【正文】 方案有GPIB總線(xiàn)控制方式的硬件方案、MXI總線(xiàn)控制方式的硬件方案、嵌入式計(jì)算機(jī)控制方式的硬件方案3種。VXI有4種器件：寄存器基器件、消息基器件、存儲(chǔ)器器件和擴(kuò)展器件。擴(kuò)展器目前是備用件，為今后新型器件提供發(fā)展通道。寄存器基器件的通信情況極像VME總線(xiàn)器件，是在低層用二進(jìn)制信息編制程序。這種高速通信可以使測(cè)試系統(tǒng)吞吐量大大提高。消息基器件與寄存器基器件不同，他在高層次上用ASCII字符進(jìn)行通信，與這種器件十分相似是獨(dú)立HPIB儀器。消息基器件必須有CPU（或DSP）進(jìn)行管理與控制。 軟件的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)包括3部分：VXI總線(xiàn)接口軟件、儀器驅(qū)動(dòng)軟件和應(yīng)用軟件（軟面板）。VXI總線(xiàn)接口軟件由零槽控制器提供，包括資源管理器、資源編輯程序、交互式控制程序和編程函數(shù)庫(kù)等。 儀器驅(qū)動(dòng)程序是完成對(duì)某一特定儀器的控制與通信的軟件程序，也即模塊的驅(qū)動(dòng)軟件，他的設(shè)計(jì)必須符合VPP的2個(gè)規(guī)范，《儀器驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)和模型》《儀器驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)規(guī)范》。 LABVIEW啟動(dòng)安裝完畢后，重啟計(jì)算機(jī)，即可使用labview軟件完成設(shè)計(jì)，執(zhí)行功能。 LABVIEW簡(jiǎn)介L(zhǎng)abVIEW是一種程序開(kāi)發(fā)環(huán)境，由美國(guó)國(guó)家儀器（NI）公司研制開(kāi)發(fā)的，類(lèi)似于C和BASIC開(kāi)發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言都是采用基于文本的語(yǔ)言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語(yǔ)言G編寫(xiě)程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。LabVIEW的函數(shù)庫(kù)包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，等等。LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖標(biāo)代替文本創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語(yǔ)言。VI指虛擬儀器，是LabVIEW 的程序模塊。用戶(hù)界面在 LabVIEW 中被稱(chēng)為前面板。這就是圖形化源代碼，又稱(chēng)G代碼。并且LABVIEW具有如下特點(diǎn)；盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件。用戶(hù)可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。目前使用較多的是IEEE488 或 GPIB協(xié)議。LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一種圖形化的編程語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)環(huán)境，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過(guò)程都生動(dòng)有趣。使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不寫(xiě)程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖。它可以增強(qiáng)你構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。利用 LabVIEW，可產(chǎn)生獨(dú)立運(yùn)行的可執(zhí)行文件，它是一個(gè)真正的32位/64位編譯器。它主要的方便就是，一個(gè)硬件的情況下，可以通過(guò)改變軟件，就可以實(shí)現(xiàn)不同的儀器儀表的功能，非常方便，是相當(dāng)于軟件即硬件！虛擬儀器（virtual instrument）是基于計(jì)算機(jī)的儀器。粗略地說(shuō)這種結(jié)合有兩種方式，一種是將計(jì)算機(jī)裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。另一種方式是將儀器裝入計(jì)算機(jī)。虛擬儀器主要是指這種方式。虛擬儀器的研究中涉及的基礎(chǔ)理論主要有計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號(hào)處理。虛擬儀器的起源可以追溯到20世紀(jì)70年代，那時(shí)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)在國(guó)防、航天等領(lǐng)域已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展。對(duì)虛擬儀器和 LabVIEW 長(zhǎng)期、系統(tǒng)、有效的研究開(kāi)發(fā)使得該公司成為業(yè)界公認(rèn)的權(quán)威。使用 LabVIEW 軟件，用戶(hù)可以借助于它提供的軟件環(huán)境，該環(huán)境由于其數(shù)據(jù)流編程特性、LabVIEW RealTime 工具對(duì)嵌入式平臺(tái)開(kāi)發(fā)的多核支持，以及自上而下的為多核而設(shè)計(jì)的軟件層次，是進(jìn)行并行編程的首選。用它構(gòu)建的虛擬儀器或計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)性能不可能太高。每一種儀器是一個(gè)插卡，為了保證儀器的性能，又采用了較多的硬件，但這些卡式儀器本身都沒(méi)有面板，其面板仍然用虛擬的方式在計(jì)算機(jī)屏幕上出現(xiàn)。VXI 儀器價(jià)格昂貴，目前又推出了一種較為便宜的 PXI 標(biāo)準(zhǔn)儀器。其領(lǐng)域如下；測(cè)試測(cè)量：LABVIEW最初就是為測(cè)試測(cè)量而設(shè)計(jì)的，因而測(cè)試測(cè)量也就是現(xiàn)在LABVIEW最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。至今，大多數(shù)主流的測(cè)試儀器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備都擁有專(zhuān)門(mén)的LabVIEW驅(qū)動(dòng)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(hù)所需的所有功能，用戶(hù)在這些工具包的基礎(chǔ)上再開(kāi)發(fā)程序就容易多了。：控制與測(cè)試是兩個(gè)相關(guān)度非常高的領(lǐng)域，從測(cè)試領(lǐng)域起家的LabVIEW自然而然地首先拓展至控制領(lǐng)域。除此之外，工業(yè)控制領(lǐng)域常用的設(shè)備、數(shù)據(jù)線(xiàn)等通常也都帶有相應(yīng)的LabVIEW驅(qū)動(dòng)程序。仿真：LabVIEW包含了多種多樣的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，特別適合進(jìn)行模擬、仿真、原型設(shè)計(jì)等工作。在高等教育領(lǐng)域，有時(shí)如果使用LabVIEW進(jìn)行軟件模擬，就可以達(dá)到同樣的效果，使學(xué)生不致失去實(shí)踐的機(jī)會(huì)。對(duì)于沒(méi)有任何計(jì)算機(jī)知識(shí)的兒童而言，可以把LabVIEW理解成是一種特殊的“積木”：把不同的原件搭在一起，就可以實(shí)現(xiàn)自己所需的功能。兒童經(jīng)過(guò)短暫的指導(dǎo)就可以利用樂(lè)高積木提供的積木搭建成各種車(chē)輛模型、機(jī)器人等，再使用LabVIEW編寫(xiě)控制其運(yùn)動(dòng)和行為的程序。快速開(kāi)發(fā)：根據(jù)筆者參與的一些項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)，完成一個(gè)功能類(lèi)似的大型應(yīng)用軟件，熟練的LabVIEW程序員所需的開(kāi)發(fā)時(shí)間，大概只是熟練的C程序員所需時(shí)間的1/5左右?？缙脚_(tái)：如果同一個(gè)程序需要運(yùn)行于多個(gè)硬件設(shè)備之上，也可以?xún)?yōu)先考慮使用LabVIEW。LabVIEW的代碼不需任何修改就可以運(yùn)行在常見(jiàn)的臺(tái)式機(jī)操作系統(tǒng)上：Windows、Mac OS 及 Linux。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)溫室大棚內(nèi)的溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)的安裝和連線(xiàn)，以及對(duì)空調(diào)的控制，采用了三個(gè)溫度傳感器、三個(gè)數(shù)據(jù)采集卡和三個(gè)空調(diào)，傳到計(jì)算機(jī)內(nèi)，進(jìn)行LABVIEW的檢測(cè)和控制。溫度為被測(cè)對(duì)象，在利用溫度傳感器DS18B20測(cè)溫，再通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡USB2013把溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)內(nèi)，再在計(jì)算機(jī)內(nèi)開(kāi)發(fā)軟件，在利用開(kāi)發(fā)軟件控制設(shè)備，從而控制溫度。被測(cè)對(duì)象傳感器數(shù)據(jù)采集卡計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)軟件空調(diào)設(shè)備 測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖（一）硬件電路基本組成系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，虛擬儀器系統(tǒng)的硬件主要由個(gè)人計(jì)算機(jī)工作站和硬件接口模塊組成，其中計(jì)算機(jī)是主體，主要用來(lái)提供實(shí)施高校的數(shù)據(jù)處理性能，硬件接口模塊包括儀器和各種通用接口總線(xiàn)，主要用來(lái)采集，傳輸信號(hào)。（二）硬件電路基本功能描述此硬件系統(tǒng)主要利用半導(dǎo)體來(lái)調(diào)節(jié)溫度大小，利用溫度傳感器來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對(duì)溫度測(cè)量而言，溫度傳感器的選擇是整個(gè)系統(tǒng)第一步，也是直接影響系統(tǒng)穩(wěn)定性能的重要因素之一。)VXI總線(xiàn)接口； VXI總線(xiàn)數(shù)據(jù)采集器通?？梢岳脙煞NVXI總線(xiàn)，通用接口消息基接口和寄存器基接口。通用寄存器基接口是由寄存器簡(jiǎn)單的讀寫(xiě)來(lái)控制儀器硬件的操作。（2）采樣通道控制 為了滿(mǎn)足幾種典型系統(tǒng)通道控制的要求，使通道的數(shù)量足夠多，通道的選取比較靈活，可以利用寄存器電路、可預(yù)置計(jì)數(shù)器電路以及一些其他邏輯電路的配合，將采樣通道設(shè)計(jì)成最多64路、最少2路可以任意選擇，而且可以從任意一路開(kāi)始采樣，也可以到任意一路結(jié)束采樣，只要截止通道號(hào)大于起始通道號(hào)就可以了。 （3）定時(shí)采樣控制 由于不同的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)采樣時(shí)間間隔的要求不同，以及同一系統(tǒng)在不同的試驗(yàn)中需要的采樣時(shí)間間隔也不盡相同，故可以采用程控的方式將采樣時(shí)間間隔設(shè)置在2 μs~13. 0 ms之間任意選擇，可以增加或減少的最小單位是2 μs。（4）采樣點(diǎn)數(shù)控制 根據(jù)不同測(cè)試系統(tǒng)的需求，將采樣點(diǎn)數(shù)設(shè)計(jì)成可在一個(gè)比較大的范圍中任意選擇，該選擇同樣是在軟面板上進(jìn)行。在硬件觸發(fā)采樣中又包括同步調(diào)整周期采樣和非同步調(diào)整周期采樣，這2種采樣又可以是定時(shí)進(jìn)行的或等轉(zhuǎn)速差進(jìn)行的。 硬件電路由溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)組成。數(shù)據(jù)傳感器主要是使數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)。主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀(guān)。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。(2)測(cè)溫范圍 －55℃～+125℃，℃。(4)工作電源: 3~5V(5)在使用中不需要任何外圍元件(6)測(cè)量結(jié)果以9~12位數(shù)字量方式串行傳送(7)不銹鋼保護(hù)管直徑 Φ6(8)適用于DN15~25, DN40~DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測(cè)溫(9)標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, , G1/2”任選(10)PVC電纜直接出線(xiàn)或德式球型接線(xiàn)盒出線(xiàn),便于與其它電器設(shè)備連接。(2)軸瓦，缸體，紡機(jī)，空調(diào)，等狹小空間工業(yè)設(shè)備測(cè)溫和控制。(4)供熱/制冷管道熱量計(jì)量，中央空調(diào)分戶(hù)熱能計(jì)量和工業(yè)領(lǐng)域測(cè)溫和控制接線(xiàn)說(shuō)明；獨(dú)特的一線(xiàn)接口，只需要一條口線(xiàn)通信。可用數(shù)據(jù)總線(xiàn)供電， V 無(wú)需備用電源。華氏相當(dāng)于是67 華氏度到257華氏度。 ℃。由于DS18B20是一條口線(xiàn)通信，所以中央微處理器與DS18B20只有一個(gè)一條口線(xiàn)連接。 因?yàn)槊恳粋€(gè)DS18B20的包含一個(gè)獨(dú)特的序號(hào)，多個(gè)ds18b20s可以同時(shí)存在于一條總線(xiàn)。它的用途很多，包括空調(diào)環(huán)境控制，感測(cè)建筑物內(nèi)溫設(shè)備或機(jī)器，并進(jìn)行過(guò)程監(jiān)測(cè)和控制。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。 DS18B20的電源也可以從外部3V5 .5V的電壓得到。主要首先提供以下功能命令之一： 1 ）讀ROM， 2 ）ROM匹配， 3 ）搜索ROM， 4 ）跳過(guò)ROM， 5 ）報(bào)警檢查。若指令成功地使DS18B20完成溫度測(cè)量，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在DS18B20的存儲(chǔ)器。測(cè)量結(jié)果將被放置在DS18B20內(nèi)存中，并可以讓閱讀發(fā)出記憶功能的指揮，閱讀內(nèi)容的片上存儲(chǔ)器。如果DS18B20不使用報(bào)警檢查指令，這些寄存器可作為一般的用戶(hù)記憶用途。寫(xiě)TH,TL指令以及配置字節(jié)利用一個(gè)記憶功能的指令完成。所有數(shù)據(jù)的讀，寫(xiě)都是從最低位開(kāi)始。64位光刻ROM的排列是：開(kāi)始8位（28H）是產(chǎn)品類(lèi)型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。（2） DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，℃/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。DS18B20工作原理；DS18B20的讀寫(xiě)時(shí)序和測(cè)溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s 減為750ms。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。圖3中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線(xiàn)性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值DS1820使用中注意事項(xiàng)；DS1