【正文】 以把它們集成到現(xiàn)有的測(cè)量設(shè)備，最終以較少的成本加速產(chǎn)品上市的時(shí)間。 NI 設(shè)計(jì)這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時(shí)還提供了靈活性和強(qiáng)大的功能，使我們輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護(hù)和修改高性能、低成本的測(cè)量和控制解決方案 LabVIEW 軟件 LabVIEW LabVIEW 是一種程序開發(fā)環(huán)境，由 美國(guó) 國(guó)家儀器（ NI）公司研制開發(fā)的，類似于 C和 BASIC 開發(fā)環(huán)境，但是 LabVIEW 與其他計(jì)算機(jī)語言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而 LabVIEW 使用的是圖形化編輯語言 G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。 LabVIEW 進(jìn)行廣泛的數(shù)據(jù)采集，分析和顯示功能集中在同一環(huán)境中，讓你可以根據(jù)自己的平臺(tái)上無縫地集成一套完整的應(yīng)用程序，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)的庫函數(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程都生動(dòng)有趣 特點(diǎn)是 盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是 軟件 。 用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。 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)備都擁有專門的 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(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)過短暫的指導(dǎo)就可以利用樂高積木提供的積木搭建成各種車輛模型、機(jī)器人等，再使用 LabVIEW 編寫控制其運(yùn)動(dòng) 和行為的程序。 快速開發(fā)：根據(jù)筆者參與的一些項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)，完成一個(gè)功能類似的大型應(yīng)用軟件，熟練的 LabVIEW 程序員所需的開發(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。 跨平臺(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，也可以優(yōu)先考慮使用LabVIEW。 LabVIEW 的代碼不需任何修改就可以運(yùn)行在常見的三大臺(tái)式機(jī)操作系統(tǒng)上： Windows、 Mac OS 及 Linux。它是計(jì)算機(jī)與外部物理世界連接的橋梁 .各種類型信號(hào)采 集的難易程度差別很大。時(shí)間間隔 Δt 被稱為采樣間隔或者采樣周期。 t=0, Δt,2 Δt,3 Δt ...... 等等， x(t) 的數(shù)值就被稱為采樣值。下圖顯示了一個(gè)模擬信號(hào)和它采樣后的采樣值。 模擬信號(hào)和采樣顯示 如果對(duì)信號(hào) x(t)采集 N 個(gè)采樣點(diǎn)，那么 x(t)就可以用下面這個(gè)數(shù)列表示： 模擬信號(hào)和采樣顯示 這個(gè)數(shù)列被稱為信號(hào) x(t)的數(shù)字化顯示或者采樣顯示。所以如果只知道 該信號(hào)的采樣值，并不能知道它的采樣率，缺少了時(shí)間尺度，也不可能知道信號(hào)x(t)的頻率。反過來說，如果給定了采樣頻率，那么能夠正確顯示信 號(hào)而不發(fā)生畸變的最大頻率叫做 奈 奎斯特頻率，它是采樣頻率的一半。 圖 2 顯示了一個(gè)信號(hào)分別用合適的采樣率和過低的采樣率進(jìn)行采樣的結(jié)果。這種信號(hào)畸變叫做混疊 (alias)。 不同采樣率的采樣結(jié)果 不同采樣率的采樣結(jié)果 圖 3 給出了一個(gè)例子。 說明混疊的例 子 采樣的結(jié)果將會(huì)是低于奈奎斯特頻率 (fs/2=50 Hz)的信號(hào)可以被正確采樣。分別產(chǎn)生了 30 、 40 和 10 Hz 的畸變頻率 F F3 和 F4 。在圖３的例子中，這個(gè)濾波器的截止頻率自然是 25HZ 。 采樣頻率應(yīng)當(dāng)怎樣設(shè)置呢？也許你可能會(huì)首先考慮用采集卡支持的最大頻率。理論上設(shè)置采樣頻率為被采集信號(hào)最高頻率成分的 2 倍就夠了，實(shí)際上工程中選用 5～ 10 倍，有時(shí)為了較好地還原波形，甚至更高一些。這里對(duì)樣本數(shù)又有一個(gè)要求，一般不能只提供一個(gè)信號(hào)周期的數(shù)據(jù)樣本，希望有 5～ 10 個(gè)周期，甚至更多的樣本。這里又發(fā)生一個(gè)困難，有時(shí)我們并不知道，或不確切知道被采信號(hào)的頻率，因此不但采樣率不一定是信號(hào)頻率的整倍數(shù)，也不能保證提供整周期數(shù)的樣本。這是測(cè)量與分析的唯一依據(jù) 轉(zhuǎn)換電路 轉(zhuǎn)換器是將一種信號(hào)轉(zhuǎn)換成另一種信號(hào)的裝置。在自動(dòng)化儀表設(shè)備和自動(dòng)控制系 統(tǒng)中，常將一種信號(hào)轉(zhuǎn)換成另一種與標(biāo)準(zhǔn)量或參考量比較后的信號(hào)，以便將兩類儀表聯(lián)接起來。所幸的是目前單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的MCU、存儲(chǔ)器、μ P 監(jiān)控芯片、 I/O 擴(kuò)展與接口電路芯片等多采用 HCMOS 工藝；另一方面 74LS 系列數(shù)字電路芯片已普遍被 74HC 系列芯 片所取代。當(dāng)電源電壓大于 時(shí)， CMOS 數(shù)字邏輯器件就成了唯一可選的數(shù)字 IC 芯片 )，盡量不用 74LS 系列芯片 (速度與74HC 系列相同，但電源范圍限制為 177。 根據(jù) CMOS、 HCMOS芯片輸出高低電平特征、輸入高低電平范圍，在電源電壓 DDV 相同，且不大于 情況下，這些芯片能直接相連。 高壓器件驅(qū)動(dòng)低壓器件接口電路 高壓器件驅(qū)動(dòng)低壓器件 (如 5V驅(qū)動(dòng) 3V或 9V驅(qū)動(dòng) 5V、 3V)時(shí)，一般不能直接相連，應(yīng)根據(jù)高壓器件輸出口結(jié)構(gòu) (漏極開路的 OD 門、準(zhǔn)雙向或 CMOS 互補(bǔ)推挽輸出 )選擇相應(yīng)的接口電路。 對(duì)于 CMOS 互補(bǔ)推挽輸出、準(zhǔn)雙向 (如 MCS51 的 P P P3 口 )輸出，須在兩者之間加隔離二極管，如圖 742(b)所示，其中電阻 R 選擇與圖 (a)相同，二極管 D 可采用小功率開關(guān)二極管，如 1N4148。當(dāng)前級(jí)輸出低電平時(shí)，二極管D 導(dǎo)通，后級(jí)輸入低電平電壓 ILV = OLV + DV (二極管導(dǎo)通壓降 )。為了減少對(duì) 采樣數(shù)據(jù)的干擾，提高儀器系統(tǒng)性能，在數(shù)據(jù)處理之前，需對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波。 (2)電阻測(cè)試：在室外太陽光強(qiáng)照射下、室內(nèi)適宜光照下、室內(nèi)昏暗條件下三種光照條件下分別測(cè)的光敏電阻的阻值為 =320 歐、 歐、 =歐。即光照不適宜時(shí)就會(huì)報(bào)警，所以該系統(tǒng)不但可以完成光強(qiáng)的顯示、報(bào)警，而且可以判斷光照是否適宜。光敏電阻是基于光電導(dǎo)效應(yīng) 的一種光電器件，無光照時(shí) , 光敏電阻值（暗電阻）很大 , 電路中電流（暗電流）很??； 當(dāng)受到光照時(shí)，半導(dǎo)體材料電導(dǎo)率增加，電阻減小。光敏電阻作為光電式傳感器的一種，它具有靈敏度高、光譜響應(yīng)范圍寬；體積小、重量輕、機(jī)械強(qiáng)度高、耐沖擊、耐震動(dòng)、抗過載能力強(qiáng)和壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。把光敏電阻串聯(lián)在直流電路中即可把不同的電阻值轉(zhuǎn)化為不同的電壓值，電路如原理圖所示。 (2)信號(hào)處理部分 ： 采用集成電壓比較器 LM358N 作為信號(hào)處理的核心元件，電路連接如原理圖所示。工作過程分析如下：光照較強(qiáng)時(shí) V1 Vref1Vref2，兩個(gè)比較器的輸出電壓分別為（ 5V， 0V）；光照適宜時(shí) Vref1V2 Vref2， 兩個(gè)比較器的輸出電壓分別為（ 5V， 0）； 光照黑暗時(shí) V3 Vref2 Vref1 兩個(gè)比較器的輸出電壓分別為（ 5V， 5V）。 (3)光強(qiáng)顯示部分 采用 數(shù)碼管 管顯示不同的光強(qiáng)狀態(tài)。電路連接如原理圖所示，分析如下：當(dāng)光照較強(qiáng)時(shí)，兩個(gè)比較器的輸出電壓分別為（ 5V， 0V）， LED1 點(diǎn)亮；光照適宜時(shí)， 兩個(gè)比較器的輸出電壓分別為（ 5V， 0）， LED2 被點(diǎn)亮； 光照黑暗時(shí)，兩個(gè)比較器的輸出電壓分別為（ 5V， 5V）， LED LED3 被點(diǎn)亮。 測(cè)量次數(shù) 電源電壓 U(v) 電流 I(mA) 暗電阻 R(Ω ) 計(jì)算公式 1 5 0 無窮 R=U/I 2 10 0 無窮 3 12 0 無窮 4 15 0 無窮 2 亮電阻測(cè)量 測(cè)量次數(shù) 電源電壓U(v) 入射光照強(qiáng)度E(lm) 電流 I(mA) 亮電阻 R(Ω ) 計(jì)算公式 1 12 100 6． 15 R=U/I 2 12 120 2． 18 3 12 140 4 12 160 5 12 180 6 12 200 3光敏電阻的光照特性 入射光照強(qiáng)度 E(lm) 100 120 140 160 180 200 電流 I(mA) 4光敏電阻的伏安特性 改善后的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 第五章 總結(jié) 我認(rèn)為設(shè)計(jì)此裝置可以讓我們得到適宜的光照，便于調(diào)節(jié)。當(dāng)汽車行駛時(shí)，光照很強(qiáng)照在司機(jī)的眼睛上時(shí)，光敏電阻可在到達(dá)司機(jī)眼睛之前感受到光照增強(qiáng)此時(shí)可將報(bào)警裝置改為一個(gè)自動(dòng)放下慮光板，可以保護(hù)眼睛同時(shí)可以避免交通事故的發(fā)生。 通過本次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)傳感器、電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)有了更深的的理解也加強(qiáng)了我的實(shí)際動(dòng)手能力。接觸到我們以后需要使用和進(jìn)一步了解的程序。同時(shí)在本次課程設(shè)計(jì)時(shí)，也暴露了自己的不少毛病，如設(shè)計(jì)過程中缺乏規(guī)范化，標(biāo)準(zhǔn)化，仿真軟件不熟悉等。通過這幾天的努力奮斗，最終做出電路原理圖，心里有一種莫名 的成就感。方案的設(shè)計(jì)沒有能實(shí)現(xiàn)很多的功能，知識(shí)面狹隘，學(xué)過的知識(shí)遺忘了。平常我們上課學(xué)習(xí)理論知識(shí)有時(shí)覺得挺容易的，但一旦自己真正動(dòng)手設(shè)計(jì)，才發(fā)現(xiàn)自己有很多