【正文】 ument Engineering Workbench 的縮寫, 它是世界上第一個采用圖形化編程技術的面向儀器的32位編譯型程序開發(fā)系統(tǒng), 由美國國家儀器NI (National Instrument) 公司推出。缺點是沒有實時顯示，但其變現(xiàn)形式較豐富。Chart將數(shù)據(jù)在坐標系中實時、逐點地顯示出來，可以反映被測物理量的變化趨勢，例如顯示一個實時變化的波形或曲線，傳統(tǒng)的模擬示波器和波形記錄儀就是按照這種方式顯示的。Graph（事后記錄圖）和Chart（實時趨勢圖）是圖形顯示的兩類主要控件。 LabVIEW的圖形顯示LabVIEW的特性之一是對數(shù)據(jù)的圖形化顯示提供了豐富的支持。此外, 還有VISA、PCI 等標準I/ O 卡及其相應驅動程序庫為虛擬儀器的數(shù)據(jù)采集和控制提供強大支持。VXI 能保持每個儀器之間精確定時和同步, 具有40Mbytes/ s 的高數(shù)據(jù)傳輸率。VXI 硬件的通用性,使任意廠家、各種類型儀器接口不會發(fā)生電氣和機械方面的沖突。但是只適用于消息基器件的互操作, 不適用于寄存器基器件。另一方面也可以將多種儀器的功能、性能、指標等以軟件的形式集成在一個“功能軟件庫” ———虛擬儀器庫內(nèi), 通過它們的不同組合以及與各種不同類型的硬件接口搭配, 使得在一臺個人計算機上就可實現(xiàn)各種儀器的不同功能, 大大提高了儀器功能的靈活性, 甚至可以進行非常復雜性的測試工作。(2) 強大的信號處理能力用適當?shù)挠布涌陔娐? 對信號進行采集、放大、濾波、隔離、A/ D 轉換后,虛擬儀器就可以靈活、充分地利用通用計算機的大量實用軟件工具, 對信號進行各種計算、分析、判斷、處理、圖形或數(shù)字顯示, 經(jīng)D/ A 轉換后控制執(zhí)行器件的動作。而虛擬儀器的面板由計算機的顯示器構成, 面板上的各種顯示控制元件是軟件圖庫中的各種功能圖形, 由用戶設計面板, 調(diào)用圖形塊, 用戶可以不受“標準件”和“加工工藝”限制,隨意增、刪、移動元器件, 變化尺寸、色彩等等。 有報警指示燈和聲響等等。 有指針式表頭指示刻度。虛擬儀器的面板可以做到與傳統(tǒng)儀器一樣, 可以有顯示器顯示波形。 傳統(tǒng)儀器與虛擬儀器系統(tǒng)的比較傳統(tǒng)儀器虛擬儀器系統(tǒng)系統(tǒng)標準儀器廠商定義用戶自定義系統(tǒng)關鍵硬件軟件系統(tǒng)更改儀器功能，規(guī)模固定系統(tǒng)功能，規(guī)模可通過軟件修改，增減系統(tǒng)連接系統(tǒng)封閉，與其他設備連接受限開放的系統(tǒng)，可方便的與外設，網(wǎng)絡及其他應用連接價格昂貴低，可重復使用技術更新周期5~10年1~2年開發(fā)，維護費用高低由此可見，虛擬儀器盡可能采用通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件，同時能充分發(fā)揮計算機的能力，有強大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強的特性儀器。在虛擬儀器中，使用相同的硬件系統(tǒng)，通過不同的軟件編程，就可以實現(xiàn)功能完全不同的測量儀器。這些工具為用戶設計虛擬儀器應用軟件提供了最大限度的方便條件與良好的開發(fā)環(huán)境。（2）虛擬儀器的軟件目前的虛擬儀器軟件開發(fā)工具主要有如下兩類:文本式編程語言: 如Visual C + + , Visual Basic , Lab2Windows/ CVI 等。⑤串口系統(tǒng)。③VXI 系統(tǒng)。這種系統(tǒng)采用PCI 或計算機本身的ISA 總線, 將數(shù)據(jù)采集卡/ 板(DAQ) 插入計算機的空槽中即可。①PC DAQ 系統(tǒng)。不同的總線其相應的I/ O 接口硬件設備,如利用PC 機總線的數(shù)據(jù)采集卡/ 板(DAQ) 、GPIB 總線儀器、VXI 總線儀器模塊、串口總線儀器等。(Ⅱ) I/ O 接口設備。(Ⅰ) 計算機。一般來說, 虛擬儀器是由通用儀器硬件平臺(簡稱硬件平臺) 和應用軟件兩大部分構成的。虛擬儀器的基本構成包括計算機、虛擬儀器軟件、硬件接口模塊等，其中，硬件接口模塊可以包括插入式數(shù)據(jù)采集卡（DAQ）、串/并口、IEEE488接口（GPIB）卡、VXI控制器以及其他接口卡。在虛擬儀器系統(tǒng)中，硬件僅僅是為了實現(xiàn)信號的輸入、輸出，軟件才是整個儀器系統(tǒng)的關鍵。也就是說虛擬儀器是一種功能意義上的儀器，它充分利用計算機系統(tǒng)強大的數(shù)據(jù)處理能力，在基本硬件的支持下，利用軟件完成數(shù)據(jù)的采集、控制、數(shù)據(jù)分析和處理以及測試結果的顯示等，通過軟、硬件的配合來實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的各種功能，大大的突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、顯示、傳送、存儲等方面的限制，使用戶可以方便地對儀器進行維護、擴展和升級。收獲、總結與體會參考文獻(不低于20篇)六、設計進度安排本課程設計共需3周時間，其具體安排見下表:序號內(nèi)容時間安排1設計動員，布置設計任務第1天上午2查找與消化相關資料第1天下午，第2天3總體方案設計第3天4系統(tǒng)硬件設計第45天5系統(tǒng)硬件調(diào)試第6天6系統(tǒng)軟件設計第710天7系統(tǒng)軟件調(diào)試第1112天8系統(tǒng)總體調(diào)試及性能分析與總結第13天9撰寫設計報告第14天10完成設計報告并上交第15天上午11答辯第15天下午七、設計考核辦法本設計滿分為100分，從設計平時表現(xiàn)、設計報告及設計答辯三個方面進行評分，其所占比例分別為20%、40%、40%。五、設計報告要求報告中提供如下內(nèi)容： 目錄正文(1)設計任務書(只需要打印指導教師提供的設計任務書，不要對任務書的內(nèi)容進行任何的修改)；(2)總體設計方案(包括對現(xiàn)代測控系統(tǒng)發(fā)展的概述，構建一個測控系統(tǒng)的總體結構圖，霍爾器件測頻的基本原理、發(fā)展與概述等，霍爾器件測頻信號調(diào)理電路的設計，并根據(jù)任務書要求，選擇合適的技術參數(shù)和技術方案，對多種設計方案進行分析比較，系統(tǒng)總體結構圖概述等)；(3)系統(tǒng)硬件設計，包括傳感器的選擇(測量原理分析，傳感器的量程、測量精度與結構、型號的確定)、信號調(diào)理電路的選擇、設計及計算(根據(jù)測量要求、傳感器的類型及特點，選擇或設計合適的信號調(diào)理電路，并繪制電氣系統(tǒng)原理圖?；谔摂M儀器技術的霍爾測頻系統(tǒng)軟件設計。按學校課程設計的撰寫規(guī)范撰寫且提交一份完整的設計報告。根據(jù)設計任務進行文獻資料的檢索，根據(jù)測控系統(tǒng)的功能和工作原理，確定測控系統(tǒng)的功能，制定設計方案和設計虛擬儀器面板。(5)培養(yǎng)學生查閱資料的能力和運用知識的能力；提高學生的論文撰寫和表述能力；培養(yǎng)學生正確的設計思想、嚴謹?shù)目茖W作風；培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和運用知識的能力。如：計算、繪圖、熟悉和運用設計資料（手冊、圖冊、標準和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)、進行經(jīng)驗估算和數(shù)據(jù)處理及計算機應用的能力。(2) 通過制定測控系統(tǒng)設計方案，合理選擇傳感器及其他元件，正確計算、選擇各電路和元件參數(shù)，確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護等要求，達到了解和掌握測控系統(tǒng)綜合設計過程和方法的目的。在系統(tǒng)軟件界面即前面板上必須有狀態(tài)顯示欄，以顯示軟件當前運行的狀態(tài)。退出按下“退出”鍵，將退出系統(tǒng)軟件。報表生成報表生成功能可以實現(xiàn)對霍爾測頻信號連續(xù)采集與分析過程中的相關參數(shù)包括所用NI ELVIS II數(shù)據(jù)采集平臺物理通道，電壓最大值、最小值、采樣速率、每通道采樣點數(shù)、時域波形、頻率(Hz)、電機轉速(rpm)、頻譜波形等參數(shù)或波形作為報表的內(nèi)容進行保存。對信號進行頻譜分析并顯示其頻譜波形。包括對所用NI ELVIS II數(shù)據(jù)采集平臺物理通道，電壓最大值、最小值、采樣速率、每通道采樣點數(shù)等參數(shù)的設置。要求系統(tǒng)等待狀態(tài)采用事件驅動結構來實現(xiàn)。系統(tǒng)初始化結束后，軟件進行等待狀態(tài)中，等待其他功能的選中與運行。具體要求如下：系統(tǒng)初始化霍爾測頻系統(tǒng)軟件運行后，首先進入系統(tǒng)初始化狀態(tài)。(二)軟件設計要求要求采用狀態(tài)機的軟件設計結構來設計霍爾測頻系統(tǒng)軟件。要求對霍爾測頻器件進行選型，對霍爾器件測頻信號調(diào)理電路進行設計與調(diào)試，說明其工作原理。常熟理工學院課程設計報告第1章 課程設計任務書《測控系統(tǒng)綜合設計》設計任務書(三)題目：基于虛擬儀器技術的霍爾測頻系統(tǒng)設計一、設計任務本課題要求通過直流電機的轉動帶動了磁鋼的轉動，通過霍爾元件采集磁場的變化，將直流電機的轉速轉換成具有周期性的矩形脈沖電壓信號，送入NI ELVIS II數(shù)據(jù)采集平臺的模擬輸入通道，然后利用虛擬儀器軟件開發(fā)平臺LabVIEW來開發(fā)系統(tǒng)軟件，以實現(xiàn)對直流電機轉速和頻率信號的采集、分析、處理與報表生成等。具體指標與要求如下：(一)硬件設計要求理解霍爾器件測頻的基本原理，通過霍爾將電機的轉速轉換成具有周期性的矩形脈沖信號，實現(xiàn)對電機轉速和頻率的測量。理解NI ELVIS II數(shù)據(jù)采集平臺的工作原理，通過NI ELVIS II數(shù)據(jù)采集平臺對霍爾傳感器及其調(diào)理電路出來的電壓信號進行采集、分析與處理。系統(tǒng)軟件具有“系統(tǒng)初始化”、“系統(tǒng)等待”、“數(shù)據(jù)采集”、“報表生成”“打開報表”、“退出”等功能。系統(tǒng)初始化狀態(tài)主要可以對NI ELVIS II數(shù)據(jù)采集平臺，所用的數(shù)據(jù)采集通道及軟件界面上的所有控件進行初始化。系統(tǒng)等待在系統(tǒng)等待狀態(tài)下，用戶可選擇其他功能并運行。數(shù)據(jù)采集要求系統(tǒng)可以對霍爾測頻信號進行連續(xù)的實時采集、分析與顯示。將采集到的時域波形、頻率(Hz)、電機轉速(rpm)等參數(shù)進行實時顯示。要求系統(tǒng)可以對霍爾測頻信號進行連續(xù)的實時采集、分析與顯示。打開報表打開報表功能可以對保存的報表進行打開以便進行離線進行分析和處理。要求系統(tǒng)軟件界面設計友好，方便操作。二、設計目的通過本次設計使學生具備：(1) 初步了解測控系統(tǒng)的設計步驟，掌握系統(tǒng)設計方法，加深對專業(yè)理論知識的理解，能夠綜合運用所學的《傳感器原理與檢測技術》、《虛擬儀器技術》、《測控電路》、《測控系統(tǒng)原理與設計》等專業(yè)知識設計測控系統(tǒng)各個單元，并組成系統(tǒng)。(3) 進行設計基本技能的訓練。 (4)了解現(xiàn)代儀器科學與技術的發(fā)展前沿，學習和掌握基于虛擬儀器技術的測控系統(tǒng)組成和工作原理；進一步掌握虛擬儀器LabVIEW圖形化軟件設計方法與調(diào)試技巧。三、設計要求了解和掌握整個以虛擬儀器技術平臺構建的測控系統(tǒng)組成、工作原理、各單元功能和應用