基于PC的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子

2、版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交

3、論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注 意 事 項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程

4、序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用a4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3

5、）其它基于的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)摘 要數(shù)據(jù)采集是通過傳感器把被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號(hào)，通過信號(hào)采集卡采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)的處理的過程。本文采用流行的虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它是在基于傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新興測(cè)控技術(shù)，能靈活的根據(jù)需要組建符合用戶自定義的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，打破了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模式，實(shí)現(xiàn)了用軟件來替代儀器，而且更加快速和迅捷，對(duì)數(shù)據(jù)處理的功能更加多樣靈活。本文采用以pci為總線的虛擬儀器采集方案，它的特點(diǎn)是通過數(shù)據(jù)采集卡以及虛擬儀器軟件搭配組建的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行采集、分析。本文以此為指導(dǎo)思想，提出了合適的組成方案，主要工作是以ni公司pci-6221

6、數(shù)據(jù)采集卡為硬件支持，labview為軟件開發(fā)平臺(tái)，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M測(cè)試以求實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、在線監(jiān)測(cè)以及對(duì)歷史數(shù)據(jù)的回放和分析等功能。經(jīng)測(cè)試表明，由熱電偶、scc-68接線盒、scc-tc02熱電偶處理模塊和pci-6221數(shù)據(jù)采集卡所構(gòu)建的數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)采集，并對(duì)采集過程的變化進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，這些都體現(xiàn)虛擬儀器技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。證實(shí)本文所采用的數(shù)據(jù)采集理論和方法是可行的。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；數(shù)據(jù)采集；labview；pci-6221；scc-68；scc-tc02 date acquisition base on pcabstractdata acqui

7、sition through the sensor to the measured signals into voltage or current signals, signal acquisition, through data acquisition card and the corresponding process. in this paper, the popular virtual instrument technology to build data acquisition system, which is based on sensor technology and compu

8、ter technology developed on the basis of measurement and control of emerging technology, the flexibility to form the basis of need in line with the user-defined data acquisition system, breaking the traditional data acquisition mode, the realization of the software to replace equipment, and more fas

9、t and agile, data-processing functions on a more flexible and diverse. in this paper, for a pci bus virtual instrument collection program, which is characterized by the adoption of data acquisition cards, as well as the formation of virtual instrument software with the data acquisition system of sta

10、ndards for data signals collection, analysis. in this paper, as the guiding ideology, the composition of a suitable program, the main work is based on ni company pci-6221 data acquisition card for the hardware support, labview software development platform, through experimental simulation tests in o

11、rder to achieve real-time data acquisition, data show , data storage, on-line monitoring and playback of historical data and analysis functions. tested indicated that thermocouple, scc-68 junction box, scc-tc02 thermocouple processing module and the pci-6221 data acquisition card by building a data

12、acquisition hardware system, enabling real-time acquisition of the temperature of the acquisition process changes in the corresponding adjustment, which reflects the characteristics of virtual instrument technology and advantages. confirmed in this article used the theory and methods of data collect

13、ion is feasible.key words： virtual instrument；daq；labview；pci-6221；scc-68；scc-tc02目 錄摘 要iabstractii第一章 緒論11.1 研究目的及意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 本文研究的主要內(nèi)容3第二章 數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)42.1 虛擬儀器組成42.1.1 高效的軟件42.1.2 模塊化的i/o硬件52.1.3 用于集成的軟硬件平臺(tái)52.2 虛擬儀器的特點(diǎn)62.2.1 性能高62.2.2 可擴(kuò)展性強(qiáng)62.2.3 無縫集成62.3 虛擬儀器的發(fā)展前景72.4 虛擬儀器軟件介紹72.4.1 可視化編程工具72

14、.4.2 labwindows/cvi82.4.3 labview8第三章 數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)計(jì)103.1 數(shù)據(jù)采集卡103.1.1 數(shù)據(jù)采集卡的選用103.1.2 pci-6221型數(shù)據(jù)采集卡123.2 傳感器的選擇123.3 信號(hào)調(diào)理模塊143.4 接線盒153.5 ni-daq安裝163.6 daqmx介紹18第四章 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)204.1 軟件總體設(shè)計(jì)204.2 主程序204.2.1 主程序框架204.2.2 主程序前面板224.2.3 主程序后面板244.3 子程序254.3.1 采集子程序254.3.2 查詢子程序264.3.3 存儲(chǔ)子程序274.4 數(shù)據(jù)處理284.4.1 濾波功

15、能選擇284.4.2 調(diào)用數(shù)字濾波器子程序的幾個(gè)基本問題314.4.3 濾波器的選用324.4.4 越限報(bào)警334.5 labview數(shù)據(jù)庫(kù)334.5.1 labview中數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問334.5.2 利用ado技術(shù)訪問數(shù)據(jù)庫(kù)344.6 access數(shù)據(jù)庫(kù)364.6.1 在access中建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)364.6.2 建立與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接37第五章 系統(tǒng)調(diào)試385.1 調(diào)試方法385.2 調(diào)試過程385.2.1 檢查采集是否正常385.2.2 檢查數(shù)據(jù)庫(kù)建表、記錄和查詢功能395.2.3 檢查參數(shù)設(shè)置和存儲(chǔ)設(shè)置功能40總結(jié)41參考文獻(xiàn)42附錄a：程序前面板43附錄b：程序總圖44致謝45 第一章 緒

16、論1.1 研究目的及意義基于pc的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是利用數(shù)據(jù)采集板卡和計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和顯示的過程。在自動(dòng)化過程中，數(shù)據(jù)的在線采集是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的第一步，現(xiàn)在大多工廠的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集還是基于人工檢測(cè)或機(jī)械儀表測(cè)量，存在很大的誤差，而且實(shí)時(shí)性不強(qiáng)，不利于后續(xù)的準(zhǔn)確控制，這就要求能夠有一種方便、經(jīng)濟(jì)、高效的檢測(cè)手段能夠?qū)崿F(xiàn)這一過程?；谔摂M儀器技術(shù)的數(shù)據(jù)采集手段，是隨著微機(jī)和傳感器技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)新興的測(cè)控手段之一，它主要以pc機(jī)為平臺(tái)的測(cè)控技術(shù)。labview是美國(guó)國(guó)家儀器公司(ni)推出的一種基于圖形化語言的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)，它功能強(qiáng)大，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)值分析

17、、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)表達(dá)等，ni公司的口號(hào)是“軟件即儀器”，即是用軟件來實(shí)現(xiàn)儀器的功能。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀現(xiàn)今，在實(shí)驗(yàn)室研究、測(cè)試和測(cè)量以及工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中，絕大多數(shù)科研人員和工程師使用配有pci、pxi/compact pci、pcmcia、usb、ieee1394、isa、并行或串行接口的個(gè)人電腦(pc)采集數(shù)據(jù)。許多應(yīng)用使用插入式設(shè)備并把數(shù)據(jù)直接傳送到計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，在一些其它應(yīng)用中數(shù)據(jù)采集硬件和pc分離，通過并行或串行接口和pc相連?；趐c的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由下列部分組成：pc傳感器信號(hào)調(diào)理數(shù)據(jù)采集硬件軟件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所使用的計(jì)算機(jī)會(huì)極大地影響數(shù)據(jù)采集的速度，計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳送能力也會(huì)極大地

18、影響數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能。pci、isa和ieee1394設(shè)備可以支持dma和中斷傳送方式，而pcmcia和usb設(shè)備只能使用中斷傳送方式。數(shù)據(jù)傳送方式會(huì)影響數(shù)據(jù)采集設(shè)備的數(shù)據(jù)吞吐量。限制數(shù)據(jù)采集量的因素常常是硬盤，硬盤的訪問時(shí)間和硬盤的分區(qū)會(huì)極大地降低數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)到硬盤的最大速率。對(duì)于要求采集高頻信號(hào)的系統(tǒng)，就需要選擇配置高速硬盤pc機(jī)，從而保證有連續(xù)(非分區(qū))的硬盤器或?qū)Ｓ玫那度胧教幚砥?，如?shù)字信號(hào)處理(dsp)板卡。為了保證硬盤的訪問速度和整個(gè)程序運(yùn)行的流暢性，要用專門的硬盤進(jìn)行采集并且在把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到磁盤時(shí)使用另一個(gè)獨(dú)立的磁盤運(yùn)行操作系統(tǒng)。此外，對(duì)于要實(shí)時(shí)處理高頻信號(hào)的應(yīng)用，需要用到32

19、位的高速處理器以及相應(yīng)的協(xié)處理。在實(shí)際生產(chǎn)工藝中，為了滿足短期目標(biāo)的同時(shí)，要根據(jù)投資所能產(chǎn)生的長(zhǎng)期回報(bào)的最大值來確定選用何種操作系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)平臺(tái)。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高度發(fā)展極其在電子測(cè)量技術(shù)與儀器上的應(yīng)用，新的測(cè)試方法，新的測(cè)試領(lǐng)域以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，在許多方面已經(jīng)突破傳統(tǒng)儀器的概念，電子測(cè)量?jī)x器功能和作用己經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的變化。在這種情況下，美國(guó)國(guó)家儀器公司(ni)在20世紀(jì)80年代最早提出虛擬儀器的概念同時(shí)推出了用于虛擬儀器開發(fā)工程軟件包labview是ni公司宣稱“即軟件就是儀器”，虛擬儀器利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)，加上特殊設(shè)計(jì)的儀器硬件和專用軟件，形成既有的普通

20、儀器基本功能，又有一般儀器沒有的特殊功能的高檔低價(jià)的新型儀器，虛擬儀器的出現(xiàn)是儀器發(fā)展史上的一場(chǎng)革命，代表著儀器發(fā)展的最新方向和新潮流，對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步將產(chǎn)生不可估量的影響。1.3 本文研究的主要內(nèi)容labview是“l(fā)aboratory virtual instrument engineering workbench”的簡(jiǎn)寫，即實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái)，是美國(guó)ni公司推出的一種基于g語言的虛擬儀器軟件開發(fā)工具，最初它是基于蘋果公司的macnitosh微機(jī)，后來ni公司不斷推出基于各種操作系統(tǒng)的labview版本。正是由于labview的出現(xiàn)開創(chuàng)了儀器研究新方法虛擬儀器。全文分為

21、七章：第一章為緒論，主要說明選題的意義和目的、國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究情況。第二章為虛擬儀器技術(shù)，了解虛擬儀器的概念及其特點(diǎn)。第三章為系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)，制定出相應(yīng)的采集技術(shù)方案，并對(duì)系統(tǒng)的硬件組成進(jìn)行解釋說明等。第四章為講述系統(tǒng)的軟件開發(fā)部分。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本知識(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)的操作進(jìn)行了介紹。第五章敘述了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的過程，以檢驗(yàn)系統(tǒng)是否達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。最后為總結(jié)部分，對(duì)本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方式作一個(gè)總結(jié)概括性的結(jié)論，并提出還需要努力完善的部分。第二章 數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集方式方法有很多種，如傳統(tǒng)的儀器儀表、matlab數(shù)據(jù)采集工具、單片機(jī)、虛擬儀器等等，考慮到本設(shè)計(jì)的需要和各種方案的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)將采用

22、虛擬儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。2.1 虛擬儀器組成虛擬儀器技術(shù)是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。靈活高效的軟件能幫助用戶創(chuàng)建完全自定義的用戶界面，模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統(tǒng)集成，標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件平臺(tái)能滿足對(duì)同步和定時(shí)應(yīng)用的需求。這也正是虛擬儀器廠商近30年來始終引領(lǐng)測(cè)試測(cè)量行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的原因所在。只有同時(shí)擁有高效的軟件、模塊化i/o硬件和用于集成的軟硬件平臺(tái)這三大組成部分，才能充分發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)、開發(fā)時(shí)間少，以及出色的集成性這四大優(yōu)勢(shì)。虛擬儀器技術(shù)的由三大組成部分：高效的軟件、模塊化的i/o硬件、用于集成的軟硬件平臺(tái)。2.1.

23、1 高效的軟件軟件是虛擬儀器技術(shù)中最重要的部份，使用正確的軟件工具并通過設(shè)計(jì)或調(diào)用特定的程序模塊，工程師和科學(xué)家們可以高效地創(chuàng)建自己的任務(wù)以及友好的人機(jī)交互界面。ni公司提供的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖形化編程軟件labview，不僅能輕松方便地完成與各種軟硬件的連接，更能提供強(qiáng)大的后續(xù)數(shù)據(jù)處理能力，設(shè)置數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)的方式，并將結(jié)果顯示給用戶。此外，ni提供了更多交互式的測(cè)量工具和更高層的系統(tǒng)管理軟件工具，例如連接設(shè)計(jì)與測(cè)試的交互式軟件signalexpress、用于傳統(tǒng)c語言的labwindows/cvi、針對(duì)微軟visual sutdio的measuremnet studio等等，均可滿足用戶對(duì)高

24、性能應(yīng)用的需求。有了功能強(qiáng)大的軟件，就可以在儀器中創(chuàng)建智能性和決策功能，從而發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)在測(cè)試應(yīng)用中的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。2.1.2 模塊化的i/o硬件面對(duì)如今日益復(fù)雜的測(cè)試測(cè)量應(yīng)用，虛擬儀器廠商提供了全方位的軟硬件的解決方案。無論是使用pci，pxi，pcmcai，usb或者是1394總線，都能提供相應(yīng)的模塊化的硬件產(chǎn)品，產(chǎn)品種類從數(shù)據(jù)采集、信號(hào)調(diào)理、聲音和振動(dòng)測(cè)量、視覺、運(yùn)動(dòng)、儀器控制、分布式i/o到can接口等工業(yè)通訊，應(yīng)有盡有。高性能的硬件產(chǎn)品結(jié)合靈活的開發(fā)軟件，可以為負(fù)責(zé)測(cè)試和設(shè)計(jì)工作的工程師們創(chuàng)建完全自定義的測(cè)量系統(tǒng)，滿足各種獨(dú)特的應(yīng)用要求。目前，ni公司己經(jīng)達(dá)到了每2個(gè)工作日推出一款硬

25、件產(chǎn)品的速度，大大拓寬了用戶的選擇面：例如ni新近推出的新一代數(shù)據(jù)采集設(shè)備先期推出的20款m系列daq卡，就為數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域設(shè)定了全新的標(biāo)準(zhǔn)。2.1.3 用于集成的軟硬件平臺(tái)ni首先提出的專為測(cè)試任務(wù)設(shè)計(jì)的pxi硬件平臺(tái)，已經(jīng)成為當(dāng)今測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，它的開放式構(gòu)架、靈活性和pc技術(shù)的成本優(yōu)勢(shì)為測(cè)量和自動(dòng)化行業(yè)帶來了一場(chǎng)翻天覆地的改革。由ni發(fā)起的pxi系統(tǒng)聯(lián)盟現(xiàn)已吸引了68家廠商，聯(lián)盟屬下的產(chǎn)品數(shù)量也已激增至數(shù)千種。pxi作為一種專為工業(yè)數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)化應(yīng)用度身定制的模塊化儀器平臺(tái)，內(nèi)建有高端的定時(shí)和觸發(fā)總線，還配以各類模塊化的i/o硬件和相應(yīng)的測(cè)試測(cè)量開發(fā)軟件，用戶就可以建立

26、完全自定義的測(cè)試測(cè)量解決方案。無論是面對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用，還是高端的混合信號(hào)同步采集，借助pxi高性能的硬件平臺(tái)，都能應(yīng)付自如。這就是虛擬儀器技術(shù)的無可比擬的優(yōu)勢(shì)。2.2 虛擬儀器的特點(diǎn)虛擬儀器具有以下幾個(gè)基本特點(diǎn)：性能高、可擴(kuò)展性強(qiáng)、無縫集成。2.2.1 性能高虛擬儀器技術(shù)是在pc技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以完全“繼承”了以現(xiàn)成即用的pc技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，包括功能卓越的處理器和文件i/o，方便用戶在數(shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤的同時(shí)就能實(shí)時(shí)地進(jìn)行復(fù)雜的分析。此外，不斷發(fā)展的因特網(wǎng)和越來越方便快捷的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使得虛擬儀器技術(shù)展現(xiàn)其更強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。2.2.2 可擴(kuò)展性強(qiáng)ni的軟硬件工具使得工程

27、師和科學(xué)家們不再局限于當(dāng)前的技術(shù)中。得益于ni軟件的靈活性，只需更新計(jì)算機(jī)或測(cè)量硬件，就能以最少的硬件投資和極少的、甚至無需軟件上的升級(jí)即可改進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)。在利用最新科技的時(shí)候，用戶可以把它們集成到現(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。開發(fā)時(shí)間少，在驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用兩個(gè)層面上，ni高效的軟件構(gòu)架能與計(jì)算機(jī)、儀器儀表和通訊方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起。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，使用戶輕松地配置、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。2.2.3 無縫集成虛擬儀器技術(shù)從本質(zhì)上說是一個(gè)集成的軟硬件概念。隨著產(chǎn)品在功能上不斷地

28、趨于復(fù)雜，工程師們通常需要集成多個(gè)測(cè)量設(shè)備來滿足完整的測(cè)試需求，而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費(fèi)大量的時(shí)間。ni的虛擬儀器軟件平臺(tái)為所有的i/o設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口，幫助用戶輕松地將多個(gè)測(cè)量設(shè)備集成到單個(gè)系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復(fù)雜性。2.3 虛擬儀器的發(fā)展前景虛擬儀器依靠其自身的優(yōu)勢(shì)使它在儀器市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力不斷增強(qiáng)，許多大型儀器公司均在虛擬儀器市場(chǎng)占有一席之地，1988年國(guó)際上開始有虛擬儀器產(chǎn)品面市，當(dāng)時(shí)只有五家制造商推出30種產(chǎn)品，此后，虛擬儀器產(chǎn)品每年成倍增加，到1994年底，虛擬儀器制造廠已達(dá)95家工生產(chǎn)1000多種虛擬儀器產(chǎn)品，銷售額達(dá)293億美元，占整個(gè)儀器銷售額73億的4%。目前，我國(guó)

29、正處于科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期，對(duì)虛擬設(shè)備的需求量將更大。虛擬儀器賴以生存的pc機(jī)正以迅猛的勢(shì)頭席卷全國(guó)，這為虛擬儀器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。虛擬儀器作為傳統(tǒng)儀器的替代品，市場(chǎng)容量巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1995年我國(guó)進(jìn)口電子測(cè)量?jī)x器73.5萬臺(tái)，價(jià)值32億美元，據(jù)專家預(yù)測(cè)，到本世紀(jì)初十年我國(guó)將有50%的儀器為虛擬儀器。2.4 虛擬儀器軟件介紹虛擬儀器軟件由兩部分構(gòu)成，即應(yīng)用程序和i/o接口儀器驅(qū)動(dòng)程序。虛擬儀器應(yīng)用實(shí)現(xiàn)虛擬儀器面板功能并定義測(cè)試功能的流程圖。i/o接口驅(qū)動(dòng)程序完成特定外部硬件設(shè)備的擴(kuò)展、驅(qū)動(dòng)與通信。構(gòu)造一個(gè)虛擬儀器系統(tǒng)時(shí)，在基本硬件確定后，就可以通過不同的軟件實(shí)現(xiàn)不同的功能。軟件是虛擬儀器系

30、統(tǒng)的關(guān)鍵，對(duì)提高計(jì)算機(jī)軟件編程的效率意義重大。虛擬儀器系統(tǒng)的軟件主要分為4層：系統(tǒng)管理層、測(cè)控程序?qū)?、儀器驅(qū)動(dòng)層和i/o接口層。作為開發(fā)虛擬儀器軟件的工具平臺(tái)，必須使設(shè)計(jì)出的以上軟件層具有鮮明的“既調(diào)既用”特征，并且確保用戶能用以完成整個(gè)系統(tǒng)中所有軟件部分的開發(fā)。目前比較流行的軟件開發(fā)平臺(tái)有：可視化編程工具、labwindows/cvi、labview。2.4.1 可視化編程工具visual c+是一種功能齊全的面向?qū)ο蟮拈_發(fā)工具，可直接對(duì)硬件操作，支持多任務(wù)多線程。visual c+不僅是c語言的集成開發(fā)環(huán)境，而且與win32緊密相連，所以，利用visua1 c+開發(fā)系統(tǒng)可以完成各種各樣應(yīng)用

31、程序的開發(fā)，從底層軟件直到上層直接面向用戶的軟件都可以用visual c+來完成開發(fā)。2.4.2 labwindows/cvilabwindws/cvi是ansic的、交互式c語言集成發(fā)平臺(tái)。最新4.0版本的具有以主要特點(diǎn)：（1）基于ansic，不用學(xué)復(fù)雜的c+即可實(shí)現(xiàn)編程；（2）同標(biāo)準(zhǔn)兼容，可實(shí)現(xiàn)32位用戶庫(kù)、目標(biāo)模塊、dll的相互調(diào)用；（3）可直接生成32位dll，生成的dll也可被labview直接調(diào)用；（4）提供各種靈巧方便的界面生成、編程、調(diào)試工具，使得編程、調(diào)試輕松自如；（5）提供豐富的數(shù)值分析、數(shù)字信號(hào)處理函數(shù)庫(kù)；（6）提供gpbi、vxi、rs232、數(shù)據(jù)采集板卡以及網(wǎng)絡(luò)連接功

32、能；（7）可免費(fèi)獲得數(shù)百種源碼組gpib、vxi、rs232儀器驅(qū)動(dòng)程序；2.4.3 labviewlabview是一個(gè)開放式的虛擬儀器開發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用軟件，它為設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)便捷、輕松的設(shè)計(jì)環(huán)境，利用它設(shè)計(jì)者可以像搭積木一樣，輕松組建一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并任意構(gòu)造自己的儀器面板，而無需進(jìn)行任何煩瑣的計(jì)算機(jī)代碼的編寫，從而可以大大簡(jiǎn)化程序的設(shè)計(jì)。labview與vc+、vb、labwindows/cvi等編程語言不同，它們采用的基于文本語言的程序代碼，而labview是使用圖形化程序的g語言，用方框圖代替了傳統(tǒng)的程序代碼。labview所運(yùn)用的設(shè)備圖標(biāo)與科學(xué)家、工程師們習(xí)慣的大部分圖標(biāo)一

33、致，這種編程過程和思維非常相似。用labview設(shè)計(jì)的虛擬儀器可以脫離labview開發(fā)環(huán)境，最終用戶看見的是和實(shí)際的硬件儀器相似的操作面板。labview包含有專門用于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集程序和儀器控制程序的功能庫(kù)和開發(fā)工具庫(kù)。labview的程序設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)就是設(shè)計(jì)一個(gè)個(gè)的“虛擬儀器”，即“vis”。在計(jì)算機(jī)上利用功能庫(kù)和開發(fā)工具產(chǎn)生一個(gè)前面板(frontr panel)；在后臺(tái)則利用圖形化編程語言編制用于控制前面板的程序。程序的前面板具有與傳統(tǒng)儀器類似的界面，可接受用戶的鼠標(biāo)指令，一般來說，每一個(gè)vi都可以作為其它vi的調(diào)用對(duì)象，其功能類似于文本語言的子程序。用labview編制的圖形化vi是分層次

34、和模塊化的，并且可以用于頂層程序，也可用作其它程序或子程序的子程序。一個(gè)vi用在其它vi中，稱之為subvi，subvi在調(diào)用它的程序中同樣是以一個(gè)圖表的形式出現(xiàn)的。labview依據(jù)并發(fā)展了模塊化程序設(shè)計(jì)的概念。用戶可以把一個(gè)應(yīng)用題目分解為一系列的子任務(wù)，每個(gè)子任務(wù)還可以進(jìn)一步分解成許多更低一級(jí)的子任務(wù)，直到把一個(gè)復(fù)雜的題目分解為許多子任務(wù)的組合。設(shè)計(jì)時(shí)，首先設(shè)計(jì)subvi完成每個(gè)子任務(wù)，然后它們逐步組合成能夠解決最終問題的vi。歸納起來labview軟件開發(fā)平臺(tái)有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)圖形化的編程方式，設(shè)計(jì)者無需寫任何文本格式的代碼，是真正的工程師語言。(2)提供了豐富的數(shù)據(jù)采集、分析及存貯的庫(kù)

35、函數(shù)。(3)即提供了傳統(tǒng)的程序調(diào)試手段，如設(shè)置斷點(diǎn)、單步運(yùn)行，同時(shí)提供有獨(dú)到的執(zhí)行工具，使程序動(dòng)畫式運(yùn)行，利于設(shè)計(jì)者觀察程序運(yùn)行的細(xì)節(jié)，使程序的調(diào)試和開發(fā)更為便捷。(4)囊括了daq、gpib、pxi、vxi、rs-232/485在內(nèi)的各種儀器通信總線標(biāo)準(zhǔn)的所有功能函數(shù)，使得不懂總線標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)者也能夠驅(qū)動(dòng)不同總線標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)備與儀器。(5)提供大量與外部代碼或軟件進(jìn)行連接的機(jī)制，諸如dlls、dde、activex等。(6)強(qiáng)大的internet功能，支持常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，方便網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程測(cè)控儀器的開發(fā)。第三章 數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)所用到的硬件有：傳感器、ni scc-68接線盒、ni scc-tc0

36、2模塊、pci-6221數(shù)據(jù)采集卡、pc機(jī)。3.1 數(shù)據(jù)采集卡3.1.1 數(shù)據(jù)采集卡的選用選擇一款合適的數(shù)據(jù)采集卡，首先要了解數(shù)據(jù)采集卡的核心部件a/d轉(zhuǎn)換器，此外還應(yīng)該了解板卡上一些有關(guān)部件和一些選用的指標(biāo)。(1)數(shù)據(jù)分辨率和精度精度和分辨率有所不同，精度除了涉及a/d轉(zhuǎn)換精度外還考慮測(cè)試系統(tǒng)各部分誤差。采集板卡的分辨率必須大于所要求的測(cè)試精度。(2)最高采樣速度數(shù)據(jù)采集卡的最高采樣速度一般用最高采樣頻率(hz)來表示，它表示單通道采樣能使用的最高采樣頻率，這也就限制了該數(shù)據(jù)采集卡能夠處理信號(hào)的最高頻率(最高采樣頻率/2)。如果要進(jìn)行多通道采樣，則能夠達(dá)到的采樣頻率是原最高采樣頻率除以通道數(shù)

37、。(3)通道數(shù)通道數(shù)指能夠同時(shí)采樣的通道數(shù)，根據(jù)測(cè)試任務(wù)選擇。任務(wù)的通道可自行設(shè)定，采集任務(wù)可以在daqmx中進(jìn)行建立。(4)數(shù)據(jù)總線接口類型不同的總線接口類型的數(shù)據(jù)采集板卡的接口硬件形式不一樣，數(shù)據(jù)傳遞的規(guī)則和數(shù)據(jù)傳遞的速度也不一樣，pci總線是臺(tái)式計(jì)算機(jī)中目前最通用的總線：而筆記本電腦中常用pxmcia總線；pxi和vxi總線是比較新興的高速傳輸總線。(5)是否有隔離好的數(shù)據(jù)采集板卡每個(gè)通道的輸入和輸出之間帶有隔離放大器。對(duì)于工作在強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾環(huán)境中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，選擇具有隔離配置的數(shù)據(jù)采集板卡才能保證數(shù)據(jù)采集的可靠性。(6)板卡本身是否帶有微處理器自身帶有微處理器(cpu)的數(shù)據(jù)采集卡可

38、以當(dāng)作主機(jī)的下位機(jī)使用，自行控制采樣的進(jìn)行。(7)是否有標(biāo)定功能數(shù)據(jù)采集卡使用一段時(shí)間后，器件值會(huì)有變化，基準(zhǔn)電壓也可能會(huì)改變，零點(diǎn)會(huì)漂移。對(duì)于高精度的數(shù)據(jù)采集，需要每隔一段時(shí)間進(jìn)行精度標(biāo)定，好的數(shù)據(jù)采集卡具有自我標(biāo)定功能，但價(jià)格高很多。(8)支持的軟件驅(qū)動(dòng)程序及軟件平臺(tái)和數(shù)據(jù)采集卡的硬件接口類似，買來的數(shù)據(jù)采集板卡能在什么軟件環(huán)境中使用，使用起來是否還需要自己編制驅(qū)動(dòng)程序，這也是選擇一款數(shù)據(jù)采集卡很重要的因素。選擇數(shù)據(jù)采集卡的軟件除了和現(xiàn)有的測(cè)試系統(tǒng)兼容以外，還應(yīng)考慮其更廣泛的兼容性和靈活性，以備在其他測(cè)試任務(wù)和系統(tǒng)中也能使用。另外，數(shù)據(jù)采集卡的選擇還有一些常用的指標(biāo)，如輸入電壓的最大范圍、

39、輸入增益的種類、是否有模擬輸出、輸入觸發(fā)的類型等。3.1.2 pci-6221型數(shù)據(jù)采集卡圖3.1 ni pci-6221數(shù)據(jù)采集卡圖3.1即為所用的核心部件：ni公司的pci-6221型數(shù)據(jù)采集卡。此卡性能適合設(shè)計(jì)的采集任務(wù)需要。它屬于ni公司m系列16位數(shù)采卡產(chǎn)品，具有16個(gè)模擬輸入通道，2個(gè)模擬輸出通道，10個(gè)數(shù)字i/o通道，具有從2hz1mhz范圍的的數(shù)字i/o功能，最大工作速率達(dá)到250ks/s，輸入輸出電壓范圍-10v+10v。此外有37針數(shù)據(jù)接入端子，有32位的計(jì)數(shù)器和數(shù)字觸發(fā)。3.2 傳感器的選擇在考慮到傳感器的可靠性，為了減少后續(xù)處理電路模塊的麻煩，最好選用的傳感器的輸出量是

40、電壓量。溫度傳感器：比較經(jīng)濟(jì)的辦法是采用熱電偶傳感器。熱電偶由接線盒、接線端子、保護(hù)管、絕緣套管及內(nèi)部的熱電偶組成。其利用的原理是：當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)溫度不同時(shí)回路中將產(chǎn)生電勢(shì)，該電勢(shì)的方向和大小取決于兩導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)之間的溫度差，而與導(dǎo)體的粗細(xì)、長(zhǎng)短無關(guān)。這種現(xiàn)象稱為物體的熱電效應(yīng)（塞貝克效應(yīng)）。組成的測(cè)量傳感器稱為熱電偶。熱電偶價(jià)格合適，市場(chǎng)上可選擇的種類較多，國(guó)際電工委員會(huì)(iec)對(duì)其中被國(guó)際公認(rèn)、性能優(yōu)良、產(chǎn)量最大的7種制定了標(biāo)準(zhǔn)，如表3.1所示表3.1 熱電偶標(biāo)準(zhǔn)分類表分度號(hào)材料測(cè)溫范圍（）我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)s鉑/銠10-鉑01300（1600）gb 3775-83b鉑/銠30-鉑601600

41、（1800）gb 2902-82k鎳鉻-鎳硅、鎳鉻-鎳鋁01200（1300）gb 2614-81t銅-康銅-200+400gb 2903-82e鎳鉻-康銅-200+900j鐵-康銅-40+750r鉑銠13-鉑01300（1600）gb 1598-79注：括號(hào)內(nèi)的溫度為短期測(cè)溫溫度k型熱電偶測(cè)溫范圍寬，價(jià)格便宜，適宜設(shè)計(jì)中選用。壓力傳感器：作為檢測(cè)壓力的傳感器必須有一定高的工作溫度范圍和耐濕能力。采集的信號(hào)是緩變信號(hào)，可以考慮采用霍爾式壓力傳感器。具有較高可靠性，能承受溫度和濕度的變化影響。輸出的是電壓量，能用于遠(yuǎn)距離的測(cè)量和顯示?；魻柺綁毫鞲衅骰驹景▋刹糠郑阂徊糠质菑椥栽鐝?/p>

42、簧管或膜盒等，用它感受壓力，并把它轉(zhuǎn)換成位移量；另一部分是霍爾元件和磁路系統(tǒng)。工作原理：彈性元件受力發(fā)生形變，帶動(dòng)霍爾片在均勻梯度磁場(chǎng)中移動(dòng)，作用在霍爾片上的磁場(chǎng)發(fā)生變化，由 (3-1)上式中b為磁感應(yīng)強(qiáng)度；i為流過磁場(chǎng)的電流；為磁感應(yīng)強(qiáng)度b與霍爾片法線方向的夾角；為產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)；可知：霍爾片的變化，使輸出的霍爾電勢(shì)隨之改變，并且霍爾電勢(shì)與位移（壓力）成線性關(guān)系。3.3 信號(hào)調(diào)理模塊信號(hào)調(diào)理是聯(lián)系傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊的橋梁。隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，其輸出信號(hào)的可能性也不斷增加，測(cè)試系統(tǒng)在信號(hào)進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡之前所需做的工作也不斷增加，信號(hào)調(diào)理是一個(gè)不斷更新的環(huán)節(jié)，所做的工作主要有：信號(hào)放大(或衰

43、減)、濾波、隔離、多路復(fù)用、擴(kuò)展、整流、熱電偶、補(bǔ)償、激勵(lì)、線性化、同步采樣保持等。選取的是ni公司的儀器信號(hào)調(diào)理板卡scc-tc02，是用于調(diào)理各類熱電偶的單通道模塊，包括j、k、t、b、e、n、r和s以及100 mv范圍內(nèi)的毫伏輸入。ni scc-tc02包括一個(gè)2 hz低通靜噪濾波器、具有100增益的儀器放大器，以及實(shí)現(xiàn)m系列daq設(shè)備最高掃描速率的緩沖輸出。scc-tc02模塊的輸入電路還包含高阻抗偏壓電阻器，可用于熱電偶開路的檢測(cè)以及浮動(dòng)熱電偶和接地參考熱電偶的處理。該模塊包括一個(gè)用于冷端溫度補(bǔ)償?shù)陌遢d熱敏電阻。如圖3.2所示：圖3.2 ni scc-tc02其特點(diǎn)有：（1）2 hz

44、低通靜噪濾波器和儀器放大器；（2）用于熱電偶和mv輸入的單通道模塊；（3）板載熱敏電阻可用于冷端溫度補(bǔ)償；（4）熱電偶開路檢測(cè)和自動(dòng)接地參考；3.4 接線盒ni scc-68是一款i/o接線盒，便于信號(hào)連往ni m系列或e系列數(shù)據(jù)采集設(shè)備。ni scc-68 適用于簡(jiǎn)單卻可擴(kuò)展的臺(tái)式機(jī)測(cè)試系統(tǒng)。它有68個(gè)i/o信號(hào)連接螺絲端子、1個(gè)通用電路試驗(yàn)板區(qū)域和數(shù)個(gè)外接和接地電源的總線終端。通過scc-68的4個(gè)scc插槽，可在測(cè)量系統(tǒng)中集成熱電偶、應(yīng)變計(jì)、rtd、頻率輸入、電流輸入、電壓衰減器、低通濾波器、測(cè)壓元件輸入、加速度傳感器、饋通板、spdt繼電器、隔離的數(shù)字i/o設(shè)備和隔離電壓輸入模塊。如圖

45、3.3所示：圖3.3.3 ni scc-68接線盒其特點(diǎn)有：（1）4個(gè)擴(kuò)展插槽用于scc信號(hào)調(diào)理模塊；（2）68個(gè)螺栓端子，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的i/o連接；（3）多數(shù)情況下，借助daq設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動(dòng) (見手冊(cè))；（4）i/o接線盒可搭配m系列和e系列daq設(shè)備 (僅ni-daqmx)；（5）內(nèi)置冷端補(bǔ)償傳感器，適合低價(jià)位的熱電偶測(cè)量；（6）通用電路試驗(yàn)板，用于自定義電路；3.5 ni-daq安裝ni測(cè)試產(chǎn)品包括ni-daq驅(qū)動(dòng)程序，用戶可以通過labview，labwindows/cvi等應(yīng)用程序給驅(qū)動(dòng)發(fā)送諸如采集、顯示和分析等指令，為用戶節(jié)省了編寫底層函數(shù)的時(shí)間和麻煩。ni-daqmx和ni-daq(l

46、egacy)不同版本所支持的ni應(yīng)用程序有所不同。ni-daq8.5安裝的步驟如下：1.首先安裝應(yīng)用程序labview，由于條件限制，試驗(yàn)中安裝labview8.5。如果有用8.5以前版本編寫的程序最好作備份。2.安裝ni-daq8.5，首先插入安裝光盤，它將自動(dòng)運(yùn)行。ni-daq8.5包括幾個(gè)驅(qū)動(dòng)和他們的api-ni-daqmx，你可根據(jù)自己的設(shè)備情況選擇：安裝程序也會(huì)自動(dòng)檢測(cè)安裝在系統(tǒng)里的ni軟件以自動(dòng)確定支持驅(qū)動(dòng)和語言支持文件等。3.安裝好采集卡、調(diào)理模塊和接線盒。本文采用的是pc-daq方式，安裝pci設(shè)備時(shí)必須按以下步驟：(1)確保關(guān)掉電源，拔出電源插頭。(2)打開電腦機(jī)箱，找到pc

47、i插槽。(3)用手接觸電腦的任何金屬部分以釋放靜電。(4)把pci設(shè)備(本文是ni-pci數(shù)據(jù)采集卡)插入pci插槽。(5)把pci設(shè)備用安裝螺釘固定在電腦背板上。(6)重新裝好機(jī)箱。4.雙擊measuerment&automation圖標(biāo)打開max，然后devices and interfaces下拉菜單，找到所安裝的設(shè)備，可以找到所安裝的pci-6221數(shù)據(jù)采集卡，右擊設(shè)備，進(jìn)行自測(cè)，若檢測(cè)成功則進(jìn)行下一步的操作。5.右擊數(shù)據(jù)采集卡名稱，選擇properties進(jìn)行數(shù)據(jù)采集卡的配置設(shè)定，可參照使用說明書。6.瀏覽和安裝設(shè)備文檔。文檔包括設(shè)備的支持文件和工具包。7.接著安裝信號(hào)調(diào)理和開關(guān)設(shè)備

48、、以及接傳感器和導(dǎo)線。在本文中，只對(duì)采集程序進(jìn)行虛擬測(cè)試，故這些硬件可適時(shí)缺省。8.運(yùn)行測(cè)試面板。打開max在devices and interfaces選擇testpanels，打開測(cè)試面板界面，通過tabs可逐項(xiàng)選擇測(cè)試內(nèi)容。9.新建任務(wù)和配置通道。物理通道是指信號(hào)端口，負(fù)責(zé)接受或發(fā)送模擬或數(shù)字信號(hào)。而虛擬通道則是設(shè)置的稱謂，包括名字、物理通道、輸入端口連接、信號(hào)測(cè)試和發(fā)生類型。在ni-daq中，虛擬通道的配置可以在任務(wù)中進(jìn)行，也可以獨(dú)立配置。任務(wù)的配置有兩種方法。第一，可以右擊date neighborhood選擇create new窗口，在窗口中選擇ni-daqmx task，然后點(diǎn)擊

49、next。第二，也可通過labview里的daq助手來實(shí)現(xiàn)，按里面的提示進(jìn)行操作。在新建任務(wù)界面上選擇任務(wù)類型，在界面上可看到有溫度、應(yīng)變等各種參量專門任務(wù)類型，本設(shè)計(jì)采集多路信號(hào)，而且各路物理信號(hào)不盡相同，所以把這些物理信號(hào)轉(zhuǎn)為電壓統(tǒng)一采集，所以在這這里選擇電壓采集任務(wù)的類型時(shí)，在界面上選擇analog input中的voltage任務(wù)類型。然后點(diǎn)擊finish到下一級(jí)通道選擇界面，用兩路信號(hào)發(fā)生器模擬調(diào)理過的信號(hào)輸入采集卡，然后在界面上選擇兩個(gè)通道，每個(gè)任務(wù)的物理通道號(hào)和對(duì)應(yīng)一個(gè)傳感器輸入信號(hào)。3.6 daqmx介紹在labview中，數(shù)據(jù)采集vi主要位于ni measurements子模

50、板，在這個(gè)子模板中，又分別有data acquisition和daqmx-data acquisition兩個(gè)子模板，其中前者是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集vi，后者是數(shù)據(jù)采集daqmx類型的數(shù)據(jù)采集vi。傳統(tǒng)類型的數(shù)據(jù)采集vi面向單個(gè)數(shù)據(jù)采集卡直接采進(jìn)信號(hào)的電壓值，其操作對(duì)象是單個(gè)的數(shù)據(jù)采集卡；而daqmx類型的數(shù)據(jù)采集vi可以面向多個(gè)數(shù)據(jù)采集卡，其操作對(duì)象是信號(hào)輸入或輸出通道，并且采進(jìn)來的電壓值可以根據(jù)預(yù)先給定的規(guī)則變換成實(shí)際的物理量值，如位移、應(yīng)變等。本文采集多路信號(hào)，采用daqmx數(shù)據(jù)采集vi編程。daqmx其實(shí)是ni公司開發(fā)的測(cè)量服務(wù)軟件，可以把測(cè)量服務(wù)軟件看作是i/o驅(qū)動(dòng)軟件層，然而它不僅僅是一

51、個(gè)驅(qū)動(dòng)。測(cè)量服務(wù)是快速應(yīng)用程序開發(fā)中最為重要的部分之一。這個(gè)軟件提供了虛擬儀器軟件和硬件之間的連通性以用于測(cè)量和控制。直觀的應(yīng)用程序編程接口(api)、儀器驅(qū)動(dòng)、配置工具、快速i/o助手和其他包含在所購(gòu)買的ni硬件中的軟件是它的特色。ni測(cè)量與自動(dòng)化瀏覽器(max)和daq assistant(daq助手)是ni-damx測(cè)量服務(wù)軟件體現(xiàn)它無限價(jià)值的兩個(gè)例子。max配置工具特性包含配置和測(cè)試i/o，以及存儲(chǔ)標(biāo)定、校準(zhǔn)和通道別名信息，這些對(duì)于以更短的時(shí)間完成首次測(cè)量、維護(hù)測(cè)試系統(tǒng)和解決測(cè)試系統(tǒng)故障是十分重要的。daq助手是一個(gè)交互式工具，用來快速創(chuàng)建測(cè)量應(yīng)用程序，它提供了一個(gè)面板，用戶可以在上面

52、輕松配置常用的daq參數(shù)，而無需任何編程工作。daqmx具有很多優(yōu)點(diǎn)，它能更輕松地往daq api中添加新特性、更輕松地添加新設(shè)備、更有效的多線程數(shù)據(jù)采集、提高數(shù)據(jù)采集性能(尤其是單點(diǎn)性能)、更輕松地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。此外，daqmx將支持ni公司的高性能新硬件產(chǎn)品，包括m系列插入式daq設(shè)備，一些最新的usb daq設(shè)備，以及數(shù)以百計(jì)的傳統(tǒng)ni-daq所支持的daq設(shè)備。以daqmx為兼容對(duì)象的產(chǎn)品將是采集硬件發(fā)展的方向，ni公司m系列的產(chǎn)品以及以后開發(fā)的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品都將以支持daqmx為主，對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集vi將逐漸淘汰。第四章 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件總體設(shè)計(jì)用模塊化的設(shè)計(jì)思想，對(duì)軟件進(jìn)

53、行功能的劃分，有助把握軟件整體設(shè)計(jì)思路，簡(jiǎn)化程序結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能主要包括幾個(gè)部分：第一是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線采集顯示，第二是對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的處理，第三是對(duì)一些主控參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，第四是對(duì)數(shù)據(jù)和波形記錄，第五是對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，第六是對(duì)歷史數(shù)據(jù)分析。如圖4.1為軟件的功能模塊圖：圖4.1 軟件功能模塊圖4.2 主程序4.2.1 主程序框架在整個(gè)程序構(gòu)架里，主程序負(fù)責(zé)運(yùn)行控制，并協(xié)調(diào)各個(gè)功能模塊之間的數(shù)據(jù)通信。主程序分為前面板與后面板。前面板是主程序的操作界面，是直接面向用戶的窗口，其設(shè)計(jì)必須簡(jiǎn)潔明了，界面友好，功能齊備，能使用戶一目了然地根據(jù)測(cè)試的要求輸入?yún)?shù)，并提供可選擇的測(cè)試項(xiàng)目

54、進(jìn)行操作，能與用戶良好互動(dòng)。后面板存放主程序的執(zhí)行代碼，程序的編寫在這里實(shí)現(xiàn)，是軟件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。圖4.2是主程序的流程圖，流程的控制依此實(shí)現(xiàn)。圖4.2主程序流程圖數(shù)據(jù)的來源是首先由傳感器檢測(cè)到的物理信號(hào)，經(jīng)由調(diào)理模塊的處理傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡上，經(jīng)過卡內(nèi)a/d轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再由數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)通信接口送至labview應(yīng)用程序進(jìn)行處理。所以流程圖中的數(shù)據(jù)是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。當(dāng)主程序啟動(dòng)時(shí)，每次采集到的數(shù)據(jù)都要存入數(shù)據(jù)庫(kù)，如果要實(shí)時(shí)記錄每時(shí)每刻的數(shù)據(jù)，那數(shù)據(jù)量將會(huì)很龐大，造成后繼的檢索和報(bào)表的生成麻煩，從實(shí)際的生產(chǎn)角度來說也沒必要。根據(jù)實(shí)際情況，主程序設(shè)計(jì)了定時(shí)采集的辦法，每隔一段時(shí)間采集一

55、次，使數(shù)據(jù)符合實(shí)際情況。4.2.2 主程序前面板如圖4.3是主程序的用戶界面。整個(gè)界面分為實(shí)時(shí)采集、歷史數(shù)據(jù)查詢和配置三個(gè)選項(xiàng)卡。圖4.3 主程序用戶界面實(shí)時(shí)采集放置在一個(gè)tab控件里，是前面板的主要區(qū)域，它包括三個(gè)部分：波形顯示窗口、數(shù)字顯示窗口、儀表窗口、按鈕區(qū)。用戶能夠從波形窗口上的選擇控件選擇顯示的通道，波形窗口顯示該通道的實(shí)時(shí)采集波形。數(shù)字顯示窗口里放置了物理量參數(shù)的數(shù)據(jù)顯示，一目了然，用戶讀取非常方便。儀表窗口是面板提供的形象化顯示方式，把參數(shù)用傳統(tǒng)儀表的表現(xiàn)形式的顯示使傳統(tǒng)用戶更容易接受。圖4.4 數(shù)據(jù)查詢界面如圖4.4所示歷史數(shù)據(jù)查詢分析區(qū)也是由tab控件組成，查詢部分中，用戶

56、通過輸入查詢時(shí)間段就可以得出該參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，用一個(gè)數(shù)據(jù)表就能顯示出來。顯示查詢的時(shí)間、采集的次數(shù)、實(shí)時(shí)采集到的溫度值和壓力值。參數(shù)設(shè)置區(qū)放置在一個(gè)tab控件里，它包含三個(gè)部分的設(shè)置內(nèi)容：采集參數(shù)設(shè)置、監(jiān)測(cè)閥值與文件路徑設(shè)置、物理通道設(shè)置。采集參數(shù)設(shè)置的內(nèi)容包括任務(wù)選擇、物理通道選擇、采樣模式選擇、采樣率選擇等的設(shè)置，這些內(nèi)容是關(guān)系到采集結(jié)果正確是首要因素，如果用戶不做設(shè)置則系統(tǒng)采用默認(rèn)值。點(diǎn)擊第二選項(xiàng)是監(jiān)測(cè)和文件存儲(chǔ)的設(shè)置內(nèi)容，閥值是主控參數(shù)報(bào)警的閥值設(shè)置，在采集過程中需要對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)其超過閥值設(shè)置后報(bào)警燈亮，提示用戶注意。如圖4.5所示。圖4.5 參數(shù)設(shè)置界面4.2.3 主程序后面板如圖4.6所示，程序采用順序結(jié)構(gòu)來安排各功能程序的運(yùn)行先后。首先是運(yùn)行采集程序，將采集到的波形進(jìn)行濾波，這放置在第一個(gè)順序框。接著運(yùn)行數(shù)據(jù)處理分析程序，對(duì)濾波后的波形進(jìn)行處理分析，放置在第二步順序框。將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)和波形文件，這放置在第三個(gè)順序框。數(shù)據(jù)庫(kù)查詢和波形回放程序放置在第四個(gè)順序框。這樣的安排符合程序的采集和控制流程。圖4.6 主程序圖4.3 子程序