【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 致謝 ................................................................................................................................................ 18 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................................... 19 附錄 A1 溫度控制器前面板 .............................................................................................................. 20 附錄 A2 溫度控制器程序框 圖 .......................................................................................................... 21 . . 1 設(shè)計(jì)任務(wù)描述 設(shè)計(jì)題目 基于 LabView 的溫度控制器的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)目的 1）掌握 LabView 的使用方法。 2）了解數(shù)據(jù)采集儀的工作原理。 基本要求 1）掌握 NIDAQ 使用方法。 2）了解溫度測(cè)量以及控制方法。 3）設(shè)定溫度，測(cè)量及顯示溫度，繪出溫度曲線， PWM 方式控制溫度。 2 設(shè)計(jì)思路 . . 我們的課設(shè)題目是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù) 采集，就是將被測(cè)對(duì)象的各種參量（物理量，化學(xué)量，生物量等） 通過各種傳感器做適當(dāng)轉(zhuǎn)化后，再經(jīng)信號(hào)調(diào)理，采集，編碼，傳輸?shù)炔襟E送到控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或記錄的過程控制器一般由計(jì)算機(jī)承擔(dān)。計(jì)算機(jī)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，它對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理。 一套完整的信號(hào)采集系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包括如下幾部分： 圖 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由傳感器，信號(hào)調(diào)理，和數(shù)據(jù)采集卡組成（通常集成模擬多路開關(guān)，程控放大 器，采 /保持器、定時(shí)器、 A/D 轉(zhuǎn)換器及 D/A 轉(zhuǎn)換器）計(jì)算機(jī)及外設(shè)等部分組成。其中，傳感器是將被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成可用電信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換原件，由于傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)不可能直接輸入到 PC，必須進(jìn)過調(diào)理才能被數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)精確，無誤的采集。信號(hào)調(diào)理就是將傳感器輸出地電信號(hào)進(jìn)行放大，隔離，濾波等，以便數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，一般而言，信號(hào)調(diào)理是計(jì)算機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不可缺少的一部分。 傳感器是接收信號(hào)的裝置，信號(hào)調(diào)理是把接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能夠處理的電信號(hào)，主要包括放大、隔離、濾波、激勵(lì)和線性化。其中濾波是信號(hào) 調(diào)理電路的重中之重，數(shù)據(jù)采集卡是本次設(shè)計(jì)中用到的主要硬件，它有單通道和多通道數(shù)據(jù)采集功能，計(jì)數(shù)器和定時(shí)器的應(yīng)用，本次設(shè)計(jì)我們的要求是通過多通道采集數(shù)據(jù)，因此我們用到了數(shù)據(jù)采集卡的模擬輸入功能。該數(shù)據(jù)采集卡提供的電壓是 0 到 5 伏直流電壓，因此我們可以采集一路直流信號(hào)，另一路我們用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器來模擬一個(gè)交流信號(hào)，但是鑒于工頻 50HZ 的電源干擾，我選擇用 0 到 5 伏的直流信號(hào)通過擴(kuò)大它的倍數(shù)來模擬溫度信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)采集，因?yàn)楦蓴_很大，因此我選擇了低通濾波器，截止頻率為 40HZ。通過 EXCEL實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 功能。這就是整個(gè)設(shè)計(jì)的大體思路！ 3 系統(tǒng)方框圖 被測(cè)物理量 傳感器 計(jì)算機(jī) 數(shù)據(jù)采集卡 信號(hào)調(diào)理 開始 . . Y Y N N 圖 31 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 4 各部分軟件程序設(shè)計(jì) 前面板的設(shè)計(jì) 結(jié)束 直流電壓信號(hào)采集 濾波 溫度信號(hào)采集 濾波 存儲(chǔ) 存儲(chǔ) 存在干擾 存在干擾 . . 前面板是用戶接口 ， 即 交互式界面 ， 用于用戶向程序中輸入各種控制參數(shù)和觀察輸出量 ， 在前面板中 ， 使用了各種仿真圖標(biāo) ， 如開關(guān)、旋鈕等 ， 并以數(shù)字或?qū)崟r(shí)趨勢(shì)圖等各種形式的輸出測(cè)試結(jié)果來模擬真實(shí)儀器的面板。 前面板的設(shè)計(jì) ， 充分發(fā)揮了 LabVIEW的特長(zhǎng) ,即建立了友好的人機(jī)操作界面 ， 是虛擬信號(hào)發(fā)生器的最上層。在使用中通過鼠標(biāo)和鍵盤操作設(shè)定信號(hào)的相關(guān)參數(shù)。 本次溫度控制器的前面板主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成 :溫度計(jì)，報(bào)警燈，輸入 /輸出控件，波形圖表 。此外，為了使設(shè)計(jì)的儀器更加形象、美觀，還增加了許多修飾性的元件如面板上的邊框，設(shè)計(jì)題目，生產(chǎn)公司，改變字 體顏色等。盡量與真實(shí)儀器的使用界面相一致。 啟動(dòng) ，在啟動(dòng)界面上選擇新建 VI，創(chuàng)建一個(gè)新 VI，然后按下面的步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （ 1） 在控件選板的【經(jīng)典】→【經(jīng)典數(shù)值】面板上選擇 “溫度計(jì)”控件，放置到前面版設(shè)計(jì)窗口的合適位置。 （ 2） 在控制選板的【經(jīng)典】→【經(jīng)典波形】子選板中選擇【波形圖】控件，放置到前面板設(shè)計(jì)窗口的合適位置。 （ 3）在控制選板的【經(jīng)典】→【經(jīng)典Ｉ／Ｏ】子選板中選擇兩個(gè)【波形】控件，放置到前面板設(shè)計(jì)窗口的合適位置。然后，用鼠標(biāo)右鍵單擊該控件，在彈出的快捷菜單中外觀選項(xiàng)中“標(biāo)簽 ”選擇可見，分別為“通道一波形數(shù)據(jù)”、“通道二波形數(shù)據(jù)”。 （ 4）在控制選板的【經(jīng)典】→【經(jīng)典布爾】子選板中選擇“圓形按鈕”控件，放置到前面板設(shè)計(jì)窗口的合適位置。然后，用鼠標(biāo)右鍵單擊該控件，在彈出的快捷菜單中，標(biāo)簽改為“濾波開關(guān)”。 （ 5） 在控件選板的【新式】→【修飾】 子選板中選擇“標(biāo)簽”控件，放置到前面板設(shè)計(jì)窗口的合適位置，并輸入文本“基于 LABVIEW數(shù)據(jù)采集卡的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。 （ 6） 在控件選板的【新式】→【修飾】 子選板中選擇“平面凹框”控件，放置到前面板設(shè)計(jì)窗口的合適位置，并設(shè)置合適的大小。 完成以上 6個(gè)步驟后的虛擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前面版如圖 。 . . 圖 數(shù)據(jù)采集前面板 程序框圖的設(shè)計(jì) 外部信號(hào)的輸入及顯示 因?yàn)楸敬握n程設(shè)計(jì)時(shí)間緊促，因此我們沒用傳感器接收外部非電信號(hào)，而是用 0 到 5伏直流電壓來模擬外部檢測(cè)到的信號(hào)，并將其連接至模擬信號(hào)輸入端。 0 到 5 伏直流電壓作為我們要采集的第一路信號(hào)，我們還要采集第二路，因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)采集。我們可利用資源有限，因此第二路我用 0 到 5 伏直流電壓擴(kuò)大20 倍來模擬溫度信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)的采集。 多通道顯示程序框 圖的設(shè)計(jì)步驟如下： 首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè) DAQ 助手， 在流程圖設(shè)計(jì)窗口中打開【 函數(shù)】 模塊 ,執(zhí)行 以下步驟： 【 函數(shù)】 → 【 express】 → 【 DAQ 助手】 調(diào)入 DAQ 后，用右鍵單擊調(diào)入的“ DAQ 助手”，選擇【屬性】選項(xiàng)，就會(huì)出現(xiàn)如圖 所示。在 生成信號(hào)中選擇【模擬輸出】 →【電壓】輸出，選擇通道 a1