基于labview的溫度采集系統(tǒng)報告畢業(yè)論文-閱讀頁
2025-07-03 14:27本頁面
【正文】 號調(diào)理電路進行信號采集。利用1mA恒定電流通過pt100熱電阻產(chǎn)生相應(yīng)的電壓再通過低通濾波器濾掉100hz以上的信號。圖9 熱電阻調(diào)理電路 輸入信號的類型在進行數(shù)據(jù)采集前，必須對要采集的信號有所了解，因為不同信號的測量方式和對采集系統(tǒng)的要求是不同的，只有了解被測信號，才能選擇合適的測量方式和采集系統(tǒng)。一般情況下，信號所運載信息是很廣泛的，比如：狀態(tài)(State)、速率(Rate)、電平(Level)、形狀(Shape)、頻率成分(Frequency Content)。數(shù)字信號又可分為開關(guān)信號和脈沖信號。1）數(shù)字信號(Digital)第一類數(shù)字信號是開關(guān)信號(OnOff)，如圖10所示。TTL信號就是一個開關(guān)信號，就定義它為邏輯高電平，就定義為邏輯低電平。這種信號包括一系列的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，信息就包含在狀態(tài)轉(zhuǎn)化發(fā)生的數(shù)目、轉(zhuǎn)換速率、一個轉(zhuǎn)換間隔或多個轉(zhuǎn)換間隔的時間里。圖 12模擬直流信號直流信號最重要的信息是它在給定區(qū)間內(nèi)運載的信息的幅度。采集系統(tǒng)在采集模擬直流信號時，需要有足夠的精度以正確測量信號電平。在測量一個時域信號或者說是波形時，需要關(guān)注波形形狀的特性，如斜度、峰值等。現(xiàn)實中存在許多不同的時域信號，比如心臟跳動信號、視頻信號等，測量它們通常是因為對波形的某些方面的特性感興趣。用于測量一個頻域信號的系統(tǒng)必須有必要的分析功能，用于從信號中提取頻域信息。模擬頻域信號也很多，比如聲音信號、地球物理信號、傳輸信號等。 輸入信號的連接方式一個電壓信號可以分為接地和浮動兩種類型。1）接地信號接地信號，就是將信號的一端與系統(tǒng)地連接起來，如大地或建筑物的地。接地最常見的例子是通過墻上的接地引出線，如信號發(fā)生器和電源。一些常見的浮動信號的例子有電池、熱電偶、變壓器和隔離放大器。具有放大器的數(shù)據(jù)采集卡可配置成差分測量系統(tǒng)。標有AIGND(模擬輸入地)的管腳就是測量系統(tǒng)的地。然而，實際應(yīng)用的板卡卻限制了差分測量系統(tǒng)抵抗共模電壓的能力，數(shù)據(jù)采集卡的共模電壓的范圍限制了相對與測量系統(tǒng)地的輸入電壓的波動范圍。如果系統(tǒng)共模電壓超過允許范圍，需要限制信號地與數(shù)據(jù)采集卡的地之間的浮地電壓，以避免測量數(shù)據(jù)錯誤。圖16表示了一個16通道的RSE測量系統(tǒng)。圖17說明了一個NRSE測量系統(tǒng)，其中AISENSE是測量的公共參考端，AIGND是系統(tǒng)的地。所以在選擇數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成系統(tǒng)時，首先必須對數(shù)據(jù)采集卡的性能指標有所了解。根據(jù)奈奎斯特理論采樣頻率至少是原信號的兩倍，但實際中，一般都需要5～10倍。如果采樣系統(tǒng)對時間要求嚴格，則必須同時采集，這就需要每個通道都有自己的放大和A/D轉(zhuǎn)換器。3）分辨率ADC的位數(shù)越多，分辨率就越高，可區(qū)分的電壓就越小。因而，數(shù)字信號不能真實地反映原始信號，因為一部分信息被漏掉了。4）電壓動態(tài)范圍電壓范圍指ADC能掃描到的最高和最低電壓。例如，一個12位多功能DAQ卡，其可選的范圍從0到10V，或－5到＋5V，其可選增益有1，2，5，10，20，50或100。 數(shù)據(jù)采集卡(DAQ卡)的組成1）多路開關(guān)。2）放大器。通常中的放大器都是增益可調(diào)的，使用者可根據(jù)需要來選擇不同的增益倍數(shù)。把采集到的信號瞬間值，保持在A/D轉(zhuǎn)換的過程中不變化。將模擬的輸入信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出，完成信號幅值的量化。以上四個部分是數(shù)據(jù)采集卡的重要組成部分，與其他的電路如定時/計數(shù)器、總線接口等電路儀器組成DAQ。設(shè)計一個虛擬儀器系統(tǒng)，在硬件平臺確定之后，就可以通過設(shè)計不同的軟件，實現(xiàn)不同的儀器功能。由于選用專用的開發(fā)軟件，必須具有一定的儀器以及數(shù)據(jù)采集設(shè)備配合使用。 程序設(shè)計的模塊化原則模塊化結(jié)構(gòu)是所有設(shè)計良好的軟件系統(tǒng)的基本特點，任何一個大的程序系統(tǒng)，總是由若干功能相對獨立的模塊組成。圖18 模塊化結(jié)構(gòu)信息抽象與信息隱含是模塊的基本特征。在模塊化問題求解時，在最高抽象級可以采用面向問題的環(huán)境語言的抽象術(shù)語進行描述；而在較低抽象級，則可采用過程性術(shù)語。模塊獨立性有兩個定性的標準度量：即塊內(nèi)聯(lián)系(內(nèi)聚)與塊間聯(lián)系(耦合)，如圖18所示。塊內(nèi)聯(lián)系是指模塊內(nèi)部各部分(語句與語句段)之間的聯(lián)系。好的模塊結(jié)構(gòu)，塊間聯(lián)系應(yīng)盡可能小，塊內(nèi)聯(lián)系應(yīng)盡可能大。在用戶看來，這些任務(wù)是同時進行著的。本設(shè)計把用戶命令輸入、信號動態(tài)顯示和歷史數(shù)據(jù)的查詢、分析處理放在主線程中實現(xiàn)，而把信號采集和定時存儲功能分別放到兩個工作線程中。Windows系統(tǒng)把CPU的運行分成許多小的時間片，按各個進程和進程內(nèi)線程的優(yōu)先級進行分配，從而使多個程序能“同時”運行。 LabVIEW與多線程應(yīng)用多線程技術(shù)，可以使得多個獨立的任務(wù)并發(fā)執(zhí)行，從而極大地提高程序的效率。在LabVIEW中，圖形化編程為開發(fā)多線程代碼帶來了很大的好處，因為在數(shù)據(jù)流的編程環(huán)境中，用戶可以很容易地“看到”并行代碼，例如兩個獨立的循環(huán)或子VI就代表兩段可以并發(fā)執(zhí)行的代碼。在用戶啟動系統(tǒng)工作時，這兩個工作線程被創(chuàng)建。因為信號的采集工作和數(shù)據(jù)存儲工作是長時間甚至長年累月運行著，這也是工業(yè)生產(chǎn)的實際情況所決定的。循環(huán)之間的數(shù)據(jù)傳遞即線程間的數(shù)據(jù)傳遞，可以由局部變量、全局變量、共享變量和隊列等方式實現(xiàn)。如果需要為兩個循環(huán)設(shè)置不同的優(yōu)先級，可以通過定時循環(huán)來實現(xiàn)。具體程序見圖19。具體程序見圖20。 報警記錄程序這部分程序采用用戶事件來編寫的，當采樣值大于設(shè)定的數(shù)值時，就會觸發(fā)用戶事件，從而使下面循環(huán)里的事件發(fā)生，進行記錄數(shù)據(jù)，這部分是實時記錄的，有保存為文本文件的功能，每次重新啟動系統(tǒng)時，會清空實時顯示的記錄。圖22報警記錄部分程序系統(tǒng)軟件的具體實現(xiàn)本設(shè)計的前面板由通道配置、實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報警記錄4個頁面組成。下面分別介紹各個部分。見圖23通道配置界面。在該頁面中實現(xiàn)了兩個通道采集的波形的實時顯示，該面板靈活運用采用了屬性節(jié)點來編程實現(xiàn)的。見圖24 實時數(shù)據(jù)顯示界面。本設(shè)計提供了對歷史數(shù)據(jù)用表格和波形圖2種不同的顯示方式，還可以把歷史數(shù)據(jù)導出為文本文件以供后續(xù)處理。該系統(tǒng)使用了光報警，并實時記錄報警時刻和報警值，以及導出文本文件功能。圖26 報警記錄界面總 結(jié)把LABVIEW應(yīng)用于溫度測量和控制系統(tǒng)中，以用USB5935數(shù)據(jù)采集卡以及熱電阻信號調(diào)理電路，加以對程序的編輯，可以實現(xiàn)對溫度的采集精密控制。通過本設(shè)計，深刻的認識到了虛擬儀器技術(shù)是儀器發(fā)展的重要發(fā)展方向。伴隨計算機技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展虛擬儀器必將拓展到各個領(lǐng)域，引起測控儀器的深層
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