【正文】 EW； 溫度；接口技術(shù) 基于虛擬儀器 的溫度測量系統(tǒng) II The Design of Temperature Measurement System Based on Virtual Instrument Technology Abstract With the continuous development of measurement and control technology, and its technology is toward automation, intelligent, digital and work development. The pany put forward the NI software is instrument concept, so LabVIEW arises at the historic moment. Detection in today39。 本設計 對不 適于 人進入 的 場所的測量工作問題進行了有效的解決。 如今 社會的工業(yè)中不能缺少 檢測 ，尤其是在惡劣環(huán)境下 更加需要 遠程 檢測 系統(tǒng)。 遼東學院本科畢業(yè)論文（設計） 基于虛擬儀器的 溫度測量系統(tǒng) The Design of Temperature Measurement System Based on Virtual Instrument Technology 學 院（系）： 機電學院 專 業(yè)： 測控技術(shù) 與儀器 學 生 姓 名： 梁宇 學 號： 0614110415 指 導 教 師： 趙娜 評 閱 教 師： 完 成 日 期： 2020 年 4 月 遼 東 學 院 Eastern Liaoning University 遼東學院本科畢業(yè)論文（設計）題目 I 摘 要 測控技術(shù)跟隨 時代的發(fā)展， 正在變得 更 加 數(shù)字化 ， 自動化，智能化 和 網(wǎng)絡化 。隨著“軟件就是儀器”這個概念被 美國 NI 公司率先 提出， LabVIEW 也隨之產(chǎn)生 。 本設計分為 兩部分 ，上位機部分由 PC 機 的 LabVIEW 軟件對 檢測界面進行開發(fā)，可以對溫度變化曲線進行直觀的觀察 ， 還可以在 需要 的情況下 把檢測數(shù)據(jù)保存在 Excel中 ，利用 記錄 的溫度數(shù)據(jù)對比設定值來提示溫度報警 ； 下位機部分由 89E52 單片機 讀取 溫度數(shù)據(jù)，利用 RS232 轉(zhuǎn)到 USB 接口，由 上位機分析 處理 。 在 版本之后 LabVIEW 通信模塊（ NIVISA）開始支持 USB 串口，這 使 下位機可以不用 接 收 數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)就可以和 LabVIEW 進行 通信，不僅 減低了 硬件的成本 ， 也使 LabVIEW 在實用性和 靈活性上得到加強。s society in many of the industry with or lack of, some environmental bad place is also can not get away from remote detection system. This design is solved some heavy industry, pharmaceutical industry, etc in between some of place is not fit for human in, still need to temperature detection problem. This design has two sides, the PC is in the PC platform using the LabVIEW software development testing interface, and intuitive observe temperature curve, according to need to also can be in the form of form to Excel, save detection of historical data, according to the realtime data acquisition data and the temperature of the set value parison, tip temperature alarm。 temperature。 如果引言部分省略，該部分內(nèi)容在正文中單獨成章，標題改為文獻綜述，用足夠的文字敘述。 針對做畢業(yè)設計：說明畢業(yè)設計的方案理解， 闡述設計方法和設計依據(jù)，討論對設計重點的理解和解決思路。建議與相關(guān)歷史回顧、前人工作的文獻評論、理論分析等相結(jié)合。注意不要與摘要內(nèi)容雷同。 引言正文選用模板中 的樣式所定義的“正文”，每段落首行縮進 2 字；或者手動設置成每段落首行縮進 2 字，宋體，小四，多倍行距 ，段前、段后均為 0 行，取消網(wǎng)格對齊選項。 溫度 測量系統(tǒng) 目前一般 都 采 用通過 固化 軟件 或硬件來 測量的 傳統(tǒng)儀器， 這樣 的框架結(jié)構(gòu)使得用戶無法改變它 已經(jīng) 固定的功能和結(jié)構(gòu) 。虛擬儀器 (Virtual Instrumentation)由 美國國家儀器公司（ NI） 率先提出 ，這打破了傳統(tǒng)儀器 固定以及用戶無法更改 的 模式，引發(fā) 了測控儀器的一場重大變革。 虛擬儀器 不僅是 現(xiàn)在測控 技術(shù) 的熱點，也是未來 儀器技術(shù) 的發(fā)展方向。用戶 就像操作一臺自定義的專 用傳統(tǒng)儀器一樣，通過 擁有 友好圖形界面的顯示器操作計算機， 進行 對 被測數(shù)據(jù) 的采集、分析、處理等測試工作 。 這些 優(yōu)點 使 各國越來越重視虛擬儀器技術(shù)，近年來，虛擬儀器的發(fā)展迅速，在 一些 發(fā)達國家 被 普遍應用 于 測量 、 電信、監(jiān)控及教育 等 領(lǐng)域 ，現(xiàn)在 正 向著標準化 、模塊化、 網(wǎng)絡化和 智能化的方向發(fā)展 。 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 虛擬儀器 在 國內(nèi)外 的發(fā)展飛快，以 NI 公司 為 代表 的廠商 已經(jīng)推出 了 基于 虛擬儀器的 商品化 儀器產(chǎn)品 。 近些年， 各國虛擬儀器公司開發(fā)出了很多虛擬儀器開發(fā) 軟件 ， 以便 使用者可以 設計適合于 自己的 測量 系統(tǒng) 。 LabVIEW 非常實用 ，它 采用的是圖形化編程方案 ； Labwindows/CVI 是在Windows 環(huán)境下的標準 ANSIC 開發(fā) 軟件 ， 它 專 為熟悉 C 語言的開發(fā)人員設計 。 虛擬儀器 的 系統(tǒng) 開發(fā) 可以采用多種 總線，如傳統(tǒng)的 RS232 串行總線、 PXI 總線、VXI 總線 、 GPIB 通用接口總 線、 IEEE1394 總 和被 廣泛采用在 PC 機 上的 USB 總線 。 虛擬儀器 的 開發(fā)廠商 在 測量 結(jié)果 的表達模式 、 數(shù)據(jù)處理等方面也 進行了 優(yōu)化， 建立 了 開發(fā)工具庫 和高級數(shù)據(jù)分析庫，這擴大了虛擬儀器的功能， 使其能夠組建 更加復雜的 自動 測控系統(tǒng)。隨 微機技術(shù) 的發(fā)展，虛擬儀器將取締傳統(tǒng)儀器成為 主要的測試儀器。本文主要進行以下幾方面的工作： (1)論述智能溫度測控系統(tǒng)的課題目的及意義，智能溫度測控系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展概況及本論文的主要內(nèi)容。 (3)溫度檢測系統(tǒng)的設計思路及方案，對系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺進行選擇。 (5)電烤箱溫度控制系統(tǒng)軟件整體設計方案，及上位機和下位機的設計過程。 基于虛擬儀器 的溫度測量系統(tǒng) –4– 2 虛擬儀器概述 虛擬儀器的概念 隨著 科學技術(shù)和計算機技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)儀器已不能滿足現(xiàn)代測控系統(tǒng)的 需要 。 虛擬儀器是指具有虛擬儀器面板的個人計算機儀器，即是在通用計算機上加上一組軟件或硬件，使得使用者在操作這臺計算機時，就像在操作一臺他自己設計的專用傳統(tǒng)電子儀器 ]1[ 。利用友好的計算機界面可以容易的模擬出各種儀器的控制面板，并以各種形式表達輸出的檢測結(jié)果；利用計算機軟件實現(xiàn)多種信號 分析、處理 和 存儲 ，完成多種測試功能；用計算機外設替代傳統(tǒng)儀器的按鍵和旋鈕等，使人可以不碰儀器本身，又能完成測量工作。 虛擬儀器的主要特點 相比傳統(tǒng)儀器，虛擬儀 器有如下幾個主要特點 (1)強調(diào)新概念 — “ 軟件就是儀器 ”，取代舊概念 — “ 硬件為主體 ”。軟件決定了虛擬儀器的智能化程度和處理能力，使用者根據(jù)需要，可把新的算法、專家系統(tǒng)或者人工智能應用在儀器的設計與集成上，從而提升了儀器的技術(shù)水平。 (2)用戶可自行定義虛擬儀器的功能，并在用戶機上產(chǎn)生，這使儀器可不由硬件決定，打破了傳統(tǒng)儀器的弊端。 (3)虛擬儀器容易建立網(wǎng)絡化，與 網(wǎng)絡 及 電腦設備互聯(lián)， 具有 方便、靈活的互聯(lián)性。 (4)虛擬儀器對硬軟件的制定具有開放的工業(yè)標準， 并且 采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)具有了良好的擴展性和 開放性 。 軟件 開發(fā)基于模塊化設計思想， 并運用 了大量 函數(shù)庫 、類基于虛擬儀器 的溫度測量系統(tǒng) –5– 庫 和 動態(tài)鏈接庫，使代碼具有 了 良好 的可 重復性。 虛擬儀器的體系結(jié)構(gòu) 通常測量儀器都 具有的三大部分：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)測試和 分析以及結(jié)果的 輸出顯示。只要 具有一定 的 數(shù)據(jù) 采集硬件，就能構(gòu)成基于計算機的虛擬 測量 測試儀器。 虛擬儀 器的硬件構(gòu)成 虛擬儀器 硬件由硬件接口 電路 和計算機儀器構(gòu)成。 圖 虛擬儀器的硬件構(gòu)成框圖 (1)數(shù)據(jù)采集卡，它 的 儀器硬件平臺是信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡 (DAQ)和 PC 機，采用 ISA 或 PCI 計算機本身的總線，將 DAQ 插入 PC 機的總線擴展插槽，因此又稱 為PCDAQ/PCI 插卡式虛擬儀器。 (3)串行口儀器，它 的 儀器硬件平臺 是 Serial 標準總線儀器 和 PC 機，符合 RS422或者 RS232 標準的 PLC 和單片機系統(tǒng)。 它 包括嵌入式 PC 控制器 、外置工作站控制器和嵌入式工作站控制器，選用 時 要根據(jù)測試功能的要求。 (6)現(xiàn)場總線，它 的 儀器硬件平臺是 Field Bus 標準總線儀器 和 PC 機。 串行口方案 I、 PCIDAQ/PC適合大規(guī)模的網(wǎng)絡測試系統(tǒng) 。 “ 軟件即是儀器 ” 的 意義就是軟件可 被 定義為各種儀器。計算機易與網(wǎng)絡、外設 和 其他應用連接，對于系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)采集、遠程傳送都 很 方便。從底層到頂層可分虛擬儀器系統(tǒng) 的軟件 可 分為三個層次， 分別是 VISA 庫、儀器驅(qū)動程序 以及 應用程序。 (2)儀器驅(qū)動程序，數(shù)據(jù)的采集與控制 要 涉及到硬件操作， 所以 需要對應的硬件驅(qū)動程序。 (3)應用軟件，它建立在儀器驅(qū)動程序之上，由用戶編寫，通過友好的測控操作界面和 豐富的數(shù)據(jù)分析與處理來完成測控任務。得到 了學術(shù) 界和 工業(yè) 界的普遍認可和好評。 LabVIEW 是一種虛擬儀器開發(fā)平臺軟件，能夠以其直觀簡便基于虛擬儀器 的溫度測量系統(tǒng) –7– 的編程方式、眾多的源代碼級的設備驅(qū)動程序、多種多樣的分析和表達功能支持，為用戶快捷地構(gòu)筑自己在實際工程中所需要的儀器系統(tǒng)創(chuàng)造了基礎條件 ]2[ 。 從宏觀上講 LabVIEW 的運行機制 以不 是傳統(tǒng) 上 的馮 178。在 LabVIEW 中傳統(tǒng)計算機語言順序執(zhí)行結(jié)構(gòu)被并行機制代替 ： 從本質(zhì)上 看 ，它是圖形控制流結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流模式。 所以 在這種數(shù)據(jù)流程序的概念中，數(shù)據(jù)驅(qū)動 驅(qū)使 程序執(zhí)行，它 并 不受 到 計算機 、 操作系統(tǒng)等因素影響。 VI 擁有 人機對話用戶界面，前面板 (Front Panel)和程序圖(Diagram)。在前面板中，輸入控件 (Controls)模擬儀器的輸入裝置并 將 數(shù)據(jù)提供給程序圖 ； 顯示控件 (Indicators)則模擬儀器的輸出裝置并顯示由程序圖獲得的數(shù)據(jù)。 用 LabVIEW 編程不受計算機 語法 限制 。這些節(jié)點包括簡單算術(shù)功能 、 高級數(shù)據(jù) 采集 和 分析以及存儲和檢索數(shù)據(jù) 功能 的和網(wǎng)絡功能。 LabVIEW 的應用現(xiàn)狀 LabVIEW 廣泛應用于包括通信、航空 、 自動化、半導體、過程控制、電路設計及生物醫(yī)學 等 各種工業(yè)領(lǐng)域中， 使 應用系統(tǒng)的開發(fā)效率 得到 提升。 LabVIEW 的應用大致可分為以下幾個主要方面 ]3[ ： (1)應用于生產(chǎn)檢測 : LabVIEW 己經(jīng)成為用 于測試測量領(lǐng)域的工業(yè)標準化開發(fā)工具。 (2)應用于研究與分析 :運用 LabVIEW，可在汽車、能源研究和其它眾多工業(yè)領(lǐng)域的應用系統(tǒng)中進行實時數(shù)據(jù)的分析和處理、對于圖像處理、時頻分析、小波和數(shù)字濾波的應用系統(tǒng)， LabVIEW 特別提供各種附加工具包以加速系統(tǒng)的開發(fā)。在 LabVIEW 平臺下，可 以實現(xiàn)多通道的高速測量和控制。 (4)應用于機器監(jiān)控 :對于要求有實時控制、視覺和圖像分析或運動控制的機器監(jiān)視和預先維護的應用系統(tǒng)， LabVIEW 是理想的選擇。 (5)應用于測控系統(tǒng) :LabVIEW 有著強大的功能和廣闊的應用前景，但就目前國內(nèi)的現(xiàn)狀來看，大多數(shù)的用戶還是把 LabVIEW 作為虛擬儀器，僅僅利用它來進行數(shù)據(jù)的處理、分析和顯示，忽略了 LabVIEW 強大的數(shù)據(jù)采集和控制功能，特別是基于 PC