【文章內(nèi)容簡介】 口只能在程序中作為數(shù)據(jù)流起點；全局變量和局部變量端口是LabVIEW用力啊傳遞數(shù)據(jù)的工具。 節(jié)點類似于文本語言的函數(shù)或子程序，LabVIEW有兩種節(jié)點類型：功能函數(shù)節(jié)點或子VI節(jié)點，二者的區(qū)別在于功能函數(shù)節(jié)點是LabVIEW本身提供給用戶使用的，不可以對它進行修改；子VI則是用戶可以進入并根據(jù)實際需要對其加以修改。 圖框被用來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化控制命令，例如循環(huán)控制、順序控制以及條件分支等；此外還有MATLAB腳本、HiQ腳本以及調(diào)用C語言編程的CIN節(jié)點等。連線用于代表程序執(zhí)行過程中的數(shù)據(jù)流，它類似于文本程序的變量，數(shù)據(jù)是單向流動的。這些都是編程必須有的東西。 LabVIEW程序執(zhí)行流程宏觀上講，LabVIEW的運行機制已經(jīng)不是傳統(tǒng)上的馮諾依曼式計算機體系結(jié)構(gòu)的執(zhí)行方式了。傳統(tǒng)計算機語言（如C語言）中的順序執(zhí)行結(jié)構(gòu)在LabVIEW中被并行機制所代替。而且，對于那些數(shù)學(xué)和邏輯運算過程較復(fù)雜的程序，用花可以選擇使用VC或者Matlab等開發(fā)工具將數(shù)學(xué)分析和處理過程編寫為專用的動態(tài)鏈接庫，LabVIEW提供了專門的接口函數(shù)可以調(diào)用之。這樣，可以結(jié)合圖形語言和文本語言各自優(yōu)點，更為靈活、高效、易用。 LabVIEW中的儀器控制和驅(qū)動 虛擬儀器是儀器的未來，但在工作臺上還有很多非虛擬儀器，毫無疑問需要用LabVIEW控制他們。對儀器的驅(qū)動是虛擬儀器實現(xiàn)對真實物理信號采集的基礎(chǔ)，當(dāng)儀器驅(qū)動后，才能由軟件進行數(shù)據(jù)的分析處理進而實現(xiàn)某種測溫功能，并求取測量結(jié)果。并且，有時使用外部儀器也是可以的。 儀器驅(qū)動也稱為儀器驅(qū)動器模式完成對某一特定儀器控制與通信的軟件程序集，也可以認為是儀器的軟件描述，它是應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)儀器控制的橋梁。每個儀器模塊都有自己的儀器驅(qū)動器，廠商將儀器驅(qū)動以源代碼提供給用戶。由于虛擬儀器需要提供模擬實際儀器操作面板的虛擬面板，因此虛擬儀器驅(qū)動器不僅是實施儀器控制的程控代碼，還是儀器程控代碼、高級軟件編程與先進人機交互三者相結(jié)合的產(chǎn)物，是一個包含實際儀器使用和操作信息的軟件模塊。上層是一系列按工程分組的主/副軟面板，軟面板又由一些按鍵、旋鈕、表頭等控件組合而成，每個控件對應(yīng)不同的功能，及其程控代碼相異。底層部分則基于一組I/O函數(shù)和測試接口，實時模式下，測試人員對軟面板上控件的操作將直接反映到真實儀器上。和用戶直接打交道的部分是操作接口，及虛擬軟面板和面板上的控件。 應(yīng)用軟件建立在儀器驅(qū)動程序之上，直接面對操作用戶，通過提供友好直觀的測控操作界面、豐富的數(shù)據(jù)分析和處理功能，來完成自動測試任務(wù)。儀器驅(qū)動程序模塊負責(zé)處理與某一專門設(shè)備通信和控制的具體過程，通過封裝復(fù)雜的儀器編程細節(jié)，為用戶使用儀器提供簡單的函數(shù)接口，用戶不必對各種儀器硬件有專門的了解，就可以通過儀器驅(qū)動程序來使用這些儀器硬件。一般由儀器廠商以動態(tài)鏈接庫的形式提供給用戶。當(dāng)需要更換新的儀器硬件時，只需要更新相應(yīng)的驅(qū)動程序，并保證它對上層的接口保持不變，新的硬件就能在原系統(tǒng)中正常運行。 GPIB：通用接口總線（General Purpose Interface Bus）。有時候成為HPIB（HewlettPackard Interface Bus）和IEEE （Institute of Electronic Engineer standard ），它幾乎是任何儀器與計算機通信的世界標準。 IVI：可交換虛擬儀器（Interchangeable Virtual Instrument）?？梢耘c許多不同的儀器協(xié)調(diào)工作的儀器驅(qū)動程序（用來控制外部儀器的軟件）標準。 LXI：LAN在儀器領(lǐng)域的擴展（LAN eXtension for Instrumentation）。LXI協(xié)會給予工業(yè)標準以太網(wǎng)技術(shù)，為小型和中型系統(tǒng)提供模塊化、靈活性和性能的儀器平臺建議標準。 RS232：232號推薦標準（Remended Standard 232）。美國儀器協(xié)會為串行通信提出的建議標準?？梢耘c術(shù)語“串行通信”互換使用，盡管串行通信一般指的是一次傳輸一位。也許還會看到其他一些標準如RS48RS422和RS432。SCPI：可編程儀器標準命令（Standard Commands for Programmable Instrumentation）。SCPI協(xié)會的一個建議標準，該標準使用簡單、直觀的ASCII命令為儀器通信制定了結(jié)構(gòu)和語法。USB：通用串行總線（Universal Serial Bus），大多數(shù)PC與外部設(shè)備互聯(lián)的標準總線。VISA：虛擬儀器標準體系結(jié)構(gòu)（Virtual Instrument Standard Architecture），NI公司研發(fā)的一種驅(qū)動軟件體系結(jié)構(gòu)。其目的是盡量統(tǒng)一一起軟件標準，不論儀器使用GPIB、PXI、VXI，還是串行接口（RS232/422/485）。 LabVIEW支持的GPIB、VXI、標準串口I/O儀器的驅(qū)動 通常LabVIEW有兩張安裝光盤，其中一張就是設(shè)備驅(qū)動盤，它包含了一個儀器驅(qū)動庫，該庫為NI生產(chǎn)的各種程控儀器（GPIB儀器、VXI儀器和串行儀器等）提供儀器驅(qū)動程序，例如HP34401A數(shù)字萬用表的儀器驅(qū)動程序。儀器驅(qū)動程序在功能模塊~Instrument I/O—Instrument Drivers子模板中。對于非NI公司生產(chǎn)的上述I/O接口儀器設(shè)備，可用Instrument I/O子模板上提供的VISA圖標來進行驅(qū)動。利用這些儀器驅(qū)動器，用戶可以很容易地控制各種儀器，并將主要精力放在儀器功能的實現(xiàn)上，而不必關(guān)心具體的編程細節(jié)，這一點是LabVIEW強大功能的體現(xiàn)。 VISA簡介 VISA是NI公司發(fā)布的為統(tǒng)一軟件標準的驅(qū)動軟件體系結(jié)構(gòu)。它是與驅(qū)動軟件通信的LabVIEW 儀器驅(qū)動VI 中的底層函數(shù)。 VISA 本身不提供儀器編程功能。 VISA 是一個調(diào)用低層驅(qū)動程序的高層API。 VISA 能夠控制VXI、GPIB、串口或者基于計算機的儀器，并能根據(jù)所用儀器的類型來調(diào)用合適的驅(qū)動程序。下表給出了本系統(tǒng)用到的幾個通信模塊的基本屬性的描述。VI名稱VI功能VISA Configure Serial Port初始化VISA resource name指定的串口通訊參數(shù)VISA Write將輸出緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送到VISA resource name指定的串口VISA Read將VISA resource name指定的串口接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)讀取指定字節(jié)數(shù)的數(shù)據(jù)到計算機內(nèi)存中VISA Serial Break向VISA resource name指定的串口發(fā)送一個暫停信號VISA Bytes at Serial Port查詢VISA resource name指定的串口接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)VISA Close結(jié)束與VISA resource name指定的串口資源之間的會話VISA Set I/O Buffer Size設(shè)置VISA resource name指定的串口的輸入輸出緩沖區(qū)大小VISA Flush I/O Buffer清空VISA resource name指定的串口的輸入輸出緩沖區(qū) 本章小結(jié)本章先介紹了LabVIEW軟件編程的前后面板、執(zhí)行機理，然后就其與外部儀器通信使用的GPIB、串口、以太網(wǎng)接口硬件方面做了簡單的說明。同時學(xué)習(xí)了如何使用Instrument I/O Assistant Express VI快速與儀器通信，以及如何使用儀器通信函數(shù)的VISA框架。這些都是LabVIEW中與儀器通信需要用到的工具。有了VISA，用戶可以使用LabVIEW與多種連接類型的眾多儀器進行通信，如GPIB、以太網(wǎng)、TCP/IP、串口、USB等。4 LabVIEW PID和模糊控制模塊簡介NI公司為工程人員可以方便地進行工業(yè)控制，特地開發(fā)了LabVIEW環(huán)境下的PID控制和模糊控制模塊——NI LabVIEW PID and Fuzzy Logic Toolkit工具包。其中包含各種常用的PID控制模塊和模糊控制模塊。由于其使用極其方便，所以本設(shè)計采用你進行PID和模糊控制。 PID控制模塊簡介NI提供了在LabVIEW中使用的PID控制工具包，可幫助工程師結(jié)合NI數(shù)據(jù)采集設(shè)備快速有效地搭建一個數(shù)字PID控制器，精確可靠地完成系統(tǒng)需求。安裝NI光盤Tookit Software中的LabVIEW PID Control Tookit，即可在LabVIEW中生成該工具包。安裝完成后打開一個新的VI，右擊程序框圖，在“函數(shù)”面板上選擇“控制設(shè)計與仿真”，即可看到PID工具包，該工具包由10個VI組成。 PID工具包，在該vi的輸入端給入PID的3個參數(shù)值（PID gains），系統(tǒng)反饋值(process variable)，實際期望值(setpoint)以及微分時間(dt)，便能得到需要的輸出值(output)。該vi還能控制輸出值的范圍。 PID的使用范例PID ，增加了一些高級的功能，如可以設(shè)定期望值的范圍（setpoint range），手動控制（manual control），線性化（linearity）等功能。PID ，在給出一些基本要求后，具有自整定的功能。 PID PID Lead/。PID Setpoint 。PID Control Input ，放在PID控制器的process variable前端，可以濾去小于采樣率十分之一的輸入值。PID Gain ，并給出條件，執(zhí)行時當(dāng)輸入信號達到條件，便使用對應(yīng)的一組參數(shù)給入到PID控制器的PID Gains上。PID Output ，以保證外部接受控制信號部件的安全。PID EGU to %.vi和PID % to 。 模糊控制模塊簡介 安裝NI光盤Tookit Software中的LabVIEW PID Control Tookit，即可在LabVIEW中生成該工具包。安裝完成后打開一個新的VI，右擊程序框圖，在Functions Palette上選擇Control Designamp。Simulation，即可看到Fuzzy Logic工具包，該工具包由3個VI組成（圖3）。安裝工具包后。.fc文件是NI自定義的一種文件格式，用于仿真模糊控制器推理機中的知識庫。 Fuzzy Logic工具包：打開一個新的VI，在任務(wù)欄依次點擊Tools——Control Design and Simulation——Fuzzy Logic Controller Design…，接著在彈出的 Fuzzy Logic Controller Design對話框的狀態(tài)欄上點擊File——New。 Fuzzy Logic Controller Design接著彈出一個Fuzzy Set Editor對話框，這是仿真模糊推理器中的數(shù)據(jù)庫。工程師可根據(jù)專家經(jīng)驗繪制出輸入和輸出量的隸屬函數(shù)圖，繪制完成后點擊Quit；接著彈出Rulebase Editor對話框（圖6），這是仿真模糊推理器的規(guī)則庫。工程師根據(jù)實際情況將制定好的規(guī)則寫入，完成后點擊Quit；最后點擊File——Save，給出保存位置和文件名。 Fuzzy Set Editor Rulebase Editor.fc文件使用工具包Fuzzy Logic中的Load Fuzzy ，該VI加載后將數(shù)據(jù)傳送到Fuzzy 。Fuzzy （最多可接受4維輸入），并計算出合適的輸出信號值（圖7）。工具包中的另一個VI是Test Fuzzy ，它可以通過手動輸入算出輸出響應(yīng)值。5 下位機的設(shè)計 下位機設(shè)計方案下位機上，本設(shè)計采用Atmega16控制DS18B20采集溫度，并將采集到的溫度通過串口發(fā)送到上位機，以便處理。在上位機發(fā)回控制信息后，單片機將收到的信息按照一定的規(guī)則處理后，將其送入功率控制設(shè)備。此功率設(shè)備為過零型固態(tài)繼電器，在電流過零處導(dǎo)通或關(guān)斷，易于實現(xiàn)PWM的控制。硬件部分分為四個部分：主控部分、DS18B20測溫部分、通信部分、程序下載部分。由于需要進行串口通信。 主控部分 DS18B20測溫部分 ，可是由于Atmega16中的數(shù)據(jù)腳上已經(jīng)有了內(nèi)部的上拉電阻，我們就不需要在外部再加。這樣不僅降低了成本，最大程度利用了Atmega16的強大功能，而且降低了電路的復(fù)雜性，使布線更加方便。 測溫部分 串口通信部分 程序下載部分 下位機的軟件設(shè)計系統(tǒng)模型如下PID/模糊控制器加熱執(zhí)行設(shè)備溫度輸出溫度輸入 下位機系統(tǒng)模型 DS18B20的溫度檢測與數(shù)字數(shù)據(jù)輸出全集成于一個芯片之上，從而抗干擾力更強。其一個工作周期可分為兩個部分，即溫度檢測和數(shù)據(jù)處理。在講解其工作流程之前有必要了解DS18B20的內(nèi)部存儲器資源。DS18B20共有三種形態(tài)的存儲器資源，