【導讀】指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和。包含我為獲得及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。說明并表示了謝意。的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績热荨：纹渌麄€人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢。獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的。法律后果由本人承擔。涉密論文按學校規(guī)定處理。因穩(wěn)態(tài)的溫度對測試的影響。測試組件時環(huán)境溫度要求在25℃。利用虛擬儀器技術，硬件和軟件兩個方面對系統(tǒng)整體的實現(xiàn)過程進行了詳細的介紹。首先介紹了太陽能電。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)采集卡實現(xiàn)。對光伏電池電壓、電流數(shù)據(jù)的采集、顯示及存儲等功能，并對所測數(shù)據(jù)進行分析處理。最后對自己所設計出來的界面。圖像、功率曲線，進而找到最佳功率點。

　　

【正文】 LabVIEW程序的創(chuàng)建、設計和調試具有重要的作用。 (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中的對象，并可對VI程序進行調試。一般在啟動 LabVIEW時，該模板就會出現(xiàn)，如果該模板沒有出現(xiàn)，則可以在 Windows菜單下選擇 Show Tools Palette命令以顯示該模板。當從模板內。選擇了任一種工具后，鼠標箭頭就會變成該工具相應的形狀 圖 37 工具模板 當從 Windows菜單下選擇了 Show HelpWindow功能后，把工具模板內選定的任種工具光標放在流程圖程序的子程序 (SubVI)或圖標上，就會顯示相應的幫助信息。 (2) 控制模板 (Controls Palette) 該模板用來給前面板設置各種所 需的控制量 (Controls)和顯示量 (Indicators)，主要用來創(chuàng)建前面板中的對象，構建程序的界面。每個圖標代表一類子模板。如果控制模板不顯示，可以用城 Windows菜單的 Show Controls Palette功能打開它，也可以在前面板的空白處，點擊鼠標右鍵，以彈出控制模板，如圖 38所示。 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和測試系統(tǒng)開發(fā)設計過程 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。子模板中包括的對象，在功能方面用文字簡要介紹，如表 31所示。 表 31 控件面板的圖標、名稱及功能 圖標 子模板名稱 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 關、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)結果的趨勢圖和曲線圖。 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和測試系統(tǒng)開發(fā)設計過程 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，包含了編寫程序的過程中會用到的函數(shù)和 VI程序，主要用于構建后面板的對象。該模板上的每一個頂層圖標都表示一個子模板。若函數(shù)模板不出現(xiàn)，則可以用 Windows菜單下的 Show Functions Palette功能打開它，也可以在流程圖程序窗口的空白處點擊鼠標右鍵以彈出 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)采集和測試系統(tǒng)開發(fā)設計過程 23 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和測試中軟件設計的層次結構 測試系統(tǒng)軟件至上而下分為頂層應用程序，中層功能模塊，以及底層的驅動程序和開發(fā)環(huán)境支持三個層次。 底層驅動程序接口是由軟硬件廠商提供的，包括 LabVIEW圖形化編程環(huán)境和板卡的驅動程序。中層的功能模塊是在 LabVIEW環(huán)境下編程實現(xiàn)的子程序集，包括對板卡編程實現(xiàn)的測量模塊、對數(shù)據(jù)的處理分析模塊、數(shù)據(jù)庫調用模塊及存儲顯示模塊等。頂層應用程序是最終提供給 用戶使用的具有完善測試界面和配置界面的應用程序。對于論文所設計的性能測試系統(tǒng)，軟件編程所采用的是按照模塊化設計，層次調用、結構化的思想，把任務分解為一系列任務，每一項任務還可以分解為更多項小任務，然后將其組合來完成更大的任務。因此，在 LabVIEW軟件平臺中具體表現(xiàn)為“從上至下”的設計，程序中的“底層”就是一個個 VI，當設計編好一個 VI，你可以把它當作一個 SubVI在比它更高的層中使用，而且這種層次是沒有限制的，一個個的 VI構成整個系統(tǒng)程序的總體。 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和測試中軟件設計的程序結構 軟件的程序結構是一種程序流程控制節(jié)點，它們放置在程序框圖中，外形一般是一個大小可以縮放的邊框，當它與其他節(jié)點的連線由數(shù)據(jù)傳遞過來時，邊框內的一段代碼或者反復執(zhí)行，或者有條件執(zhí)行，或者按照一定順序執(zhí)行，下面來介紹在本文研究的性能測試系統(tǒng)中控制程序運行的幾種常用結構。 (1) Case結構 一般測試系統(tǒng)分析功能都比較多，需要用合適的算法判定程序在各個時刻應該運行哪種分析功能。這種情況一般采用 LabVIEW的布爾控件控制 Case結構，使每種分析形式對應于一個布爾控件，從而構成一系列的 Case結構。但是在 Case結 構過多的情況下，將會在很大程度上影響系統(tǒng)的速度。這是因為 LabVIEW的運行機制是多線程并行的，如果直接利用布爾控件控制，運行中每次循環(huán)都要對所有布爾控件判定之后才能確定程序的分支流程，所需時間較長，所以運行速度慢。為了提高運行速度，將原來的多個Case結構合并為一個，合并后 Case結構的輸入值不再是單一的布爾控件，而變成改進后的輸入值。 圖 310 Case結構輸入 16運行真分支時的顯示結果 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和測試系統(tǒng)開發(fā)設計過程 24 圖 311 Case結構輸入 3運行假分支時的顯示結果 圖 312 Case結構假分支 圖 313 case結構真分支 本 VI中用到的對話框單按鈕的用法： 圖 314 對話框按鈕引腳 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和測試系統(tǒng)開發(fā)設計過程 25 單按鈕對話框 ： 顯示包含一條消息和一個按鈕的對話框 。 消息是對話框中顯示的文本。 按鈕名稱是對話框按鈕的名稱。默認值為確定。 真單擊按鈕時值為 TRUE。 (2) While循環(huán)結構 While循環(huán)條件循環(huán)結構是一種無限循環(huán)結構，只要條件滿足，它就可以一直循環(huán)運行下去。 While循環(huán)可以反復執(zhí)行循環(huán)體的程序，直至到達某個邊界條件。它類似于普通編程語言中的 Do循環(huán)。 While循環(huán)的框圖是一個大小可變的方框，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)應用的前面板圖 圖 316 While循環(huán)應用的程序框圖 (3) For循環(huán)結構 For循環(huán)結構在程序設計時， 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)具有下面這兩個端子： N，計 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)采集和測試系統(tǒng)開發(fā)設計過程 26 圖 317 For循環(huán)的簡單應用前面板圖 圖 318 For循環(huán)的簡單應用程序框圖 (4) 基本函數(shù)發(fā)生器 優(yōu)點： ① 任意波可實現(xiàn)公式輸入； ② 信號頻率、幅度、相位、偏移量可調可控； ③ 方波占空比可調； ④ 噪聲任意可加、創(chuàng)建友好界面、信號波形顯示； ⑤ 輸出頻譜特性； 用法： 根據(jù)信號類型，創(chuàng)建一個輸出波形。 圖 319 基本函數(shù)發(fā)生器 引腳 偏移量指定信號的直流偏移量。默認值為 。 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和測試系統(tǒng)開發(fā)設計過程 27 重置信號如值為 TRUE，相位將被重置為相位控件的值，時間標識將被重置為 0。默認值為 FALSE。 信號類型是要生成的波形的類型 表 32 0 Sine Wave （ 默認） 1 Triangle Wave 2 Square Wave 3 Sawtooth Wave 頻率是波形頻率，以赫茲為單位。默認值為 10。 幅值是波形的幅值。幅值也是峰值電壓。默認值為 。 相位是波形的初始相位，以度為單位。默認值為 0。如重置信號的值為 FALSE， VI將忽略相位。 錯誤輸入表明 VI或函數(shù)運行前發(fā)生的錯誤。默認值為無錯誤。如錯誤發(fā)生在 VI或函數(shù)運行之前， VI或函數(shù)將把錯誤輸入值傳遞至錯誤輸出。如在 VI或函數(shù)運行前沒有發(fā)生錯誤， VI或函數(shù)將正常運行。如在 VI或函數(shù)運行時發(fā)生錯 誤， VI或函數(shù)將正常運行并在錯誤輸出中設置自身的錯誤狀態(tài)。 簡易錯誤處理器 或 通用錯誤處理器 VI可用于顯示錯誤代碼的說明信息。錯誤輸入和錯誤輸出用于檢查錯誤并 VI或函數(shù)運行前已發(fā)生錯誤，值為 FALSE（勾）時表示警告或無錯誤。默認值為 FALSE。 代碼是錯誤或警告代碼。默認值為 0。如狀態(tài)的值為 TRUE，代碼將為非零 錯誤代碼 。如狀態(tài)的值為 FALSE，代碼將為 0或警告代碼。 源表示錯誤或警告的源，大多數(shù)情況下表示出現(xiàn)錯誤或警告的 VI或函數(shù)名。默認值為空字符串。 采樣信息包含采樣信息 ： Fs是每秒采樣率。默認值為 1000。 s是波形的采樣數(shù)。默認值為 1000。 方波占空比是方波在一個周期內高電平所占時間的百分比。僅當信號類型是方波時， VI使用該參數(shù)。默認值為 50。 信號輸出是生成的波形。 相位輸出是 波形的相位，以度為單位。 錯誤輸出包含錯誤信息。如錯誤輸入表明在 VI或函數(shù)運行前已發(fā)生錯誤，錯誤輸出將包含相同的錯誤信息。否則，表明 VI或函數(shù)中出現(xiàn)的錯誤狀態(tài)。右鍵單擊錯誤輸光伏電池板數(shù)據(jù)采集和測試系統(tǒng)開發(fā)設計過程 28 出的前面板顯示控件，從快捷菜單中選擇解釋錯誤可獲取更多關于該錯誤的信息。 狀態(tài)的值為 TRUE（叉）時表示錯誤，的值為 FALSE（勾）時表示警告或無錯誤。 代碼是錯誤或警告代碼。如狀態(tài)的值為 TRUE，代碼將為非零 錯誤代碼 。如狀態(tài)的值 為 FALSE，代碼將為 0或警告代碼。 源表示錯誤或警告的源，大多數(shù)情況下表示出現(xiàn)錯誤或警告的 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坐標等間距，且能通過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)采集和測試系統(tǒng)開發(fā)設計過程 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)采集和性能測試系統(tǒng)的軟件界面設計及流程 30 4 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和性能測試系統(tǒng)的軟件界 面設計及流程 軟件界面設計思想 由于受時間、資金等因素的限制，對光伏電池板電壓、電流的數(shù)據(jù)采集及溫度、面積等參數(shù)的測量并沒有真正的實現(xiàn)，在本虛擬儀器測試系統(tǒng)中運用仿真信號 VI模擬電壓、電流信號，用布爾變量模擬獲取溫度、面積等測量參數(shù)進行仿真。 本虛擬儀器測試系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)采用 ，利用 LabVIEW強大的圖形化界面功能，快速地編制友好的用戶界面。在系統(tǒng)的編制中采用了結構化和模塊化的編程思想。結構化設計，即是要求自頂而下的把軟件從整體到局部進行層層細分，分析各個任務的細節(jié)，以及 相互之間的關系。模塊化設計手段，即要求進行具體編程的過程中，按照層次結構，對每個獨立的任務編制相應獨立的程序模塊，根據(jù)主程序任務的需要，對各個模塊進行調用。確定了軟件系統(tǒng)的功能和任務劃分后，可以設計出主要程序結構和程序流程圖，明確各個功能模塊的劃分，在定義的公用數(shù)據(jù)接口上，進行各模塊的編程。這樣使程序有條理，容易修改和維護。 系統(tǒng)設計可以分為三部分： (1) 首先創(chuàng)建前面板：前面板是用戶操作的面板，它使用戶實現(xiàn)對系統(tǒng)的執(zhí)行，而且用戶能觀察到的也是前面板，所以應根據(jù)實際中的儀器面板以及該儀器所要實現(xiàn)的功能來設 計前面板。前面板中主要是實現(xiàn)輸入和顯示功能。利用工具模板來添加開關、按鈕、數(shù)字顯示、圖表等輸入控制器和輸出指示器。控制器使用戶可以輸入數(shù)據(jù)到程序，而指示器則用來顯示程序產(chǎn)生的數(shù)值。 (2) 框圖程序的設計：框圖程序相當于源代碼，只有在創(chuàng)建了框圖程序以后該程序才能真正運行起來，實現(xiàn)功能。所以在前面板設計好以后，根據(jù)各個框圖之間的關系以及對數(shù)據(jù)的處理方法等設計框圖程序。對框圖程序的設計主要是對節(jié)點、數(shù)據(jù)端口和連線的設計。 (3) 程序的調試：在前面板以及程序框圖設計好以后，程序執(zhí)行過程中可能會遇到錯誤，程序不能 正常運行，因此要對程序進行調試。首先查找錯誤，如果一個 VI程序存在語法錯誤，程序是不能執(zhí)行的，運行按鈕會變成一個折斷的箭頭。點擊這個按鈕， LabVIEW會彈出錯誤列表窗口，雙擊錯誤列表，則出錯的對象就會以高亮顯示出來，這樣就便于修改。 本檢測系統(tǒng)采用結構化的程序設計方法，各功能模塊以 LabVlEW子 VI的形式實現(xiàn)，檢測系統(tǒng)的基本流程圖如下圖 41所示： 光伏電池板數(shù)據(jù)采集和性能測試系統(tǒng)的軟件界面設計及流程 31