【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 及總線標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、圖形處理技術(shù)以及高速專用集成電路制造技術(shù)等，是建立在標(biāo)準(zhǔn)化、系列被測(cè)對(duì)象 用 戶 調(diào)理 采集 儀器驅(qū)動(dòng)程序 （ 機(jī) 機(jī)接口 ） 計(jì)算機(jī)及附件 （控制處理） 鍵盤顯示 用戶接口 （ 人 機(jī)接口 ） 檢測(cè) 激勵(lì) 讀 寫 軟件 14 化、模塊化、積木化的硬件與軟件平臺(tái)上的一個(gè)完全開放的系統(tǒng)。 溫 室大棚的虛擬儀器設(shè)計(jì)系統(tǒng) 溫室大棚的虛擬儀器設(shè)計(jì)分為 3 個(gè)部分，登 錄 部分、大棚序號(hào)顯示部分、各個(gè)大棚的溫度顯示報(bào)警控制部分 [12]。 登陸面板 登 錄 面板如圖 22 所示，框圖程序如圖 23 和圖 24 所示。 圖 22 登陸面板 Land the panel 如圖所示，如果輸入正確的用戶名和密碼，將進(jìn)入虛擬儀器溫室大棚溫度測(cè)控系統(tǒng)；如果輸入的用戶名和密碼錯(cuò)誤，將無法登陸虛擬儀器溫室大棚溫度測(cè)控系統(tǒng)。如過輸入用戶名和密碼后，不想進(jìn)入本系統(tǒng)，點(diǎn)取消鍵將退出本系統(tǒng)。 其框圖程序分為兩部分，結(jié)構(gòu) 為事件結(jié)構(gòu)，當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，點(diǎn)擊確定或取消，就能進(jìn)入或退出系統(tǒng)。事件結(jié)構(gòu)使 LabVIEW 具有了事件驅(qū)動(dòng)的能力，這些事件包括鼠標(biāo)事件（單擊、雙擊等）、鍵盤事件、選單事件、窗口事件（如關(guān)閉窗口）、對(duì)象的數(shù)值變化等。這給用戶的編程帶來了很大的方便。事件結(jié)構(gòu)由框架、超時(shí)端口、時(shí)間數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)、遞增 /遞減按鈕和選擇器標(biāo)簽組成。 事件結(jié)構(gòu)能夠響應(yīng)的事件有兩種類型：通告事件和過濾事件。通告事件通知 LabVIEW一個(gè)動(dòng)作發(fā)生，例如用戶改變了一個(gè)控件的值。過濾事件用來控制用戶界面的操作。當(dāng)沒 15 圖 23 登陸框圖程序 — 確定的框圖 程序 Land the block diagram procedure Procedure of block diagram confirmed 圖 24 登陸框圖的取消程序框圖 Land the cancellation procedure block diagram of the block diagram 有任何事件發(fā)生時(shí)，事件結(jié)構(gòu)就會(huì)處于休眠狀態(tài)，直到有一個(gè)或多個(gè)預(yù)先設(shè)定的事件發(fā)生時(shí)，事件結(jié)構(gòu)才會(huì)自動(dòng)蘇醒，并根據(jù)發(fā)生的事件執(zhí)行用戶預(yù)先設(shè)定的動(dòng)作。 事件結(jié)構(gòu) 的特點(diǎn)如下 : 1） 使用 Mechanical Action 屬性為 Latch 的布爾控件來觸發(fā)事件； 2） 在一個(gè)事件結(jié)構(gòu)中使用多個(gè)子框架處理相同事件 ； 3） 使用一個(gè)事件結(jié)構(gòu)子框架處理多個(gè)通告事件 ； 16 4） 使用一個(gè)事件結(jié)構(gòu)子框架處理多個(gè)過濾事件 ； 5） 使用事件結(jié)構(gòu)處理用于循環(huán)控制的布爾控件 ； 6） 使用事件與使用 Wait for Front Panel Activity 節(jié)點(diǎn)； 7） 事件結(jié)構(gòu)只響應(yīng)用戶交互操作引發(fā)的事件 ； 8） 避免在同一個(gè)循環(huán)中使用兩個(gè)事件結(jié)構(gòu)。 溫室大棚界面 其大棚界面前面板如圖 25 所示。其中一個(gè)大棚的子程序框圖程序如圖 26 所示。 當(dāng)大棚內(nèi)溫度 過高或過低時(shí)，大棚號(hào)會(huì)顯示出紅色，并出現(xiàn)“溫度報(bào)警”的字樣，這時(shí) ，點(diǎn)擊 1 號(hào)大棚，會(huì)出現(xiàn) 1 號(hào)大棚內(nèi)的子程序前面板，顯示溫度值等數(shù)據(jù)，具體介紹在后面給出。 2 號(hào)大棚的設(shè)計(jì)和一號(hào)大棚類似，不在介紹。 1 號(hào)大棚的程序框圖如圖 26 所示，“ OK”為布爾按鈕，其值為 1 和 0， 1 為真， 0 為假。通過設(shè)置，能改變按鈕的屬性?？驁D為選擇結(jié)構(gòu)的一種，其輸入為“ Ture”和“ False”兩種，當(dāng)輸入為 Ture 時(shí)，為真，顯示 Ture 框 架里的內(nèi)容，當(dāng)為“ False”時(shí)，顯示 False內(nèi)的內(nèi)容。圖中程序執(zhí)行的步驟為：當(dāng)按下按鈕時(shí)，其值為 Ture，程序執(zhí)行其內(nèi)容。在本框圖中， False 框架內(nèi)的內(nèi)容為空，忽略不計(jì)，所以沒有顯示。 圖 25 溫室大棚的前面板 Board in the front in the large canopy of the greenhouse 17 圖 26 1 號(hào)大棚的子程序框圖 Subprogram block diagram of the large canopy of the 1st 最基本的選擇結(jié)構(gòu)由選擇框架、選擇端口、選擇器標(biāo)簽，以及遞增 /遞減按鈕組成。選擇結(jié)構(gòu)比較靈活，輸入選擇端口中的外部控制條件的數(shù)據(jù)類型有 3 種可選：布爾型、數(shù)字 型和字符串型 [24]。 當(dāng)控制條件為布爾型時(shí)，選擇結(jié)構(gòu)的選擇器標(biāo)簽的值為 Ture 和 False 兩種，即有 Ture和 False 兩種選擇框架，這是系統(tǒng)的默認(rèn)的選擇框架類型 [13]。 當(dāng)控制條件為數(shù)字型時(shí)，選擇結(jié)構(gòu)的選擇器的選擇器標(biāo)簽的值為整數(shù) 0、 2 等， 選擇框架的個(gè)數(shù)可根據(jù)實(shí)際需要確定，在選擇框架的右鍵彈出選單可添加 選擇框架。 當(dāng)控制條件為字符串型時(shí)，選擇結(jié)構(gòu)的選擇器標(biāo)簽的值為由雙引號(hào)括起來的字符串，選擇框架的個(gè)數(shù)也是根據(jù)實(shí)際需要確定的。 但是，在使用選擇結(jié)構(gòu)時(shí)候，控制條件的 數(shù)據(jù)類型必須與選擇器標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)類型一致。二者如果不匹配，系統(tǒng)會(huì) 報(bào)錯(cuò)，同時(shí)，選擇器標(biāo)簽中的字體的顏色會(huì)變?yōu)榧t色 [8]。 在 VI 處于編輯狀態(tài)時(shí)，用鼠標(biāo)（對(duì)象操作工具狀態(tài)）單擊遞增 /遞減按鈕可將當(dāng)前的選擇框架切換到前一個(gè)或后一個(gè)選擇框架；用鼠標(biāo)單擊選擇器標(biāo)簽，可在下拉選單中選擇切換到任一個(gè)選擇框架。 選擇結(jié)構(gòu)有很多特點(diǎn)，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)外部數(shù)據(jù)連接到選擇框架上供其 內(nèi)節(jié)點(diǎn)使用時(shí)，選擇結(jié)構(gòu)的每一個(gè)子框架都能從該通道中獲得輸入的外部數(shù)據(jù)；當(dāng)選擇結(jié)構(gòu)內(nèi)部的數(shù)據(jù)需要通過框架通道送至外部時(shí)，必須在每一個(gè)子框架中都連接一個(gè)同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)到同一個(gè)框架通道上。 18 單個(gè)大棚的溫度測(cè)控系統(tǒng) 單個(gè)大棚的溫度測(cè)控系統(tǒng)前面板如圖 27 所示。下面分別敘述其個(gè)部分的功能。 1） 溫度實(shí)時(shí)圖 在虛擬儀器中，波形顯示控件主要分成兩大類，一類為事后記錄圖，或事后記錄波形控件；另一類稱為實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖，或?qū)崟r(shí)趨勢(shì)波形控件。這兩類控件都是用來對(duì)波形或圖形進(jìn)行顯示的，它們的區(qū)別在于兩者數(shù)據(jù)組織 方式及波形的刷新方式不同。對(duì)于事后記錄圖來說，它的基本數(shù)據(jù)類型為數(shù)組，也就是其顯示是將構(gòu)成數(shù)組的全部測(cè)量數(shù)據(jù)一次顯示完成的；而實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖則是實(shí)時(shí)顯示一個(gè) 或幾個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)，而且新接受數(shù)據(jù)點(diǎn)要接在原有波形的后面連續(xù)顯示。它 的基本數(shù)據(jù)類型是數(shù)據(jù)標(biāo)量，也可以是數(shù)組。即使是數(shù)組，實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖的方式也是連續(xù)不斷地一個(gè)數(shù)組接著一個(gè)數(shù)組顯示，而不是一次顯示完成。 實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖控件的輸入是一個(gè)雙精度浮點(diǎn)數(shù)。實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖控件一次可以接收一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，也可以接收一組數(shù)據(jù)。在實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖控件中，它的數(shù)據(jù)只不過是代表一條波形上的幾個(gè)點(diǎn)。在實(shí)時(shí) 趨勢(shì)圖控件內(nèi)，設(shè)置了一個(gè)顯示緩沖器，用來保存一部分歷史數(shù)據(jù)，并接收新數(shù)據(jù)。這個(gè)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)按照先進(jìn)先出的規(guī)則管理，它決定了該控件的最大顯示數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。在默認(rèn)情況下，這個(gè)緩沖的大小為 1KB，即最大的數(shù)據(jù)顯示長(zhǎng)度為 1024 個(gè)。實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖控件適合用在實(shí)時(shí)測(cè)量中的參數(shù)監(jiān)控。 在波形顯示控件中，可以對(duì)波形顯示進(jìn)行屬性設(shè)置，如調(diào)整 X、 Y 軸的坐標(biāo)，對(duì)波形進(jìn)行清空等，另外，還可以對(duì)圖形的外觀、數(shù)據(jù)格式和精度、線型、刻度、光標(biāo)進(jìn)行設(shè)置。在波形顯示控件中的工具可以對(duì)波形進(jìn)行自動(dòng)縮放、數(shù)字標(biāo)度設(shè)置、對(duì)圖形進(jìn)行拖動(dòng)等工具。 實(shí)時(shí) 趨勢(shì)圖除了具有上述功能外，還具有本身的特點(diǎn)。 a）數(shù)字顯示 實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖控件是以一次一個(gè)點(diǎn)或幾個(gè)點(diǎn)的方式來接收數(shù)據(jù)的 。在右鍵彈出選項(xiàng)中 ，有一個(gè)數(shù)字指示器，這個(gè)指示器直觀地顯示了最新顯示的一個(gè)數(shù)據(jù)的大小。如果有多條波形，則每條波形都可以有一個(gè)對(duì)應(yīng)的數(shù)字指示器。 b）滾動(dòng)條 實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖控件有一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。如果要顯示滾動(dòng)條，在右鍵彈出的選項(xiàng)中選取，當(dāng)這個(gè)選項(xiàng)有效時(shí)，實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖控件可以用一個(gè)滾動(dòng)條來查看緩沖區(qū)內(nèi)前后任何位置的一段數(shù)據(jù)波形。 c）波形刷新方式 19 圖 27 溫室大棚的溫度 測(cè)控系統(tǒng) The temperature of the large canopy of the greenhouse observes and controls the system 在實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖空間中， 有 3 中不同的波形刷新方式，可以刷新波形。 d） 多層圖 在默認(rèn)條件下，實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖控件將在相同的縱坐標(biāo)下顯示多條波形曲線。如果這些測(cè)量信號(hào)的大小范圍相差比較大或是顯示量綱不同，那么，在相同的縱 坐標(biāo)下，就可能出現(xiàn)信號(hào)顯示不匹配的情況。針對(duì)這種情況，實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖 控件專門提供了多層圖選項(xiàng)，允許不同信號(hào)在 不同的縱坐標(biāo)設(shè)置下顯示。當(dāng)選項(xiàng)有效時(shí)，每個(gè)波形的 Y 軸值就 可以單獨(dú)設(shè)置，但 X 軸的設(shè)置是共用的。 e） 歷史記錄長(zhǎng)度 該選項(xiàng)用于設(shè)置緩沖區(qū) 的大小，默認(rèn) 值為 1024 的浮點(diǎn)數(shù)。緩沖區(qū)越大，保留的歷史數(shù)據(jù)越多。但也要注意實(shí)際系統(tǒng)的物理內(nèi)存大小，否則將引起系統(tǒng)性能的下降。 2）時(shí)間顯示 在虛擬儀器語言中，有字符串節(jié)點(diǎn)，其中有時(shí)間字符串的格式化節(jié)點(diǎn)。在此節(jié)點(diǎn)中，輸入相應(yīng)的字符串，就能在前面板上顯示出當(dāng)前的時(shí)間。其前面板如圖 28 所示?？驁D程20 序如圖 29 所示。 在字符串節(jié)點(diǎn)中，包含以下集中用法： a） 字符串合并； 圖 28 時(shí)間顯示前面板 Board time showing in the front 圖 29 時(shí)間顯示框圖程序 Block diagram procedure of time showing b） 字符串分離； c） 子字符串的提?。? d） 時(shí)間字符串的格式化； e） 字符串的大小寫轉(zhuǎn)換； f） 數(shù)值與字符串的相互轉(zhuǎn)換； g) 字符串的比較； h) 字符串與 ASCII 碼值的轉(zhuǎn)換。 在此設(shè)計(jì)中，用到了 While 循環(huán)，下面介紹一下 While 循環(huán)。 當(dāng)循環(huán)次數(shù)不能預(yù)先確定時(shí)，就用到 While 循環(huán)。 While 循環(huán)也是虛擬儀器語言最基 21 本的結(jié)構(gòu)之一。 最基本的 While 循環(huán)由循環(huán)框架，重復(fù)端口，以及條件端口組成。 重復(fù)端口的初始值為 0，每次循環(huán)的遞增步長(zhǎng)為 1。但是， 在 LabVIEW 中，重復(fù)端口的初始值和步長(zhǎng)是固定不變的，如果要用到不同的初始值和步長(zhǎng)，可對(duì)重復(fù)端口產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)運(yùn)算。 條件端口用語控制循環(huán)是否繼續(xù)進(jìn)行，當(dāng)每一次循環(huán)結(jié)束 時(shí)，條件端口便會(huì)檢測(cè)通過數(shù)據(jù)連線輸入的布爾值，并根據(jù)輸入的布爾值和其使用狀態(tài)決定是否繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)。 While 循環(huán)執(zhí)行的是包含在循環(huán)框架中的程序，但循環(huán)次數(shù)卻是不固定的，只有當(dāng)滿足給定的條件時(shí)，才停止循環(huán)的執(zhí)行。 3）溫度顯示 在本系統(tǒng)中，能夠顯示當(dāng)前溫度值和溫度報(bào)警等功能。當(dāng)前溫度顯示由溫度計(jì)和數(shù)字輸出組成，能夠顯示出當(dāng)前大棚內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度值，能夠從溫度計(jì)和數(shù)字輸出（實(shí)時(shí)溫度值）讀出數(shù)據(jù)。 4）溫度管理 在溫度管理中，可以對(duì)大棚內(nèi)的溫度上下限進(jìn)行設(shè)置，然后把從傳感器送近來的溫度值和上下限進(jìn)行 比較，如果當(dāng)前溫度高于溫度上限，則溫度過高指示燈亮，如 果當(dāng)前溫度低于溫度下限，則溫度過低指示燈會(huì)亮。起結(jié)構(gòu)為比較結(jié)構(gòu) 和循環(huán)結(jié)構(gòu)。把當(dāng)前溫度和溫度上下限進(jìn)行比較，在把比較結(jié)果送到循環(huán)結(jié)構(gòu)的條件端口，當(dāng)條件滿足時(shí)，循環(huán)開始，執(zhí)行循環(huán)內(nèi)的程序；當(dāng)條件沒有滿足時(shí)，循環(huán)停止。兩個(gè)循環(huán)都不滿足時(shí)，溫度在上下限范圍內(nèi)，兩個(gè)指示燈都不亮。在循環(huán)內(nèi)部，把由循環(huán)框架送進(jìn)來的數(shù)據(jù)和溫度上下限進(jìn)行比較，得出應(yīng)該上升和下降的溫度。從而得知大棚內(nèi)溫度情況。 大棚內(nèi)溫度測(cè)控系統(tǒng)的部分框圖程序如圖 210 所示。 5）傳感器狀態(tài)信息 傳感器狀態(tài)信息是反映出大棚內(nèi)各個(gè)傳感器的狀態(tài)，如傳感器出現(xiàn)故障，歷史傳感器的數(shù)據(jù)等，通過此面板，可以看出大棚內(nèi)傳感器是否正常工作。如出現(xiàn)故障，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并進(jìn)行處理。 6）各個(gè)按鈕的作用 a) 設(shè)置 此按鈕作用是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，初始化，如設(shè)置溫度上下限等。 b) 數(shù)據(jù)刷新 此按鈕用來刷新數(shù)據(jù)，把溫度實(shí)時(shí)圖的圖像刷新，在程序運(yùn)行過程中，如果點(diǎn)此22 圖 210 溫室大棚溫度測(cè)控系統(tǒng)的部分框圖程序 The temperature o