【正文】 儀器的主要特點有：盡可能采用通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件；可充分發(fā)揮計算機的能力，有強大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能強大的儀器；用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器，并且購置費用低、可重復(fù)利用；技術(shù)更新非?？?、開發(fā)與維護費用較低、系統(tǒng)開放、方便與外設(shè)、網(wǎng)絡(luò)連接[6]。常用的數(shù)字萬用表，示波器，信號發(fā)生器，數(shù)據(jù)記錄儀，以及溫濕度和壓力監(jiān)控儀器就是這種傳統(tǒng)儀器的代表。本篇文章重點介紹了LabVIEW的界面和運用，并設(shè)計了一套以虛擬儀器的數(shù)字化為基礎(chǔ)的溫度測量和控制的系統(tǒng)，系統(tǒng)的闡述了該系統(tǒng)在開發(fā)過程中數(shù)據(jù)的采集和軟硬件的設(shè)計所遇到的問題和解決方法，虛擬儀器設(shè)備可以由使用者自己定義，這意味著可以根據(jù)自己的需要，自由地組合計算機平臺，硬件（包括傳統(tǒng)儀器），軟件，以及可以各種實各種現(xiàn)應(yīng)用所需要的不同附件。虛擬儀器（VI）是一種以計算機技術(shù)和傳統(tǒng)的儀器技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是測控儀器發(fā)展的一個重要方向[4]。普通用戶可以通過操作顯示器友好的圖形界面從而操作計算機，完成對被測量的數(shù)據(jù)采集、分析、處理、顯示、存儲等一系列測試工作，就如同操作一臺自行定義與設(shè)計的專用傳統(tǒng)儀器一樣。虛擬儀器是目前測控領(lǐng)域的技術(shù)熱點，它代表了未來測控儀器技術(shù)的發(fā)展方向?；贚ABVIEW的溫濕度檢測器上位機設(shè)計畢業(yè)論文目 錄摘 要 1第一章 緒 論 7 7 研究現(xiàn)狀 9 論文構(gòu)成及研究內(nèi)容 12第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 13 13 系統(tǒng)組成框圖 16 前面板的組成 16 16 16 17 17第三章 LabVIEW語言及功能簡介 18 18 LabVIEW語言的特點 18 19 labview的基本功能： 20 21 21第四章 基于LabVIEW的溫度采集系統(tǒng) 22 22 22 22 22 22 軟件設(shè)計的基本原則 23 上位機監(jiān)控界面前面板的設(shè)計 23 25 25 26 27 27 28 程序后面板的介紹 29 31第五章 程序的調(diào)試 32 程序的運行 32 32 32 32 32 33 33第六章 總結(jié)及展望 34致 謝 36參考文獻 37外文文獻： 39第1章 緒 論伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，計算機技術(shù)的飛快發(fā)展，傳統(tǒng)的測量儀器己經(jīng)不能滿足現(xiàn)代監(jiān)測系統(tǒng)的要求，美國國家儀器公司（簡稱NI）率先提出了虛擬儀器的概念，它徹底打破了傳統(tǒng)儀器由生產(chǎn)廠家定義生產(chǎn)的規(guī)則，用戶無法改變的模式，從而在測控儀器領(lǐng)域發(fā)生了一場巨大的革新。20世紀90年代初在我國興起了一場對虛擬儀器開發(fā)和應(yīng)用的熱潮，現(xiàn)在已運用到航空、航天、通信、醫(yī)療、電力、石油勘探、鐵路建設(shè)等行業(yè)，并得到了非常廣泛的應(yīng)用，在未來市場潛力非常巨大。虛擬儀器是一種全新的通過應(yīng)用程序?qū)⑼ㄓ糜嬎銠C與功能模塊硬件結(jié)合在一起的測控儀器系統(tǒng)。隨著以計算機和網(wǎng)絡(luò)為代表的信息技術(shù)的快速發(fā)展，基于計算機軟件平臺的這種測量系統(tǒng)被廣泛的運用到各行各業(yè)中，“軟件就是儀器”，這種思想被廣泛的認同和實踐。LabVIEW是一種基于圖形化編程語言的虛擬儀器軟件的開發(fā)工具[5]。這種靈活性在以前的由供應(yīng)商定義，功能固定，獨立的傳統(tǒng)測控儀器上是很難達到的。傳統(tǒng)儀器設(shè)備向虛擬儀器設(shè)備的轉(zhuǎn)變過程，為現(xiàn)代實驗設(shè)備帶來了更多實際利益，同時也不斷促進著實驗手段不斷更新?？梢栽谔岣攥F(xiàn)在溫濕度控制的整體水平方面發(fā)揮更大的作用。同時植物在生長過程中還會受到大棚中氣體、微生物以及其他蟲害等因素的影響。傳統(tǒng)的溫濕度檢測方法是采用有線的傳輸模式，這種模式下的設(shè)備靈活性不強，生產(chǎn)成本較高，操作非常麻煩。有提出用SHT11組成的單點溫濕度檢測系統(tǒng)，但是不能實現(xiàn)多個點的同時測量[1]；有提出了一種較高精度的無線測量技術(shù)，并且采用兩級網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)實現(xiàn)無線測量，但是系統(tǒng)的節(jié)點增多了，網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜，并且系統(tǒng)的成本偏高[2]；還有提出運用MSP430設(shè)計基于ZigBee的無線溫度測量，實現(xiàn)了可以根據(jù)所需要的多點無線測量，但是無法實現(xiàn)歷史記錄的查詢和進行對比分析[3]。 研究現(xiàn)狀20世紀70年代，因為個人電腦技術(shù)的出現(xiàn)，人們開始考慮運用電報來處理從傳統(tǒng)儀器測量出來的數(shù)據(jù)，同時GPIB技術(shù)也逐漸發(fā)展起來，；20世紀80年代，隨著計算機技術(shù)的進一步發(fā)展，計算機主板上有了多個擴展槽，并且出現(xiàn)了可以插在計算機里的數(shù)據(jù)采集卡，這樣的系統(tǒng)可以進行一些簡單的數(shù)據(jù)采集工作，然后將采集到的數(shù)據(jù)交由計算機軟件進行處理，這就是虛擬儀器技術(shù)；20世紀90年代，計算機總線技術(shù)的速度進一步提高，PCI總顯的數(shù)據(jù)傳輸速率達到了132Mbps，1996年底，NI公司在PCI數(shù)據(jù)總線的基礎(chǔ)上提出了第一代PXI(PCI eXtensions for Instrumentation )系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范。在世界500強企業(yè)中的制造業(yè)廠商，95%的公司都采用了虛擬儀器技術(shù)[7]。首先是采用模擬式的組合儀表，在采集現(xiàn)場采集信息并進行指示、記錄和控制。21世紀，世界各國的控制技術(shù)發(fā)展的越來越快，一些國家在實現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上正朝著完全自動化、無人化的方向發(fā)展。 英國倫敦大學(xué)農(nóng)學(xué)院研制的溫室計算機遙控技術(shù)，可以觀測50Km以外的光、溫、濕、氣和水等環(huán)境狀況，并進行隨時遙控[8]。在今后一個時期，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、全球經(jīng)濟的一體化和社會的進步，現(xiàn)代溫室及配套設(shè)施，將以節(jié)能、環(huán)保和改善工作條件為核心，深入廣泛采用高術(shù)。各行業(yè)特別是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都急切需要應(yīng)用電子技術(shù)、自動控制技術(shù)進行改造和提升。制藥行業(yè)里也基本如此。同時值得一提的是，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向產(chǎn)業(yè)化慢慢的發(fā)展，很多農(nóng)民意識到勒擺脫落后的傳統(tǒng)耕作、養(yǎng)殖方式的重要性，認識到了采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)來應(yīng)對進口農(nóng)產(chǎn)品的挑戰(zhàn)，才可以打進國外市場[10]。雖然我國已經(jīng)引進荷蘭、以色列等國家較先進的大型溫室大概四十多座，自動化程度較高，但是成本也高。除此之外，國家糧食儲備工程的大量興建，對溫濕度測控技術(shù)提也提出了要求。針對以上的情況，近幾年來世界各大虛擬儀器公司開發(fā)的很多虛擬儀器開發(fā)平臺軟件，提供給了使用者組建適合自己的虛擬儀器以及測試系統(tǒng)，就可以解決這些問題。其中LabVIEW采用的是圖形化編程方案，是非常實用的開發(fā)軟件；Labwindows/CVI是采用C語言進行編程的、在Windows環(huán)境下的標準ANSIC開發(fā)軟件[11]。 現(xiàn)在虛擬儀器的開發(fā)系統(tǒng)所用到的總線包括GPIB通用接口總線、傳統(tǒng)的RS232串行總線、RS485串行總線、VXI總線，以及USB總線等[13]。同時虛擬儀器的開發(fā)公司，在測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理、表達模式以及其變換方面不斷地改革和創(chuàng)新，發(fā)布了各種軟件，建立了開發(fā)工具庫和數(shù)據(jù)處理的高級分析庫，進一步擴大了虛擬儀器的功能。據(jù)相關(guān)專家的預(yù)測，預(yù)計到2017年我國有70%的儀器為虛擬儀器。因此，基于虛擬儀器的控制系統(tǒng)，這個設(shè)計理念應(yīng)運而生，這個設(shè)計相對與傳統(tǒng)的溫濕度測控系統(tǒng)而言，使用起來簡單方便，而且技術(shù)升級更新也方便，系統(tǒng)的使用和維護費用極低，雖然費用不高，但是具有極高的可靠性。可以提高現(xiàn)在溫濕度控制的整體水平。虛擬儀器平臺通常外圍電路比較簡單，測量精度較高，分辨力高，使用方便。本次畢業(yè)設(shè)計正是為了完成溫濕度采集而設(shè)計的，可以說與人們的日常生活是息息相關(guān)的，具有很大的現(xiàn)實意義。本文主要進行以下幾方面的工作： 論述溫濕度檢測系統(tǒng)的課題目的及意義，智能溫度檢測系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展概況及本論文所研究的的主要內(nèi)容。 溫濕度檢測系統(tǒng)的軟件整體設(shè)計方案，及上位機的設(shè)計過程。主要研究內(nèi)容有：基于LABVIEW的溫濕度檢測器上位機設(shè)計預(yù)計實現(xiàn)的成果： 本系統(tǒng)預(yù)期效果：能夠精確地測量周圍環(huán)境的溫濕度，并且實時地顯示溫度和濕度的值。并且自動紀錄工作數(shù)據(jù)和報警歷史。除此之外，工作人員還可以通過人機界面直觀的查看或者打印工作數(shù)據(jù)。讓系統(tǒng)能適應(yīng)各種環(huán)境和工作需求。根據(jù)從總體到局部的設(shè)計原則，這次設(shè)計通過對系統(tǒng)功能的分析，將整個系統(tǒng)分解為實現(xiàn)不同功能的幾個部分，然后再分別對每個部分進行設(shè)計。 在以往的生產(chǎn)生活中，傳統(tǒng)的氣象要素測量系統(tǒng)不僅僅體積龐大，而且所需要的硬件設(shè)備較多，使用的時候也容易受人員、地點、空間等諸多因素的影響?；谝陨蟼鹘y(tǒng)儀器的缺點，本論文設(shè)計了一個基于LabVIEW的溫濕度檢測器上位機設(shè)計。LabVIEW是專業(yè)的數(shù)據(jù)采集設(shè)計平臺，特別適合對信號和各種算法的處理，同時LabVIEW采用圖形化編程，具有快速開發(fā)的能力，能夠很快的開發(fā)出一個系統(tǒng)。傳統(tǒng)的溫度測量儀器功能和規(guī)格單一，用戶無法根據(jù)自己的需求改變，美國NI公司提出的虛擬儀器的概念徹底打破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義，用戶無法按自己的意志改變的模式。LabVIEW主要特點是：盡可能地采用通用的硬件，各種儀器系統(tǒng)的差異主要是軟件。用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。測試測量：LabVIEW最初就是為測試測量而設(shè)計的，因而測試測量也就是現(xiàn)在LABVIEW最廣泛而且最專注的應(yīng)用領(lǐng)域。至今，大多數(shù)主流的測試儀器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備都擁有專門的LabVIEW驅(qū)動程序，使用LabVIEW可以非常便捷的控制這些硬件設(shè)備。這些工具包幾乎覆蓋了用戶所需的所有功能，用戶在這些工具包的基礎(chǔ)上再開發(fā)程序就容易多了。控制：控制與測試是兩個相關(guān)度非常高的領(lǐng)域，從測試領(lǐng)域起家LabVIEW自然而然地成為首位拓展至控制領(lǐng)域。除此之外，工業(yè)控制領(lǐng)域常用的設(shè)備等通常也都帶有相應(yīng)的LabVIEW驅(qū)動程序。仿真：LabVIEW包含了多種多樣的數(shù)學(xué)運算函數(shù)，特別適合模擬、仿真、原型設(shè)計等工作。在高等教育領(lǐng)域，有時如果使用LabVIEW進行軟件模擬，就可以達到同樣的效果，使學(xué)生不致失去實踐的機會。如果同一個程序需要運行于多個硬件設(shè)備之上，也可以優(yōu)先考慮使用LabVIEW。LabVIEW與其它計算機語言采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼行相比，LabVIEW采用圖形化編程語言——G語言，產(chǎn)生的程序是框圖的形式，易學(xué)易用，是一個特別重要的不同點。尤其是特別是對于熟悉儀器結(jié)構(gòu)和硬件電路的硬件工程師、現(xiàn)場工程技術(shù)人員及測試技術(shù)人員來說，編程就像設(shè)計電路圖一樣；因此，硬件工程師、現(xiàn)場工程技術(shù)人員及測試技術(shù)人員們學(xué)習(xí)LabVIEW駕輕就熟，在很短的時間內(nèi)就能夠?qū)W會并應(yīng)用LabVIEW。 此溫度檢測系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下功能： 采集卡與PC機的串口通信，能及時地將溫度數(shù)據(jù)傳給PC機，并將在上位機界面行程曲線，直觀的表現(xiàn)溫濕度變化。 波形圖顯示和數(shù)字顯示的是溫濕度實時監(jiān)測曲線的走向和數(shù)值。 系統(tǒng)組成框圖 前面板的組成 基于對預(yù)期的結(jié)果，基本可以將系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能分為以 下幾個部分呢在前面板展現(xiàn)： 前面板的結(jié)構(gòu)圖界面由溫濕度實時數(shù)據(jù)的顯示窗口和報警數(shù)據(jù)、設(shè)定數(shù)據(jù)以及報警顯示窗口組成。同時報警數(shù)據(jù)會存儲在表格中并且導(dǎo)出excel表格，顯示報警的情況和報警的數(shù)據(jù)。如果想要查看某段時間的溫濕度情況，可以在date文件夾中找到對應(yīng)的時間段，單擊，便在Microsoft與同類的存儲系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)可以自動生成保存文件，這樣既可以節(jié)省用戶的時間，也減少了系統(tǒng)繁瑣的操作步驟及一些不必要的麻煩。 報警系統(tǒng)具體實現(xiàn)過程如下：將溫度、濕度兩路已報警的信號引出來，分別接入注冊事件，構(gòu)成兩個用戶事件。報警信號的記錄，方便了相關(guān)人員對報警數(shù)據(jù)分析，并對研究過的或無用的報警信號進行清除。 總體來講，基于虛擬儀器的溫濕度控制是由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、報警歷史重現(xiàn)模塊、報警歷史清除模塊，數(shù)據(jù)顯示模塊組成的。并且由于外接電路的簡單和友好的人機操作系統(tǒng)，方便控制和修改，基于虛擬儀器的檢測系統(tǒng)會越來越廣泛地被使用。得到工業(yè)界學(xué)術(shù)界的普遍認可和好評。LabVIEW是一種虛擬儀器開發(fā)平臺軟件，能夠以其直觀簡便的編程方式、眾多的源代碼級的設(shè)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(chǔ)條件[17]。特別是對于熟悉儀器結(jié)構(gòu)和硬件電路的硬件工程師、現(xiàn)場工程技術(shù)人員及測試技術(shù)人員來說，編程就像設(shè)計電路圖一樣；因此，硬件工程師、現(xiàn)場工程技術(shù)人員及測試技術(shù)人員們學(xué)習(xí)LabVIEW駕輕就熟，在很短的時間內(nèi)就能夠?qū)W會并應(yīng)用LabVIEW。LabVIEW的功能十分強大。LabVIEW也有完善的仿真、調(diào)試工具，如設(shè)置斷點、單步執(zhí)行等。G語言編寫的程序稱為虛擬儀器VI(Virtual Instrument),因為它的界面和功能與真實儀器十分相像,在LabVIEW環(huán)境下開發(fā)的應(yīng)用程序都被冠以VI后綴,以表示虛擬儀器的含義。同時,G語言最佳地實現(xiàn)了模塊化編程思想。因為每個SubVI可以單獨執(zhí)行,所以很容易調(diào)試。LabVIEW的運行機制就宏觀上講已經(jīng)不再是傳統(tǒng)上的馮傳統(tǒng)的計算機語言(如C語言)中的順序執(zhí)行結(jié)構(gòu)在LabVIEW中被并行機制所代替:從本質(zhì)上講,它是一種帶有圖形控制流結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流模式。也就是說,在這種數(shù)據(jù)流程序的概念中,程序的執(zhí)行是數(shù)據(jù)驅(qū)動的,它不受操作系統(tǒng)、計算機等因素的影響。從而,我們可以通過相互連接功能節(jié)點快速簡潔地開發(fā)應(yīng)用程序,甚至還可以有多個數(shù)據(jù)通道同步運行。VI有一個人機對話的用戶界面——前面板(Front Panel)和類似于源代碼功能的程序圖(Diagram)。在VI的前面板中，控件(Controls)模擬了儀器的輸入裝置并把數(shù)據(jù)提供給VI的程序圖；而指示器(Indicators)則模擬了儀器的輸出裝置并顯示由程序圖獲得或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。用LabVIEW編制程序圖程序時,不必受常規(guī)程序設(shè)計語法細節(jié)的限制。這些節(jié)點包括了簡單的算術(shù)功能,高級數(shù)據(jù)采集和分析VI以及用來存儲和檢索數(shù)據(jù)的文件輸入輸出功能和網(wǎng)絡(luò)功能。我們可以將之用于頂層(Top level)程序,也可用作其它程序或子程序的子程序。圖形化程序設(shè)計編程簡單、直觀、開發(fā)效率高。提供了一個直覺式的環(huán)境，與測量緊密結(jié)合。針對測試測量和過程控制領(lǐng)域,提供了大量的儀器面板中的控制對象,如表頭、旋鈕、圖表等。使用圖表表示功能模塊,使用圖標間的連線表示在各功能模塊間傳遞的數(shù)據(jù),這樣使得編程過程與思