基于虛擬儀器技術的光耦測頻系統(tǒng)設計

1、測控系統(tǒng)綜合設計設計任務書（二）題目：基于虛擬儀器技術的光耦測頻系統(tǒng)設計一、設計任務本課題要求通過直流電機的轉(zhuǎn)動帶動光柵轉(zhuǎn)動，光柵又控制著光電開關的通斷，將直流電機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成具有周期性的矩形脈沖電壓信號，送入NIELVISII數(shù)據(jù)采集平臺的模擬輸入通道，然后利用虛擬儀器軟件開發(fā)平臺LabVIEW來開發(fā)系統(tǒng)軟件，以實現(xiàn)對直流電機轉(zhuǎn)速和頻率信號的采集、分析、處理與報表生成等。具體指標與要求如下：（一）硬件設計要求1、理解光電器件測頻的基本原理，通過光電開關將電機的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成具有周期性的矩形脈沖信號，實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速和頻率的測量。要求對光電測頻器件進行選型，對光電器件測頻信號調(diào)理電路進行設計與調(diào)試，

2、說明其工作原理。2、理解NIELVISII數(shù)據(jù)采集平臺的工作原理，通過NIELVISII數(shù)據(jù)采集平臺對光耦傳感器及其調(diào)理電路出來的電壓信號進行采集、分析與處理。（二）軟件設計要求要求采用狀態(tài)機的軟件設計結(jié)構來設計光耦測頻系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件具有“系統(tǒng)初始化”、“系統(tǒng)等待”、“數(shù)據(jù)采集”、“報表生成”“打開報表”、“退出”等功能。具體要求如下：1、系統(tǒng)初始化光耦測頻系統(tǒng)軟件運行后，首先進入系統(tǒng)初始化狀態(tài)。系統(tǒng)初始化狀態(tài)主要可NIELVISII數(shù)據(jù)采集平臺，所用的數(shù)據(jù)采集通道及軟件界面上的所有控件進行初始化。系統(tǒng)初始化結(jié)束后，軟件進行等待狀態(tài)中，等待其他功能的選中與運行。2、系統(tǒng)等待在系統(tǒng)等待狀態(tài)下

3、，用戶可選擇其他功能并運行。要求系統(tǒng)等待狀態(tài)采用事件驅(qū)動結(jié)構來實現(xiàn)。3、數(shù)據(jù)采集要求系統(tǒng)可以對光耦測頻信號進行連續(xù)的實時采集、分析與顯示。包括對所用NIELVISII數(shù)據(jù)采集平臺物理通道，電壓最大值、最小值、采樣速率、每通道采樣點數(shù)等參數(shù)的設置。將采集到的時域波形、頻率（Hz）、電機轉(zhuǎn)速（rpm）等參數(shù)進行實時顯示。對信號進行頻譜分析并顯示其頻譜波形。4、報表生成報表生成功能可以實現(xiàn)對光耦測頻信號連續(xù)采集與分析過程中的相關參數(shù)包括所用NIELVISII數(shù)據(jù)采集平臺物理通道，電壓最大值、最小值、采樣速率、每通道采樣點數(shù)、時域波形、頻率（Hz）、電機轉(zhuǎn)速（rpm）、頻譜波形等參數(shù)或波形作為報表的內(nèi)

4、容進行保存。5、打開報表打開報表功能可以對保存的報表進行打開以便進行離線進行分析和處理。6、退出按下“退出”鍵，將退出系統(tǒng)軟件。要求系統(tǒng)軟件界面設計友好，方便操作。在系統(tǒng)軟件界面即前面板上必須有狀態(tài)顯示欄，以顯示軟件當前運行的狀態(tài)。二、設計目的通過本次設計使學生具備：(1) 初步了解測控系統(tǒng)的設計步驟，掌握系統(tǒng)設計方法，加深對專業(yè)理論知識的理解，能夠綜合運用所學的傳感器原理與檢測技術、虛擬儀器技術、測控電路、測控系統(tǒng)原理與設計等專業(yè)知識設計測控系統(tǒng)各個單元，并組成系統(tǒng)。(2) 通過制定測控系統(tǒng)設計方案，合理選擇傳感器及其他元件，正確計算、選擇各電路和元件參數(shù)，確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考

5、慮制造工藝、使用和維護等要求，達到了解和掌握測控系統(tǒng)綜合設計過程和方法的目的。(3) 進行設計基本技能的訓練。如：計算、繪圖、熟悉和運用設計資料(手冊、圖冊、標準和規(guī)范等)以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)、進行經(jīng)驗估算和數(shù)據(jù)處理及計算機應用的能力。(4)了解現(xiàn)代儀器科學與技術的發(fā)展前沿，學習和掌握基于虛擬儀器技術的測控系統(tǒng)組成和工作原理；進一步掌握虛擬儀器LabVIEW圖形化軟件設計方法與調(diào)試技巧。(5)培養(yǎng)學生查閱資料的能力和運用知識的能力；提高學生的論文撰寫和表述能力；培養(yǎng)學生正確的設計思想、嚴謹?shù)目茖W作風；培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和運用知識的能力。三、設計要求1、了解和掌握整個以虛擬儀器技術平臺構建的測控系統(tǒng)

6、組成、工作原理、各單元功能和應用背景。2、根據(jù)設計任務進行文獻資料的檢索，根據(jù)測控系統(tǒng)的功能和工作原理，確定測控系統(tǒng)的功能，制定設計方案和設計虛擬儀器面板。3、合理選擇傳感器的種類與型號，設計信號調(diào)理電路；利用虛擬儀器技術軟件開發(fā)平臺LabVIEW來編寫與調(diào)試系統(tǒng)軟件。4、按學校課程設計的撰寫規(guī)范撰寫且提交一份完整的設計報告。四、設計內(nèi)容1、基于虛擬儀器技術的光耦測頻系統(tǒng)硬件設計。2、基于虛擬儀器技術的光耦測頻系統(tǒng)軟件設計。具體設計內(nèi)容詳見前面的設計任務。五、設計報告要求報告中提供如下內(nèi)容：1、目錄2、正文(1)設計任務書(只需要打印指導教師提供的設計任務書，不要對任務書的內(nèi)容進行任何的修改)

7、；(2)總體設計方案(包括對現(xiàn)代測控系統(tǒng)發(fā)展的概述，構建一個測控系統(tǒng)的總體結(jié)構圖，光電器件測頻的基本原理、發(fā)展與概述等，光電器件測頻信號調(diào)理電路的設計，并根據(jù)任務書要求，選擇合適的技術參數(shù)和技術方案，對多種設計方案進行分析比較，系統(tǒng)總體結(jié)構圖概述等)；(3)系統(tǒng)硬件設計，包括傳感器的選擇(測量原理分析，傳感器的量程、測量精度與結(jié)構、型號的確定)、信號調(diào)理電路的選擇、設計及計算(根據(jù)測量要求、傳感器的類型及特點，選擇或設計合適的信號調(diào)理電路，并繪制電氣系統(tǒng)原理圖。)；(4)系統(tǒng)軟件設計，包括系統(tǒng)軟件程序流程圖、前面板與框圖程序的設計及功能編輯版 word實現(xiàn)方法等；(5)系統(tǒng)總體調(diào)試、運行及其結(jié)果；要求有程序和運行結(jié)果等。3、收獲、總結(jié)與體會4、參考文獻(不低于20篇)六、設計進度安排本課程設計共需2周時間，其具體安排見下表：時間上午下午A周星期一設計動員、布置設計任務查找與消化相關資料星期二查找與消化相關資料總體方案設計星期三總體方案設計系統(tǒng)硬件設計星期四系統(tǒng)硬件設計系統(tǒng)硬件設計星期五系統(tǒng)硬件調(diào)試系統(tǒng)硬件調(diào)試第二周星期一系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)軟件設計星期二系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)軟件設計星期三系統(tǒng)軟件調(diào)試系統(tǒng)總體調(diào)試及性能分析與總結(jié)星期四撰寫設計報告撰寫設計報告星期五完成設計報告并上交答