【正文】 用高性能的模塊化，結(jié)合高效的軟件完成各種測試和自動化的應(yīng)用。 目前市場上提供的模塊化 硬件產(chǎn)品也非常豐富，比如，總線類型支持 PCI﹑ PXI﹑ USB 和 1394 總線等，產(chǎn)品總類也從數(shù)據(jù)采集﹑信號調(diào)理﹑震動、視覺、儀器控制、運動、分布式 I/O 到 CAN 接口等工業(yè)通信等 [3]。 虛擬儀器的結(jié)構(gòu)和硬件 虛擬儀器系統(tǒng)包括儀器硬件和軟件兩大部分。而虛擬儀器 是利用軟件程序?qū)崿F(xiàn)這些功能。傳統(tǒng)儀器面板上的“控件”都是實物，而且是用手動和觸摸屏進(jìn)行操作，而虛擬儀器面板上的各種“控件”，它們的外形與實物和 圖 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 10 頁 共 28 頁 傳統(tǒng)儀器“控件”相像的圖標(biāo)，實際功能通過相應(yīng)的軟件程序來實現(xiàn) ,如圖 。虛擬儀器中的“虛擬”有以下兩個層面的含義。另一種是將儀器裝入計算機(jī)，以通用的 計算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)各種儀器功能 [2]。粗略地說這種結(jié)合有兩種方式，一種將計算機(jī)裝入儀器， 其典型的例子就是智能儀器。虛擬儀器是基于計算機(jī)的儀器。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 9 頁 共 28 頁 4 軟件設(shè)計 虛擬儀器介 虛擬儀器的概念 虛擬儀器是美國國家儀器公司 1986 年提出的概念，是現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)和儀器技術(shù)深層次的產(chǎn)物，是計算機(jī)輔助測試領(lǐng)域的一項重要技術(shù)。 +5 V 可用于電源數(shù)字組件。 +15 V 和 – 15 V 可用于電源模擬組件。 每條數(shù)據(jù)線為一個可編程函數(shù)接口 (PFI)，表示其可被配置為通用軟件定時數(shù) 字輸 入或輸出，或可用作數(shù)字計數(shù)器的特殊函數(shù)輸入或輸出。 模擬輸出用于 NI ELVISmx 函數(shù)發(fā)生器、隨機(jī)波形生成器和 Bode 分析儀。 10 V。 模擬輸入用于 NI ELVISmx 示波器、動態(tài)信號分析器和 Bode 分析儀。 10 V，如圖 所示。 圖 選擇數(shù)據(jù)采集設(shè)備時的考慮因素 a）通道數(shù) b）總線 c）帶寬是否足夠數(shù)據(jù)傳輸速度的需求 d）最高采樣率 e）根據(jù)乃奎斯特定律，采樣率應(yīng)為最高頻率分量的兩倍以上，實上最好能做到 510倍 f）分辨率 g）夠用就好，不一定越高越好 NI myDAQ 圖 其中① NI myDAQ，② USB 線纜，③ LED 燈，④ 20 位螺栓端子連接器，⑤音頻線纜，⑥ DMM香蕉線纜。數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用十分廣泛，幾乎涵蓋所有工程專 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 7 頁 共 28 頁 業(yè)和科學(xué)研究方向。例如 , 目前市面上的多功能數(shù)據(jù)采集設(shè)備通常包括模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字 I/O、計數(shù)器 /定時器等功能，如 NI 的 M系列多功能 DAQ卡。狹義的數(shù)據(jù)采集主要是模擬 輸入 (AI)，其目的是為了測量某種電信號或物理信號，如電壓、電流、溫度、壓力、加速度、聲強(qiáng)等。本設(shè)計中利用光敏電阻與一普通電阻串聯(lián)，當(dāng)白天有光照時，電阻很小，輸出高電平，夜晚無光照時，電阻增大，輸出低電平。光敏電阻傳感器對外界光線最敏感，用來檢測外界周圍環(huán)境光線的亮度，模塊在光線不足時輸出高電平，光線亮度超過設(shè)定值時輸出低電平。額定功率是指光敏電阻用于某種線路中所允許消耗的 功率 當(dāng)溫度升高時，其消耗的功率就降低。光 敏電阻的光電效應(yīng)受 溫度 影響較大，部分光敏電阻在低溫下的光電靈敏較高，而在高溫下的靈敏度則較低。伏安特性曲線用來描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關(guān)系，對于光敏 器件 來說，其光電流隨外加電壓的增大而增大。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著的光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速 下降。 e）光照特性。 光譜 響應(yīng)又稱光譜靈敏度，是指 光敏電阻在不同波長的單色光照射下的靈敏度。靈敏度是指光敏電阻不受光照射時的電阻值（暗電阻）與受光照射時的電阻值（亮電阻）的相對變化值。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“ 0LX”表示。 b） 暗電流 、暗電阻。 光敏電阻的主要參數(shù)是： a） 光電流 、亮電阻。 圖 光敏電阻實物圖 c） 可見光光敏電阻器：包括 硒 、 硫化鎘 、 硒化鎘 、 碲化鎘 、 砷化鎵 、 硅 、 鍺 、 硫 化鋅光敏電阻器等。 b） 紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛 。設(shè)計光控電路時，都用 白熾燈 泡 （ 小電珠） 光線 或 自然光 線作控 。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強(qiáng)弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達(dá) 1～ 10M 歐 ,在強(qiáng)光條件（ 100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器一般用于光的測量、光 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 5 頁 共 28 頁 的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。它的敏感波長在可見光波長附近，包括 紅外線波長和紫外線波長。 串聯(lián)電阻 R=（ 52） v/20ma=150Ω 功率 P=5v*20ma=。 圖 選取發(fā)光二極管的壓降為 2v，工作電流為 20mA。其中硬件電路部分主要包括以下部分：受控制的 LED 部分 、光檢測電路部分、信號采集卡，設(shè)計的總體框圖如圖 。 設(shè)計思路 本次設(shè)計的題目是 智能路燈控制系統(tǒng) 。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 3 頁 共 28 頁 2 總體設(shè)計 設(shè)計要求 設(shè)計一個由計算機(jī)控制的智能路燈控制器，可以對室內(nèi)外的光強(qiáng)度進(jìn)行檢測，如果外界燈光過低 ,智能路燈自行進(jìn)行調(diào)節(jié) 。 第四章說明了整 個系統(tǒng)中的軟件設(shè)計，包括 LABVIEW 軟件。 第二章說明了本裝置的功能及整體設(shè)計方案，介紹了系統(tǒng)功能和整體框架圖。 本系統(tǒng)主要工作 包括光敏電阻 的選型、各模塊硬件電路的設(shè)計和上位機(jī) LABVIEW 的編程。 c）倘若全國路燈管理部門都能積極采用新技術(shù) 的話，除了節(jié)約大量電費和維護(hù)資金以外，同時還可節(jié)約大批的原煤等資源，更有利于環(huán)境保護(hù)，既節(jié)約了能源又落實了國家可持續(xù)發(fā)展的方針政策。 設(shè)計意義 路燈節(jié)能系統(tǒng)產(chǎn)生的直接及間接的社會經(jīng)濟(jì)效益是巨大的。 鑒于虛擬儀器的諸多性能，將用 LabVIEW 來完成一個 智能路 燈系統(tǒng)設(shè)計。 “軟件即儀器”是虛擬儀器理念的核心思想，從這一思想出發(fā)，基于電腦或工作站、軟件和 I/O 部件來構(gòu)建虛擬儀器 [1]。 虛擬儀 器提供的各種工具能滿足我們?nèi)魏雾椖啃枰?其推出以來至今 ， 涉及到應(yīng)用 工程師和 來自世界各地的 科學(xué)家們已 經(jīng)利用 圖形化開發(fā)工具 ，更形象模擬出 產(chǎn)品設(shè)計周期的各個 方面 ， 由此使 產(chǎn)品 的 質(zhì)量 得到了大幅度的 改善、產(chǎn)品投放市場的時間 得到了 縮 減 ， 同時 產(chǎn)品 的 開發(fā) 及其 生產(chǎn)效率 也得到了 提高。因此，智能路燈控制系統(tǒng)的推廣，可以改變城建系統(tǒng)企業(yè)傳統(tǒng)的管理服務(wù)方式，提高服務(wù)效率，并對提高城市形象起到了極大的推動作用。舊式的控制系統(tǒng)存在功耗大，公共資源得不到充分應(yīng)用，效率低等消極影響。城市亮化作為形象工程的 重要組成部分，越來越被政府所重視，大量的資金投入進(jìn)行建設(shè)和