(jì)各個(gè)子程序,測試其功能后再設(shè)計(jì)其他的子程序,所以程序調(diào)試階段很順利,在最后設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)時(shí),考慮了很多框架,比如主從結(jié)構(gòu),兩種模式等。如果沒有你們努力的成果,我想我這個(gè)設(shè) 計(jì)簡直是天方夜譚。 論文 (設(shè)計(jì))質(zhì)量 ,論述是否充分,結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理;實(shí)驗(yàn)是否正確,設(shè)計(jì)、計(jì) 算、分析處理是否科學(xué);技術(shù)用語是否準(zhǔn)確,符號是否統(tǒng)一,圖表圖紙是否完備、整潔、正確,引文是否規(guī)范; ,有無觀點(diǎn)提煉,綜合概括能力如何; ,有無創(chuàng)新之處。 指導(dǎo)教師: 年 月 日 答辯簡要情況及評語 劉旭華 同學(xué)在畢業(yè)答辯過程中,表述簡明、條理清楚,較好地回答了提出的問題。該系統(tǒng)能夠可靠、詳細(xì)地計(jì)算和存儲用電信息,通過串口通 信實(shí)現(xiàn)與用戶端計(jì)算機(jī) LabVIEW 程序的數(shù)據(jù)通信,并直觀地顯示用電狀況,提供了一 個(gè)可靠的智能化工作平臺。設(shè)計(jì)這三個(gè)部分的前面板、繪制程序框圖。也由于硬件條件以及時(shí)間的限制,本系統(tǒng)還存在一些不足和缺陷: 1 本課題從實(shí)際需要出發(fā)設(shè)計(jì)出基于 LabVIEW 網(wǎng)絡(luò)通信的社區(qū)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng),然而實(shí)際中抄表系統(tǒng)是個(gè)龐大而且安全性能要求很高的系統(tǒng),要真正投入實(shí)際應(yīng)用還需要進(jìn)一步 的改進(jìn)和完善。單個(gè)用戶的程序框圖如圖 43 所示: 圖 43串口程序框圖 本章小結(jié) 串口是計(jì)算機(jī)的一種標(biāo)準(zhǔn)接口,可以用于獲取采集設(shè)備的數(shù)據(jù)。 以下為默認(rèn)初始值: 數(shù)據(jù)傳輸波特率為 1200bit/s 偶校驗(yàn) 8bit 數(shù)據(jù)比特 1bit 停止比特 其中,數(shù)據(jù)傳輸波特率設(shè)置為全局變量,作為修改波特率時(shí)用。運(yùn)行生成的 EXE 安裝程序,按照安裝向?qū)У奶崾緦⑾到y(tǒng)安裝到計(jì)算機(jī)。數(shù)組是同類型元素的集合。同樣由函數(shù)選版中的隨機(jī)數(shù)為基礎(chǔ)生成仿 真信號。如圖 3圖 37 所示: 圖 36密碼錯(cuò)誤對話框 圖 37登陸成功對話框 若選擇仿真信號模式,則原程序開始運(yùn)行,若選擇實(shí)際抄表模式,則彈出子程序前面版,如圖 38 所示: 圖 38實(shí)際抄表模式首頁 14 在用戶端,由于平時(shí)不會總?cè)タ措姳頂?shù)據(jù),所以主界面設(shè)計(jì)原則是:功能健全,盡量小巧簡約,具體要顯示的內(nèi)容和功能可以放到子選項(xiàng)卡。如圖 25 所示: 圖 24 控制模板 圖 25 功能模板 LabVIEW 調(diào)試與運(yùn)行 調(diào)試在一個(gè)工程中十分重要,在 LabVIEW 中調(diào)試是十分方便的。 流程圖:流程圖提供 VI 的圖形化源程序。在當(dāng)前流行的 C/S/D 網(wǎng)絡(luò)模式下,利用嵌入式技術(shù)(包括數(shù)據(jù)庫嵌入和網(wǎng)絡(luò)模塊的嵌入)可以充分利用有效資源,提高測試效率。以 PC 計(jì)算機(jī)為核心組成的硬件平臺支持下,通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)儀器的功能的。論文一共分為五章: 第一章:在分析國內(nèi)外抄表技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r和 LabVIEW 的發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上,利用劇增的網(wǎng)絡(luò)資源,提出了基于圖形化編程語言 LabVIEW 的社區(qū)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng),并對文章結(jié)構(gòu)和研究內(nèi)容做了介紹。美國 HP 公司的 HPVEE 和 HPTIG 平臺軟件,美國 Tektronix 公司的 Ezlest 和 TekTNS 軟件,以及美國 HEM Data 公司 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。美國于 1986 年就建立了自動抄表技術(shù)協(xié)會 (AMRA),每一年半左右開一次國際性年會,每次年會前都有專題報(bào)告。提高供電質(zhì)量,提高供電的可靠性,實(shí)施高效準(zhǔn)確的抄表系統(tǒng)已是當(dāng)務(wù)之急。 LabVIEW。
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