【導(dǎo)讀】指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和。包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。說(shuō)明并表示了謝意。的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢。獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的。法律后果由本人承擔(dān)。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。因穩(wěn)態(tài)的溫度對(duì)測(cè)試的影響。測(cè)試組件時(shí)環(huán)境溫度要求在25℃。利用虛擬儀器技術(shù)，硬件和軟件兩個(gè)方面對(duì)系統(tǒng)整體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。首先介紹了太陽(yáng)能電。池發(fā)電的原理以及數(shù)據(jù)采集卡的選擇。選用NI公司的LabVIEW軟件控制數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)。對(duì)光伏電池電壓、電流數(shù)據(jù)的采集、顯示及存儲(chǔ)等功能，并對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。最后對(duì)自己所設(shè)計(jì)出來(lái)的界面。圖像、功率曲線，進(jìn)而找到最佳功率點(diǎn)。

　　

【正文】 LabVIEW程序的創(chuàng)建、設(shè)計(jì)和調(diào)試具有重要的作用。 (1) 工具模板 (Tools Palette) 具模板如圖 37所示，該模板包含各種用于創(chuàng)建、修改 LabVIEW中的對(duì)象，并可對(duì)VI程序進(jìn)行調(diào)試。一般在啟動(dòng) LabVIEW時(shí)，該模板就會(huì)出現(xiàn)，如果該模板沒(méi)有出現(xiàn)，則可以在 Windows菜單下選擇 Show Tools Palette命令以顯示該模板。當(dāng)從模板內(nèi)。選擇了任一種工具后，鼠標(biāo)箭頭就會(huì)變成該工具相應(yīng)的形狀 圖 37 工具模板 當(dāng)從 Windows菜單下選擇了 Show HelpWindow功能后，把工具模板內(nèi)選定的任種工具光標(biāo)放在流程圖程序的子程序 (SubVI)或圖標(biāo)上，就會(huì)顯示相應(yīng)的幫助信息。 (2) 控制模板 (Controls Palette) 該模板用來(lái)給前面板設(shè)置各種所 需的控制量 (Controls)和顯示量 (Indicators)，主要用來(lái)創(chuàng)建前面板中的對(duì)象，構(gòu)建程序的界面。每個(gè)圖標(biāo)代表一類(lèi)子模板。如果控制模板不顯示，可以用城 Windows菜單的 Show Controls Palette功能打開(kāi)它，也可以在前面板的空白處，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，以彈出控制模板，如圖 38所示。 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程 21 圖 38 控件模版 控件模板本次論文用到的包括如下所示的一些子模板。子模板中包括的對(duì)象，在功能方面用文字簡(jiǎn)要介紹，如表 31所示。 表 31 控件面板的圖標(biāo)、名稱(chēng)及功能 圖標(biāo) 子模板名稱(chēng) 功能 1 Numeric(數(shù)值量 ) 數(shù)值的控制和顯示。包含數(shù)字式、指針式 顯示表盤(pán)及各種輸入框。 2 Boolean(布爾量 ) 邏輯數(shù)值的控制和顯示。包含各種布爾開(kāi) 關(guān)、按鈕以及指示燈等。 3 Stringamp。Path(字符串和路徑 ) 字符串和路徑的控制和顯示。 4 Arrayamp。Cluste( 數(shù)組和簇 ) 數(shù)組和簇的控制和顯示。 5 Listamp。Table( 列表和表格 ) 列表和表格的控制和顯示 6 Graph(圖形顯示 ) 顯示數(shù)據(jù)結(jié)果的趨勢(shì)圖和曲線圖。 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程 22 續(xù)表 31 7 Ringamp。Enum〔環(huán)與枚舉 ) 環(huán)與枚舉的控制和顯示。 8 vo(輸入 /輸出功能 ) 輸入 /輸出功能。于操作 OLE， ActiveX等功能。 (3) 函數(shù)模板 (Functions Palette) 函數(shù)模板是創(chuàng)建流程圖程序的工具，包含了編寫(xiě)程序的過(guò)程中會(huì)用到的函數(shù)和 VI程序，主要用于構(gòu)建后面板的對(duì)象。該模板上的每一個(gè)頂層圖標(biāo)都表示一個(gè)子模板。若函數(shù)模板不出現(xiàn)，則可以用 Windows菜單下的 Show Functions Palette功能打開(kāi)它，也可以在流程圖程序窗口的空白處點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵以彈出 功能模板。函數(shù)模板如圖 39所示。 圖 39 函數(shù)面板及其子面板 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程 23 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和測(cè)試中軟件設(shè)計(jì)的層次結(jié)構(gòu) 測(cè)試系統(tǒng)軟件至上而下分為頂層應(yīng)用程序，中層功能模塊，以及底層的驅(qū)動(dòng)程序和開(kāi)發(fā)環(huán)境支持三個(gè)層次。 底層驅(qū)動(dòng)程序接口是由軟硬件廠商提供的，包括 LabVIEW圖形化編程環(huán)境和板卡的驅(qū)動(dòng)程序。中層的功能模塊是在 LabVIEW環(huán)境下編程實(shí)現(xiàn)的子程序集，包括對(duì)板卡編程實(shí)現(xiàn)的測(cè)量模塊、對(duì)數(shù)據(jù)的處理分析模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用模塊及存儲(chǔ)顯示模塊等。頂層應(yīng)用程序是最終提供給 用戶(hù)使用的具有完善測(cè)試界面和配置界面的應(yīng)用程序。對(duì)于論文所設(shè)計(jì)的性能測(cè)試系統(tǒng)，軟件編程所采用的是按照模塊化設(shè)計(jì)，層次調(diào)用、結(jié)構(gòu)化的思想，把任務(wù)分解為一系列任務(wù)，每一項(xiàng)任務(wù)還可以分解為更多項(xiàng)小任務(wù)，然后將其組合來(lái)完成更大的任務(wù)。因此，在 LabVIEW軟件平臺(tái)中具體表現(xiàn)為“從上至下”的設(shè)計(jì)，程序中的“底層”就是一個(gè)個(gè) VI，當(dāng)設(shè)計(jì)編好一個(gè) VI，你可以把它當(dāng)作一個(gè) SubVI在比它更高的層中使用，而且這種層次是沒(méi)有限制的，一個(gè)個(gè)的 VI構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)程序的總體。 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和測(cè)試中軟件設(shè)計(jì)的程序結(jié)構(gòu) 軟件的程序結(jié)構(gòu)是一種程序流程控制節(jié)點(diǎn)，它們放置在程序框圖中，外形一般是一個(gè)大小可以縮放的邊框，當(dāng)它與其他節(jié)點(diǎn)的連線由數(shù)據(jù)傳遞過(guò)來(lái)時(shí)，邊框內(nèi)的一段代碼或者反復(fù)執(zhí)行，或者有條件執(zhí)行，或者按照一定順序執(zhí)行，下面來(lái)介紹在本文研究的性能測(cè)試系統(tǒng)中控制程序運(yùn)行的幾種常用結(jié)構(gòu)。 (1) Case結(jié)構(gòu) 一般測(cè)試系統(tǒng)分析功能都比較多，需要用合適的算法判定程序在各個(gè)時(shí)刻應(yīng)該運(yùn)行哪種分析功能。這種情況一般采用 LabVIEW的布爾控件控制 Case結(jié)構(gòu)，使每種分析形式對(duì)應(yīng)于一個(gè)布爾控件，從而構(gòu)成一系列的 Case結(jié)構(gòu)。但是在 Case結(jié) 構(gòu)過(guò)多的情況下，將會(huì)在很大程度上影響系統(tǒng)的速度。這是因?yàn)?LabVIEW的運(yùn)行機(jī)制是多線程并行的，如果直接利用布爾控件控制，運(yùn)行中每次循環(huán)都要對(duì)所有布爾控件判定之后才能確定程序的分支流程，所需時(shí)間較長(zhǎng)，所以運(yùn)行速度慢。為了提高運(yùn)行速度，將原來(lái)的多個(gè)Case結(jié)構(gòu)合并為一個(gè)，合并后 Case結(jié)構(gòu)的輸入值不再是單一的布爾控件，而變成改進(jìn)后的輸入值。 圖 310 Case結(jié)構(gòu)輸入 16運(yùn)行真分支時(shí)的顯示結(jié)果 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程 24 圖 311 Case結(jié)構(gòu)輸入 3運(yùn)行假分支時(shí)的顯示結(jié)果 圖 312 Case結(jié)構(gòu)假分支 圖 313 case結(jié)構(gòu)真分支 本 VI中用到的對(duì)話框單按鈕的用法： 圖 314 對(duì)話框按鈕引腳 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程 25 單按鈕對(duì)話框 ： 顯示包含一條消息和一個(gè)按鈕的對(duì)話框 。 消息是對(duì)話框中顯示的文本。 按鈕名稱(chēng)是對(duì)話框按鈕的名稱(chēng)。默認(rèn)值為確定。 真單擊按鈕時(shí)值為 TRUE。 (2) While循環(huán)結(jié)構(gòu) While循環(huán)條件循環(huán)結(jié)構(gòu)是一種無(wú)限循環(huán)結(jié)構(gòu)，只要條件滿(mǎn)足，它就可以一直循環(huán)運(yùn)行下去。 While循環(huán)可以反復(fù)執(zhí)行循環(huán)體的程序，直至到達(dá)某個(gè)邊界條件。它類(lèi)似于普通編程語(yǔ)言中的 Do循環(huán)。 While循環(huán)的框圖是一個(gè)大小可變的方框，用 于執(zhí)行框中的程序，直到條件端子接收到的布爾值為 FALSE。如圖 31 316所示。 圖 315 While循環(huán)應(yīng)用的前面板圖 圖 316 While循環(huán)應(yīng)用的程序框圖 (3) For循環(huán)結(jié)構(gòu) For循環(huán)結(jié)構(gòu)在程序設(shè)計(jì)時(shí)， For循環(huán)一般用于循環(huán)次數(shù)已知的情況。 For循環(huán)將把它的框圖中的程序執(zhí)行指定的次數(shù)， For循環(huán)具有下面這兩個(gè)端子： N，計(jì) 數(shù)端子（輸入端子） — 用于指定循環(huán)執(zhí)行的次數(shù)； i，周 期端子（輸出端子） — 含有循環(huán)已經(jīng)執(zhí)行的次數(shù)。 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程 26 圖 317 For循環(huán)的簡(jiǎn)單應(yīng)用前面板圖 圖 318 For循環(huán)的簡(jiǎn)單應(yīng)用程序框圖 (4) 基本函數(shù)發(fā)生器 優(yōu)點(diǎn)： ① 任意波可實(shí)現(xiàn)公式輸入； ② 信號(hào)頻率、幅度、相位、偏移量可調(diào)可控； ③ 方波占空比可調(diào)； ④ 噪聲任意可加、創(chuàng)建友好界面、信號(hào)波形顯示； ⑤ 輸出頻譜特性； 用法： 根據(jù)信號(hào)類(lèi)型，創(chuàng)建一個(gè)輸出波形。 圖 319 基本函數(shù)發(fā)生器 引腳 偏移量指定信號(hào)的直流偏移量。默認(rèn)值為 。 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程 27 重置信號(hào)如值為 TRUE，相位將被重置為相位控件的值，時(shí)間標(biāo)識(shí)將被重置為 0。默認(rèn)值為 FALSE。 信號(hào)類(lèi)型是要生成的波形的類(lèi)型 表 32 0 Sine Wave （ 默認(rèn)） 1 Triangle Wave 2 Square Wave 3 Sawtooth Wave 頻率是波形頻率，以赫茲為單位。默認(rèn)值為 10。 幅值是波形的幅值。幅值也是峰值電壓。默認(rèn)值為 。 相位是波形的初始相位，以度為單位。默認(rèn)值為 0。如重置信號(hào)的值為 FALSE， VI將忽略相位。 錯(cuò)誤輸入表明 VI或函數(shù)運(yùn)行前發(fā)生的錯(cuò)誤。默認(rèn)值為無(wú)錯(cuò)誤。如錯(cuò)誤發(fā)生在 VI或函數(shù)運(yùn)行之前， VI或函數(shù)將把錯(cuò)誤輸入值傳遞至錯(cuò)誤輸出。如在 VI或函數(shù)運(yùn)行前沒(méi)有發(fā)生錯(cuò)誤， VI或函數(shù)將正常運(yùn)行。如在 VI或函數(shù)運(yùn)行時(shí)發(fā)生錯(cuò) 誤， VI或函數(shù)將正常運(yùn)行并在錯(cuò)誤輸出中設(shè)置自身的錯(cuò)誤狀態(tài)。 簡(jiǎn)易錯(cuò)誤處理器 或 通用錯(cuò)誤處理器 VI可用于顯示錯(cuò)誤代碼的說(shuō)明信息。錯(cuò)誤輸入和錯(cuò)誤輸出用于檢查錯(cuò)誤并 VI或函數(shù)運(yùn)行前已發(fā)生錯(cuò)誤，值為 FALSE（勾）時(shí)表示警告或無(wú)錯(cuò)誤。默認(rèn)值為 FALSE。 代碼是錯(cuò)誤或警告代碼。默認(rèn)值為 0。如狀態(tài)的值為 TRUE，代碼將為非零 錯(cuò)誤代碼 。如狀態(tài)的值為 FALSE，代碼將為 0或警告代碼。 源表示錯(cuò)誤或警告的源，大多數(shù)情況下表示出現(xiàn)錯(cuò)誤或警告的 VI或函數(shù)名。默認(rèn)值為空字符串。 采樣信息包含采樣信息 ： Fs是每秒采樣率。默認(rèn)值為 1000。 s是波形的采樣數(shù)。默認(rèn)值為 1000。 方波占空比是方波在一個(gè)周期內(nèi)高電平所占時(shí)間的百分比。僅當(dāng)信號(hào)類(lèi)型是方波時(shí)， VI使用該參數(shù)。默認(rèn)值為 50。 信號(hào)輸出是生成的波形。 相位輸出是 波形的相位，以度為單位。 錯(cuò)誤輸出包含錯(cuò)誤信息。如錯(cuò)誤輸入表明在 VI或函數(shù)運(yùn)行前已發(fā)生錯(cuò)誤，錯(cuò)誤輸出將包含相同的錯(cuò)誤信息。否則，表明 VI或函數(shù)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤狀態(tài)。右鍵單擊錯(cuò)誤輸光伏電池板數(shù)據(jù)采集和測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程 28 出的前面板顯示控件，從快捷菜單中選擇解釋錯(cuò)誤可獲取更多關(guān)于該錯(cuò)誤的信息。 狀態(tài)的值為 TRUE（叉）時(shí)表示錯(cuò)誤，的值為 FALSE（勾）時(shí)表示警告或無(wú)錯(cuò)誤。 代碼是錯(cuò)誤或警告代碼。如狀態(tài)的值為 TRUE，代碼將為非零 錯(cuò)誤代碼 。如狀態(tài)的值 為 FALSE，代碼將為 0或警告代碼。 源表示錯(cuò)誤或警告的源，大多數(shù)情況下表示出現(xiàn)錯(cuò)誤或警告的 VI或函數(shù)名。 （ 5） XY圖的介紹： XY圖也是波形圖的一種，它需要同時(shí)輸入 X軸和 Y軸的數(shù)據(jù)， X， Y之間相互聯(lián)系不要求 X坐標(biāo)等間距，且能通過(guò)編程能方便地繪制任意曲線。其圖形如圖 320所示： 圖 320 XY圖引腳 （ 6）創(chuàng)建 XY圖介紹 圖 321 創(chuàng)建 XY圖引腳 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程 29 圖 322 創(chuàng)建 XY圖引腳定義 (7) 波形圖介紹： 圖 323 波形圖引腳及用法 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和性能測(cè)試系統(tǒng)的軟件界面設(shè)計(jì)及流程 30 4 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和性能測(cè)試系統(tǒng)的軟件界 面設(shè)計(jì)及流程 軟件界面設(shè)計(jì)思想 由于受時(shí)間、資金等因素的限制，對(duì)光伏電池板電壓、電流的數(shù)據(jù)采集及溫度、面積等參數(shù)的測(cè)量并沒(méi)有真正的實(shí)現(xiàn)，在本虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)中運(yùn)用仿真信號(hào) VI模擬電壓、電流信號(hào)，用布爾變量模擬獲取溫度、面積等測(cè)量參數(shù)進(jìn)行仿真。 本虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)采用 ，利用 LabVIEW強(qiáng)大的圖形化界面功能，快速地編制友好的用戶(hù)界面。在系統(tǒng)的編制中采用了結(jié)構(gòu)化和模塊化的編程思想。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，即是要求自頂而下的把軟件從整體到局部進(jìn)行層層細(xì)分，分析各個(gè)任務(wù)的細(xì)節(jié)，以及 相互之間的關(guān)系。模塊化設(shè)計(jì)手段，即要求進(jìn)行具體編程的過(guò)程中，按照層次結(jié)構(gòu)，對(duì)每個(gè)獨(dú)立的任務(wù)編制相應(yīng)獨(dú)立的程序模塊，根據(jù)主程序任務(wù)的需要，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)用。確定了軟件系統(tǒng)的功能和任務(wù)劃分后，可以設(shè)計(jì)出主要程序結(jié)構(gòu)和程序流程圖，明確各個(gè)功能模塊的劃分，在定義的公用數(shù)據(jù)接口上，進(jìn)行各模塊的編程。這樣使程序有條理，容易修改和維護(hù)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以分為三部分： (1) 首先創(chuàng)建前面板：前面板是用戶(hù)操作的面板，它使用戶(hù)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的執(zhí)行，而且用戶(hù)能觀察到的也是前面板，所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際中的儀器面板以及該儀器所要實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)設(shè) 計(jì)前面板。前面板中主要是實(shí)現(xiàn)輸入和顯示功能。利用工具模板來(lái)添加開(kāi)關(guān)、按鈕、數(shù)字顯示、圖表等輸入控制器和輸出指示器?？刂破魇褂脩?hù)可以輸入數(shù)據(jù)到程序，而指示器則用來(lái)顯示程序產(chǎn)生的數(shù)值。 (2) 框圖程序的設(shè)計(jì)：框圖程序相當(dāng)于源代碼，只有在創(chuàng)建了框圖程序以后該程序才能真正運(yùn)行起來(lái)，實(shí)現(xiàn)功能。所以在前面板設(shè)計(jì)好以后，根據(jù)各個(gè)框圖之間的關(guān)系以及對(duì)數(shù)據(jù)的處理方法等設(shè)計(jì)框圖程序。對(duì)框圖程序的設(shè)計(jì)主要是對(duì)節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)端口和連線的設(shè)計(jì)。 (3) 程序的調(diào)試：在前面板以及程序框圖設(shè)計(jì)好以后，程序執(zhí)行過(guò)程中可能會(huì)遇到錯(cuò)誤，程序不能 正常運(yùn)行，因此要對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。首先查找錯(cuò)誤，如果一個(gè) VI程序存在語(yǔ)法錯(cuò)誤，程序是不能執(zhí)行的，運(yùn)行按鈕會(huì)變成一個(gè)折斷的箭頭。點(diǎn)擊這個(gè)按鈕， LabVIEW會(huì)彈出錯(cuò)誤列表窗口，雙擊錯(cuò)誤列表，則出錯(cuò)的對(duì)象就會(huì)以高亮顯示出來(lái)，這樣就便于修改。 本檢測(cè)系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法，各功能模塊以 LabVlEW子 VI的形式實(shí)現(xiàn)，檢測(cè)系統(tǒng)的基本流程圖如下圖 41所示： 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和性能測(cè)試系統(tǒng)的軟件界面設(shè)計(jì)及流程 31