【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 顯示和報(bào)警。 LabVIEW軟件開發(fā)平臺(tái) LabVIEW軟件介紹基于G語(yǔ)言的圖形化編程環(huán)境LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是美國(guó)國(guó)家儀器公司（NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品，它是一種功能強(qiáng)大的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)，同時(shí)也是目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強(qiáng)的圖形化軟件集成開發(fā)環(huán)境。LabVIEW采用“數(shù)據(jù)流”編程的思想，用圖標(biāo)和連線來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)文本的形式編寫程序，大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)和調(diào)試周期，讓用戶從繁瑣的計(jì)算機(jī)代碼編寫中解放出來(lái)，把大部分精力投入到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析當(dāng)中，而不再拘泥于程序細(xì)節(jié)。因此LabVIEW被譽(yù)為科學(xué)家和工程師的語(yǔ)言。LabVIEW集成了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，并且它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActivX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)。因此，LabVIEW是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件，利用它可以方便地組建自己的虛擬儀器。 LabVIEW應(yīng)用程序的構(gòu)成使用LabVIEW開發(fā)平臺(tái)編制的程序稱為虛擬儀器程序，它包括前面板、流程圖以及圖標(biāo)/連接器三部分。l 前面板設(shè)計(jì)窗口（如圖31所示）圖31 前面板設(shè)計(jì)窗口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控制和顯示輸出兩類對(duì)象，用于模擬真實(shí)儀表的前面板?？刂坪惋@示是用各種各樣的圖標(biāo)形式出現(xiàn)在前面板，具體表現(xiàn)有旋鈕、開關(guān)、圖形以及其他控制（control）和顯示（indicator）對(duì)象等。流程圖編輯窗口（如圖33所示）流程圖提供VI的圖形化源程序，可理解為傳統(tǒng)程序的源代碼。其由端口、節(jié)點(diǎn)、圖框和連線構(gòu)成。圖32　流程圖編輯窗口端口：前面板對(duì)象端口、全局變量與局部變量端口和常量端口。節(jié)點(diǎn)：功能函數(shù)節(jié)點(diǎn)、子VI節(jié)點(diǎn)。圖框：實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化控制命令。連線：代表執(zhí)行過程中的數(shù)據(jù)流。 LabVIEW的操作模板設(shè)計(jì)一個(gè)LabVIEW應(yīng)用程序，主要是利用LabVIEW提供的3個(gè)模板來(lái)完成：工具模板、控制模板和功能模板。l 工具模板（如圖33所示）l 工具模板為編程者提供了各種用于創(chuàng)建、修改和調(diào)試VI程序的工具。 　　　　　　　　　l 控制模板（如圖34所示）l 控制模板只會(huì)出現(xiàn)在VI前面板開發(fā)窗口。其主要是提供編程者各種輸l 入控制、輸出顯示器件、按鈕等。l 功能模板（如圖35所示）功能模板只會(huì)出現(xiàn)在流程圖編輯窗口。其主要是提供編程者各種編程代碼所需要的VI子程序和函數(shù)。 圖33工具模板　　 圖34 控制模板 圖35功能模板 LabVIEW編程的優(yōu)勢(shì)l 在構(gòu)建虛擬儀器方面，LabVIEW有很多特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。主要體現(xiàn)以下：l 儀器控制與數(shù)據(jù)采集的圖形化編程。l 直觀明了的前面板用戶界面和流程圖式的編程風(fēng)格。l 內(nèi)置的編譯器可加快程序執(zhí)行速度。l 數(shù)據(jù)采集DAQ函數(shù)庫(kù)可以讓用戶采集測(cè)量信號(hào)或者發(fā)送出控制信號(hào)。l 擁有多種儀器驅(qū)動(dòng)程序，可驅(qū)動(dòng)超過50多家廠商所制造的儀器。l 內(nèi)容豐富的高級(jí)分析庫(kù)，可以進(jìn)行信號(hào)處理、統(tǒng)計(jì)等復(fù)雜的分析工作。l 利用ActiveX，DDE 以及TCP/IP進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和進(jìn)行通信。l 有功能超強(qiáng)的分析函數(shù)庫(kù)，可以滿足專業(yè)的數(shù)學(xué)分析。 LabVIEW控制臺(tái)設(shè)計(jì)在Internet網(wǎng)絡(luò)與家居控制是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境與家居真實(shí)環(huán)境，因此需要一個(gè)連接它們之間相連接的重要橋梁。LabVIEW軟件剛好可以充當(dāng)充當(dāng)該角色。LabVIEW是一種功能強(qiáng)大的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)。用圖像化編程語(yǔ)言，可以直觀地進(jìn)行虛擬儀器的設(shè)計(jì)。運(yùn)用LabVIEW設(shè)計(jì)一個(gè)有身份驗(yàn)證界面，按鍵控制界面，模擬量變化界面，數(shù)據(jù)收集功能，數(shù)據(jù)發(fā)送功能。當(dāng)用戶登錄界面，先要進(jìn)行身份驗(yàn)證，即密碼驗(yàn)證。成功進(jìn)入后，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集或數(shù)據(jù)發(fā)送功能按鈕選擇。在數(shù)據(jù)收集功能時(shí)，可以經(jīng)由模擬量變化了解家居情況。在數(shù)據(jù)發(fā)送功能時(shí)，可以通過按鍵控制界面，按鍵控制模擬量變化，并發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行家居控制。數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收只要通過串口通訊，使PC機(jī)與家居控制板緊密連接。LabVIEW控制臺(tái)的基本工作流程（如圖32）：控制控制數(shù)發(fā)送用戶身份驗(yàn)證（密碼對(duì)照）進(jìn)入界面串口通訊函數(shù)數(shù)據(jù)字符分析按鈕控制溫度顯示數(shù)據(jù)字符分析狀態(tài)返回值 圖32　 LabVIEW控制臺(tái)的基本工作流程框圖用戶先進(jìn)行身份驗(yàn)證，即密碼正確后會(huì)進(jìn)入模式選擇（默認(rèn)為接收），選擇接收后串口通訊函數(shù)做接收數(shù)據(jù)字符（即模擬量狀態(tài)的數(shù)據(jù)信息），經(jīng)分析后轉(zhuǎn)換為模擬量顯示出來(lái)。選擇控制后，由按鈕控制模擬量變化，并把控制信號(hào)，經(jīng)分析后通過串口通訊函數(shù)發(fā)送出去。l LabVIEW的控制臺(tái)，主要包含以下三個(gè)內(nèi)容：l 訪客身份密碼驗(yàn)證l 家居溫度狀態(tài)采集l 家用電器模擬顯示人們對(duì)自身家居，大都持有隱私，也不大樂意對(duì)外大方公開家居情況，在這樣的情況下，想要通過互聯(lián)網(wǎng)對(duì)家居進(jìn)行監(jiān)控。面對(duì)信息萬(wàn)變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，設(shè)置驗(yàn)證密碼是必不可少的。設(shè)置訪客身份密碼之后，主人家就可以讓特定人物訪問來(lái)獲得家居信息，并進(jìn)行控制。如圖36，圖為L(zhǎng)abVIEW前面板設(shè)計(jì)的“用戶登錄”界面，其中包括：密碼輸入框、登錄按鈕、退出按鈕。密碼輸入圖36 用戶登錄界面如圖37，圖為L(zhǎng)abVIEW編程窗口，編出相關(guān)程序。圖37 用戶登錄界面對(duì)應(yīng)編程結(jié)構(gòu)在VI程序中設(shè)置事件結(jié)構(gòu)后就可以對(duì)數(shù)據(jù)流編程進(jìn)行控制，在事件沒有發(fā)生之前一直處于等待，如果事件觸發(fā)就響應(yīng)執(zhí)行相應(yīng)的代碼。本設(shè)計(jì)登錄系統(tǒng)調(diào)用了數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)用戶輸入用戶名的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)通過查詢已經(jīng)設(shè)置好的數(shù)據(jù)庫(kù)表，假如用戶名和密碼正確，則進(jìn)入家居控制界面，假如密碼不正確，則進(jìn)不了家居平臺(tái)控制界面。事件結(jié)構(gòu)與Case結(jié)構(gòu)都在While結(jié)構(gòu)當(dāng)中，即只要運(yùn)行本VI，即程序在不斷循環(huán)運(yùn)行當(dāng)中。與Case結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)，如果密碼輸入正確可以下一程序代碼，但密碼錯(cuò)誤，可以循環(huán)輸入。 家用電器狀態(tài)采集終端與計(jì)算機(jī)之間或者計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行交換信息時(shí)，除了采用并行通訊方式之外，還經(jīng)常采用串行通訊方式。串行通訊是指數(shù)據(jù)一位一位地按順序傳送，其突出優(yōu)點(diǎn)是只需要一根傳輸線，特別適應(yīng)于遠(yuǎn)距離傳輸。LabVIEW在功能模板“Instrument I/O”\“I/O Compatibility”\“Serial Compatibility”子選項(xiàng)中提供了6個(gè)串行通訊函數(shù)（如圖39），包括串口初始化、串口讀、串口寫、檢測(cè)緩沖器大小、串口中斷以及關(guān)閉等功能。利用LabVIEW提供6個(gè)串行通訊函數(shù)，就可以通過串口通訊提取單片機(jī)控制板的有關(guān)模擬狀態(tài)數(shù)據(jù)。并通過數(shù)據(jù)分析，把數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量在前面板上顯示出來(lái)。家居溫度狀態(tài)采集面板如圖38所示：圖38 溫度采集面板圖39 串行通訊函數(shù)　　　　　　　　　　　　　　　　　　 家用電器溫度采集面板包括控制臺(tái)和相關(guān)數(shù)據(jù)顯示其相關(guān)編程如圖310所示 圖310　家用電器溫度采集面板相關(guān)編程圖用戶登錄后，即進(jìn)入模式選擇（默認(rèn)為提取模式）。通過Case語(yǔ)句連通串口讀函數(shù)“Serial Port ”，讀取串口數(shù)據(jù)。進(jìn)行串口通訊，對(duì)串口進(jìn)行初始化，COM4端口、9600波特率、8位數(shù)據(jù)位、1bit停止位、無(wú)奇偶校驗(yàn)，使參數(shù)設(shè)置與儀器設(shè)備的串口保持一致，保證正確通信。提取緩沖區(qū)1個(gè)字符，“串口輸入字符串”顯示框中顯示相關(guān)信息，通過串口通信把硬件上的溫度讀出來(lái)，顯示到LabVIEW平面板上。并用信號(hào)采集控件通過示波器采集溫度。利用串口函數(shù)的控制命令數(shù)據(jù)的發(fā)送，再接收家居溫度數(shù)據(jù)的接收，可以有效防止LabVIEW控制平臺(tái)模擬與家居溫度模擬的不一致，達(dá)到保護(hù)家用電器的作用。并且可以實(shí)時(shí)監(jiān)察家居溫度的變化，家用電器狀態(tài)的變化在LabVIEW上顯示出來(lái)，而沒有經(jīng)過LabVIEW平臺(tái)控制。這樣的設(shè)計(jì)使系統(tǒng)更加合理。 家用電器控制模擬LabVIEW前面板設(shè)計(jì)控制臺(tái)，如圖311所示，主要有電梯人數(shù)，超載指示燈，門口等候人數(shù)和體重顯示，上下限指示燈，樓梯感應(yīng)燈?！　　　　　　　　? 　圖311 界面圖相關(guān)編程如圖312。發(fā)送控制數(shù)值圖312 家用電器控制模擬編程圖通過模擬狀態(tài)，從模擬中收集家居指示燈狀態(tài)。由隨機(jī)數(shù)模擬家居狀態(tài)，模擬出來(lái)的數(shù)量和設(shè)置的數(shù)字量進(jìn)行比較，當(dāng)超過設(shè)定的界限的時(shí)候就會(huì)發(fā)生報(bào)警，達(dá)到家居安全的目標(biāo)。并且顯示人數(shù)，以提醒家居主人記錄家用電器狀態(tài)收集的數(shù)據(jù)LabVIEW發(fā)送控制信號(hào)，即發(fā)送相關(guān)字符，作為指令，對(duì)單片機(jī)控制板進(jìn)行控制。發(fā)送控制數(shù)值相關(guān)編程如圖313，　　　　　　　　 圖313 控制模擬模塊發(fā)送程序編程圖初始化計(jì)算機(jī)串口，使用串口寫函數(shù)“Serial Port White. vi”。由控制模擬可知，控制面板輸出為一數(shù)值。可以用數(shù)值轉(zhuǎn)換十進(jìn)制字符，把數(shù)值轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換字符在“串口輸出字符串”顯示框顯示出來(lái)。 Internet控制平臺(tái)設(shè)計(jì)在任何地點(diǎn)，可以通過Internet登錄服務(wù)器，從而進(jìn)入家居監(jiān)控界面，從界面獲取家居相關(guān)信息，從而實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)察；通過家居監(jiān)控界面的相關(guān)按鈕，改變虛擬按鈕變量，從而實(shí)施遠(yuǎn)程控制。Internet網(wǎng)絡(luò)的普及化，使從何時(shí)何地上網(wǎng)成為可能，用戶通過電話線、網(wǎng)線、上網(wǎng)手機(jī)等手段可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。Internet登錄家居監(jiān)控界面是基于軟件平臺(tái)搭建的，因此，從網(wǎng)上登錄家居監(jiān)控界面是通過Internet登錄相關(guān)服務(wù)器，從而對(duì)軟件平臺(tái)的調(diào)用。說到底，Internet上是提供一個(gè)超級(jí)鏈接，用戶通過Web登錄軟件平臺(tái)，從而可以遠(yuǎn)程調(diào)用軟件平臺(tái)。LabVIEW可以將VI程序發(fā)布到Web上，這樣用戶就可以通過瀏覽器來(lái)訪問VI程序的前面析，甚至還可以控制遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上VI程序的運(yùn)行。在Web上發(fā)面LabVIEW程序，首先需要打開Web服務(wù)器并對(duì)其進(jìn)行一些必要的配置。 Web服務(wù)器配置Web服務(wù)器配置選項(xiàng)位于Tools菜單下的Options選項(xiàng)中，它分為三項(xiàng)內(nèi)容，分別為：Web服務(wù)器設(shè)置、瀏覽權(quán)限設(shè)置和程序可見性設(shè)置。一般來(lái)說，Web服務(wù)器的默認(rèn)配置可以滿足大部分的應(yīng)用程序需要，用用戶可以不進(jìn)行任何改動(dòng)，除了需要啟動(dòng)Web服務(wù)器。一、Web服務(wù)器設(shè)置當(dāng)在“Options”對(duì)話框中的選項(xiàng)下拉菜單中選擇“Web Server: Configuration”后，對(duì)話框如圖314所示。圖314　Web服務(wù)器的配置對(duì)話框Web服務(wù)器設(shè)