Labview畢業(yè)論文定稿—zh知識(shí)分享

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。Labview畢業(yè)論文定稿zh摘要目前的溫度測量控制系統(tǒng)一般使用的都是傳統(tǒng)儀器，傳統(tǒng)儀器的功能都是通過硬件或者固化的軟件來實(shí)現(xiàn)的，且每臺(tái)儀器的功能及使用范圍都是不可改變的，測試信息都是彼此孤立不開放的，不適合實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)使用。而虛擬儀器是通過一定的應(yīng)用程序?qū)⒂?jì)算機(jī)與硬件模塊結(jié)合在一起的一種全新的測控儀器系統(tǒng)，既具備傳統(tǒng)儀器的基本功能，又能讓用戶根據(jù)自己的需求變化隨時(shí)定義，實(shí)現(xiàn)多種多樣的應(yīng)用需求。本設(shè)計(jì)主要利用LabVIEW軟件，設(shè)計(jì)了溫度監(jiān)測系統(tǒng)虛擬儀表。下位機(jī)信號(hào)采集部分利用熱電偶來測量溫度，經(jīng)三運(yùn)放

2、差動(dòng)放大器放大成為標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)，送AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，單片機(jī)將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)讀取串口數(shù)據(jù)，完成字符串到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換并顯示。同時(shí)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了報(bào)警，數(shù)據(jù)保存等功能。論文主要介紹了該系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案及軟件、硬件設(shè)計(jì)方案，其中包括串行通訊、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)保存、溫度的越限報(bào)警等功能，并且介紹了各部分的具體實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；LabVIEW；串口通信AbstractThecurrentcontrolsystemoftemperaturemeasurementaregenerallyusedintraditionalinstruments,traditionalinstrum

3、entsofthefunctionsaretoachievebyhardwareorcuredsoftware,andfunctionanduseofeachinstrumentisnotunmodifiable.Theirmeasuredinformationisisolatedandnotopened,whichisntsuitableforuseoflaboratoryconstruction.Thevirtualinstrumentisacompletelynewmeasurementandcontroledinstrumentationsystemwhichcancontactcom

4、puterandhardwaremodulestogetherbycertainapplication.Itisnotonlywiththebasicfunctionsoftraditionalinstruments,butalsoallowsuserstodefinetheirneedschangeatanytimetoachievediverseapplications.Inthepaper,IdesignatemperaturecontrolvirtualinstrumentswithLabVIEWsoftware.Thepapermainlyintroducestheoverallde

5、signofthesystemandsoftwareandhardwaredesignscheme.Itincludesserialcommunications,dataprocessing,datasaving,themorelimitedtemperaturealarmandotherfunctions.Anditintroducesthevariouspartsoftheconcreteimplementation.Keywords:Virtualinstrument;LabVIEW;SerialCommunication目錄TOCo1-3hzuHYPERLINKl_Toc2957692

6、831緒論P(yáng)AGEREF_Toc295769283h1HYPERLINKl_Toc2957692841.1課題的研究目的及意義PAGEREF_Toc295769284h1HYPERLINKl_Toc2957692851.2課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀PAGEREF_Toc295769285h2HYPERLINKl_Toc2957692861.3課題研究的主要內(nèi)容PAGEREF_Toc295769286h3HYPERLINKl_Toc2957692872LabVIEW與虛擬儀器簡介PAGEREF_Toc295769287h5HYPERLINKl_Toc2957692882.1LabVIEW的簡介PAGE

7、REF_Toc295769288h5HYPERLINKl_Toc2957692892.1.1LabVIEW的概念PAGEREF_Toc295769289h5HYPERLINKl_Toc2957692902.1.2LabVIEW的組成及功能PAGEREF_Toc295769290h7HYPERLINKl_Toc2957692912.1.3LabVIEW的應(yīng)用現(xiàn)狀PAGEREF_Toc295769291h10HYPERLINKl_Toc2957692922.2虛擬儀器系統(tǒng)概述PAGEREF_Toc295769292h11HYPERLINKl_Toc2957692932.2.1虛擬儀器的概念PAGE

8、REF_Toc295769293h11HYPERLINKl_Toc2957692942.2.2虛擬儀器的主要特點(diǎn)PAGEREF_Toc295769294h12HYPERLINKl_Toc2957692952.3本章小結(jié)PAGEREF_Toc295769295h14HYPERLINKl_Toc2957692963溫度監(jiān)測系統(tǒng)虛擬儀表的總體設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc295769296h15HYPERLINKl_Toc2957692973.1虛擬儀表實(shí)現(xiàn)的功能PAGEREF_Toc295769297h15HYPERLINKl_Toc2957692983.2虛擬儀表設(shè)計(jì)的原則PAGEREF_Toc29

9、5769298h15HYPERLINKl_Toc2957692993.3虛擬儀表的總體設(shè)計(jì)方案PAGEREF_Toc295769299h16HYPERLINKl_Toc2957693003.4本章小結(jié)PAGEREF_Toc295769300h17HYPERLINKl_Toc2957693014下位機(jī)信號(hào)采集的硬件設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc295769301h18HYPERLINKl_Toc2957693024.1下位機(jī)的硬件組成PAGEREF_Toc295769302h18HYPERLINKl_Toc2957693034.2單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)PAGEREF_Toc295769303h19HYPE

10、RLINKl_Toc2957693044.2.1單片機(jī)能夠運(yùn)行起來的最小系統(tǒng)PAGEREF_Toc295769304h20HYPERLINKl_Toc2957693054.2.2定時(shí)器PAGEREF_Toc295769305h20HYPERLINKl_Toc2957693064.2.3串口讀寫PAGEREF_Toc295769306h22HYPERLINKl_Toc2957693074.2.4IE中斷允許控制寄存器PAGEREF_Toc295769307h24HYPERLINKl_Toc2957693084.3A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路PAGEREF_Toc295769308h24HYPERLIN

11、Kl_Toc2957693094.3.18位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0804PAGEREF_Toc295769309h24HYPERLINKl_Toc2957693104.3.28位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC0832PAGEREF_Toc295769310h25HYPERLINKl_Toc2957693114.4電平轉(zhuǎn)換電路PAGEREF_Toc295769311h26HYPERLINKl_Toc2957693124.5溫度傳感器PAGEREF_Toc295769312h26HYPERLINKl_Toc2957693134.6本章小結(jié)PAGEREF_Toc295769313h27HYPERLINKl_Toc

12、2957693145溫度監(jiān)測系統(tǒng)虛擬儀表的軟件設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc295769314h28HYPERLINKl_Toc2957693155.1溫度監(jiān)測系統(tǒng)尋儀表軟件總體設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc295769315h28HYPERLINKl_Toc2957693165.2LabVIEW串口通信模塊的設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc295769316h29HYPERLINKl_Toc2957693175.2.1VISA簡介PAGEREF_Toc295769317h29HYPERLINKl_Toc2957693185.2.2LabVIEW平臺(tái)上VISA常用模塊簡介PAGEREF_Toc2957693

13、18h30HYPERLINKl_Toc2957693195.2.3LabVIEW中的VISA節(jié)點(diǎn)函數(shù)PAGEREF_Toc295769319h31HYPERLINKl_Toc2957693205.2.4用VISA模塊設(shè)計(jì)串口通訊PAGEREF_Toc295769320h33HYPERLINKl_Toc2957693215.2.5設(shè)計(jì)的基本步驟PAGEREF_Toc295769321h35HYPERLINKl_Toc2957693225.3越限報(bào)警模塊設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc295769322h35HYPERLINKl_Toc2957693235.4顯示模塊的設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc2957

14、69323h37HYPERLINKl_Toc2957693245.5數(shù)據(jù)保存模塊PAGEREF_Toc295769324h38HYPERLINKl_Toc2957693255.5.1LabVIEW里的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件形式PAGEREF_Toc295769325h38HYPERLINKl_Toc2957693265.5.2基本文件I/O功能函數(shù)PAGEREF_Toc295769326h39HYPERLINKl_Toc2957693275.5.3數(shù)據(jù)保存模塊的設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc295769327h42HYPERLINKl_Toc2957693285.6系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果PAGEREF_Toc2957

15、69328h43HYPERLINKl_Toc2957693295.7本章小結(jié)PAGEREF_Toc295769329h44HYPERLINKl_Toc2957693306總結(jié)和展望PAGEREF_Toc295769330h45HYPERLINKl_Toc2957693316.1總結(jié)PAGEREF_Toc295769331h45HYPERLINKl_Toc2957693326.2展望PAGEREF_Toc295769332h45HYPERLINKl_Toc295769333致謝PAGEREF_Toc295769333h47HYPERLINKl_Toc295769334參考文獻(xiàn)PAGEREF_To

16、c295769334h48HYPERLINKl_Toc295769335附錄A：程序代碼PAGEREF_Toc295769335h49HYPERLINKl_Toc295769336附錄B：硬件電路圖PAGEREF_Toc295769336h52HYPERLINKl_Toc295769337附錄C：程序框圖PAGEREF_Toc295769337h53HYPERLINKl_Toc295769338附錄D：硬件實(shí)物圖PAGEREF_Toc295769338h54緒論課題的研究目的及意義溫度是工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)非常重要的參數(shù)，物體的許多物理現(xiàn)象和化學(xué)性質(zhì)都是和溫度相關(guān)的，許多生產(chǎn)過程都是

17、在一定的溫度范圍才能進(jìn)行，需要測量溫度和控制溫度的場合極其的廣泛。目前的溫度測量控制系統(tǒng)中一般使用的都是傳統(tǒng)儀器，傳統(tǒng)儀器的功能都是通過硬件或者固化的軟件來實(shí)現(xiàn)的。這種框架結(jié)構(gòu)決定了它只能由儀器生產(chǎn)廠家來定義、制造，而且功能和規(guī)格一般都是固定的，用戶無法隨意改變其性能和結(jié)構(gòu)，不適合在實(shí)驗(yàn)室中使用。虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器比較，它具有所需的硬件較少、購置費(fèi)用低、可重復(fù)利用；儀器的關(guān)鍵在軟件、可自行定義、技術(shù)更新非?？臁㈤_發(fā)與維護(hù)費(fèi)用較低、系統(tǒng)開放、方便與外設(shè)、網(wǎng)絡(luò)連接等一系列的優(yōu)點(diǎn)。因此虛擬儀器技術(shù)在國內(nèi)外備受關(guān)注，近十年來，虛擬儀器在國際上的發(fā)展是非常迅速的，在發(fā)達(dá)國家應(yīng)用已經(jīng)十分普及。目前正朝著總

18、線與驅(qū)動(dòng)程序標(biāo)準(zhǔn)化；硬件、軟件模塊化，硬件模塊即插即用；軟件編程平臺(tái)圖形化、通用化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的測控儀器是以手工操作、單臺(tái)儀器獨(dú)立工作、人工判斷和記錄分析信息為基本的設(shè)計(jì)思想，因此每臺(tái)儀器的功能及使用范圍是不可改變的，每臺(tái)儀器的測試信息是彼此孤立不開放的。當(dāng)前工業(yè)的發(fā)展對測控儀器的要求越來越高，不但要求儀器能夠完成實(shí)時(shí)在線測試，而且還希望其能夠適應(yīng)多種多樣的使用要求，例如隨時(shí)可以改變檢測對象、完成不同測試任務(wù)和升級(jí)換代，建立起一個(gè)可掌握生產(chǎn)過程信息資料，并能以監(jiān)測、分析、優(yōu)化和控制作為手段，及時(shí)的人工決策和控制為測控系統(tǒng)提供依據(jù)。系統(tǒng)費(fèi)用需求應(yīng)滿足用戶的實(shí)際情況，并且系統(tǒng)功

19、能能隨未來企業(yè)發(fā)展的需要方便地提升和擴(kuò)充。由此可以看出，測控領(lǐng)域主要面臨的幾大問題：（）產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度太快，彼此之間的兼容性較差；（）對測控系統(tǒng)集成入網(wǎng)、并能通過網(wǎng)絡(luò)訪問和交互的需求日益迫切；（）難以滿足用戶不同層次和不斷變化的要求。目前，電子測量儀器發(fā)展中出現(xiàn)的虛擬儀器概念己經(jīng)逐步被眾多領(lǐng)域所接受，對實(shí)現(xiàn)柔性的測控系統(tǒng)具有明顯的推動(dòng)作用。利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)和適當(dāng)?shù)膬x器硬件和應(yīng)用軟件(如LabVIEW)構(gòu)成虛擬儀器，使其既具有傳統(tǒng)儀器的基本功能，又能讓用戶根據(jù)自己的需求變化隨時(shí)定義，實(shí)現(xiàn)多種多樣的應(yīng)用要求。虛擬儀器不但靈活可變、功能強(qiáng)大，而且使用簡單方便，便于技術(shù)升級(jí)更新，系統(tǒng)的使用和維護(hù)費(fèi)

20、用極低，同時(shí)具有很高的可靠性。課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀虛擬儀器目前在國外發(fā)展的速度非?？?，以美國國家儀器公司(NI公司)為代表的一些廠商己經(jīng)在市場上推出了基于虛擬儀器技術(shù)而設(shè)計(jì)的商品化儀器產(chǎn)品。近年來，世界各國的虛擬儀器公司也都開發(fā)了許多虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)軟件，以便使用者利用這些公司提供的開發(fā)平臺(tái)軟件組建適合自己的虛擬儀器或測試系統(tǒng)，并編制測試軟件。最早和最具影響力的開發(fā)軟件，是Nl公司的LabVIEW和Labwindows/CVI。LabVIEW采用的是圖形化編程方案，是非常實(shí)用的開發(fā)軟件；Labwindows/CVl是為熟悉C語言的丌發(fā)人員設(shè)計(jì)的、在Windows環(huán)境下的標(biāo)準(zhǔn)ANSIC開發(fā)軟件。

21、除了上述的幾種開發(fā)軟件之外，美國HP公司的HPVEE和HPTIG軟件，美國Tektronix公司的Ez.Test和Tek.TNS軟件，以及美國HEMData公司的Snap.Master軟件，也是國際上公認(rèn)的優(yōu)秀虛擬儀器開發(fā)軟件。當(dāng)今虛擬儀器的系統(tǒng)開發(fā)采用的總線包括GPIB通用接口總線、傳統(tǒng)的RS.232串行總線、PXI總線、VXI總線，以及己經(jīng)被PC機(jī)廣泛采用的USB總線和IEEEl394總線。世界各國的公司，特別是美國的NI公司，為使虛擬儀器能夠適應(yīng)各種總線的配置，開發(fā)了大量的軟件以及適應(yīng)要求的硬件，可以靈活地組建各種不同復(fù)雜程度的虛擬儀器自動(dòng)測控系統(tǒng)。虛擬儀器的開發(fā)廠家，為了擴(kuò)大虛擬儀器的

22、功能，在測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理、表達(dá)模式及其變換方面也做了許多工作，發(fā)布了各種軟件，建立了數(shù)據(jù)處理的高級(jí)分析庫和開發(fā)工具庫(例如測量結(jié)果的譜分析、傅立葉變換、各種數(shù)字濾波器、卷積處理和相關(guān)函數(shù)處理、微積分、峰值和閾值檢測、波形發(fā)生、回歸分析、數(shù)值運(yùn)算、時(shí)域和頻域分析等)，使虛擬儀器發(fā)展成為能夠組建極為復(fù)雜自動(dòng)測試系統(tǒng)的儀器系統(tǒng)。在國內(nèi)已有部分院校的實(shí)驗(yàn)室引入了虛擬儀器，包括復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、東南大學(xué)、華中科技大學(xué)、四川大學(xué)等。近幾年來這些學(xué)校在原有的基礎(chǔ)上，又開發(fā)了一批新的虛擬儀器系統(tǒng)用于科研和教學(xué)。其中，四川大學(xué)的教師基于虛擬儀器的設(shè)計(jì)思想，研制了“航空電臺(tái)二線綜合測試儀”將8臺(tái)儀器集于一

23、體，組成虛擬儀器系統(tǒng)，使用靈活方便。清華大學(xué)汽車系利用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)檢測系統(tǒng)，用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的出廠檢驗(yàn)，主要用于檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的功率特性、負(fù)荷特性等。此外，國內(nèi)己有幾家企業(yè)在研制PC虛擬儀器，哈工大儀器電子有限責(zé)任公司就是其中之一，其主要產(chǎn)品有任意波形發(fā)生器及頻率計(jì)系列、數(shù)字存儲(chǔ)示波器系列、多通道大容量波形記錄儀系列等。國內(nèi)專家預(yù)測：未來幾年內(nèi)，我國將有50%的儀器為虛擬儀器。國內(nèi)將有大批企業(yè)使用虛擬儀器系統(tǒng)對生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器將會(huì)逐步取代傳統(tǒng)儀器而成為測試儀器的主流。虛擬儀器技術(shù)的提出與發(fā)展，標(biāo)志著二十一世紀(jì)自動(dòng)控制與電子測量儀器領(lǐng)域

24、技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。課題研究的主要內(nèi)容本文以溫度為研究對象，對溫度的變化進(jìn)行了詳細(xì)的研究，為實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)提供了很好的平臺(tái)。本文主要進(jìn)行了一下幾個(gè)方面的工作：（）論述了溫度監(jiān)測虛擬儀表的研究目的及意義，溫度監(jiān)測虛擬儀表的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及本課題研究的主要內(nèi)容。（）簡要介紹了LabVIEW的概念、組成和功能以及應(yīng)用現(xiàn)狀，又虛擬儀器的概念、主要特點(diǎn)等。（）溫度監(jiān)測虛擬儀表的設(shè)計(jì)思路及方案，對系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行了選擇。（）介紹了溫度監(jiān)測系統(tǒng)虛擬儀表的硬件組成及個(gè)硬件的電路設(shè)計(jì)。（）介紹了溫度監(jiān)測系統(tǒng)虛擬儀表的軟件設(shè)計(jì)及各個(gè)子模塊的設(shè)計(jì)方案。（）對所做的工作進(jìn)行了總結(jié)，對未來的研究工作做出了展望。L

25、abVIEW與虛擬儀器簡介LabVIEW的簡介LabVIEW的概念LabVIEW是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench)的簡稱，是目前功能最強(qiáng)、應(yīng)用最廣、發(fā)展最快的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境，得到了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的普遍認(rèn)可和好評。它可以把復(fù)雜、繁瑣、費(fèi)時(shí)的文本語言編程簡化成用菜單或圖標(biāo)提示的方法選擇功能(圖形)，用線條將各種功能(圖形)連接起來的簡單圖形編程方式，為沒有編程經(jīng)驗(yàn)的用戶進(jìn)行編程、調(diào)試提供了簡單方便、完整的壞境和工具，尤其適合于從事科研、開發(fā)的科學(xué)家和工程技術(shù)人員使用。LabVIEW是一種虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)軟件

26、，能夠以其直觀簡便的編程方式、眾多的源代碼級(jí)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、多種多樣的分析和表達(dá)功能支持，為用戶能夠快捷地構(gòu)筑自己在實(shí)際應(yīng)用中所需要的儀器系統(tǒng)創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。而且LabVIEW與其它計(jì)算機(jī)語言相比，有一個(gè)特別重要的特點(diǎn)：其它計(jì)算機(jī)語言都是采用文本語言產(chǎn)生代碼行，而LabVIEW采用圖形化編程語言G語言，產(chǎn)生的程序是框圖的形式，易學(xué)易用，特別適合硬件工程師、工程技術(shù)人員、生產(chǎn)線工藝技術(shù)人員的學(xué)習(xí)和使用，可以在很短的時(shí)間內(nèi)掌握并應(yīng)用到實(shí)踐中去，特別是對于熟悉儀器結(jié)構(gòu)和硬件電路的硬件工程師、工程技術(shù)人員和測試技術(shù)人員來說，編程就像設(shè)計(jì)電路圖一樣，因此，硬件工程師、工程技術(shù)人員和測試技術(shù)人員們在較短的

27、時(shí)間內(nèi)就能夠?qū)W會(huì)并應(yīng)用LabVIEW，而不必去記憶那眼花繚亂的文本式程序代碼。LabVIEW是一個(gè)最終面向用戶的工具，通過LabVIEW用戶能夠增強(qiáng)自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。使用LabVIEW進(jìn)行原理研究、設(shè)計(jì)、測試并實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)時(shí)，可以大大提高工作效率。LabVIEW是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的圖形化開發(fā)環(huán)境，它結(jié)合了圖形化編程方式的高性能與靈活性，以及專為測試、測量與自動(dòng)化控制應(yīng)用設(shè)計(jì)的高端性能與配置功能，能為數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測量分析和數(shù)據(jù)顯示等各種應(yīng)用提供必要的開發(fā)工具1。像C和C+等其它計(jì)算機(jī)高級(jí)語言一樣，LabVIEW也是一種通用編程語言，具有各種各樣

28、、功能強(qiáng)大的函數(shù)庫，包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串行儀器控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等，甚至還有網(wǎng)絡(luò)功能，LabVIEW也有完善的仿真、調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、單步執(zhí)行等。LabVIEW具有動(dòng)態(tài)連續(xù)跟蹤方式，可以連續(xù)、動(dòng)態(tài)地觀察程序中的數(shù)據(jù)流向及其變化情況，比其它語言的開發(fā)環(huán)境更方便、更有效。LabVIEW的運(yùn)行機(jī)制從宏觀上講已經(jīng)不再是傳統(tǒng)上的馮諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的執(zhí)行方式。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)語言中的順序執(zhí)行結(jié)構(gòu)在LabVIEW中被并行機(jī)制所代替：從本質(zhì)上講，它是一種圖形控制流結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流模式。數(shù)據(jù)流程序設(shè)計(jì)規(guī)定，一個(gè)函數(shù)只有當(dāng)它的所有輸入有效時(shí)才能執(zhí)行；而目標(biāo)的輸出，只有當(dāng)它的功能完成時(shí)才是有效

29、的。也就是說，在這種數(shù)據(jù)流程序的概念中，程序的執(zhí)行是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的，它不受操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)等因素的影響，這樣，LabVIEW中被連接的功能節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流就能控制程序的執(zhí)行次序，而不像文本程序受到行順序執(zhí)行的約束。從而，我們可以通過相互連接功能節(jié)點(diǎn)快速地開發(fā)應(yīng)用程序，甚至還可以有多個(gè)數(shù)據(jù)通道同步運(yùn)行。LabVIEW的核心是VI。VI有一個(gè)人機(jī)對話的用戶界面，即前面板(FromPanel)和類似于源代碼功能的程序圖(Diagram)。前面板接收來自程序圖的指令。在VI的前面板中，輸入控件(Controls)模擬了儀器的輸入裝置并把數(shù)據(jù)提供給VI的程序圖，而顯示控件(Indicators)模擬了儀器的

30、輸出裝置并顯示由程序圖獲得或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。當(dāng)把一個(gè)輸入控件或顯示放置到前面板上時(shí)，LabVIEW在程序圖中相應(yīng)地放置了一個(gè)端El(Terminals)，這個(gè)從屬于輸入控件或顯示控件的端口不能隨意刪除，只有刪除它對應(yīng)的輸入控件或顯示控件時(shí)它才隨之一起被刪除。用LabVIEW編制框圖程序時(shí)，不必受常規(guī)程序設(shè)計(jì)語法的限制。首先，從功能菜單中選擇需要的功能節(jié)點(diǎn)，將之置于面板上合適的位置；然后用線(Wires)連接各功能節(jié)點(diǎn)在程序圖中的端口，用來在功能節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)，這些節(jié)點(diǎn)包括了簡單的算術(shù)功能，高級(jí)數(shù)據(jù)采集和分析以及用來存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)的文件輸入輸出功能和網(wǎng)絡(luò)功能。用LabVIEW編制出的圖形化VI是分

31、層次和模塊化的，我們可以將之用于頂層程序，也可用作其它程序或子程序的子程序，顯然LabVIEW依附并發(fā)展了模塊化程序設(shè)計(jì)的概念。LabVIEW的組成及功能G語言編寫的程序稱為虛擬儀器VI（VirtualInstrumention），因?yàn)樗慕缑婧凸δ芘c真實(shí)的儀器十分相像，在LabVIEW環(huán)境下開發(fā)的應(yīng)用程序都被冠以.VI后綴，以表示虛擬儀器的含義。一個(gè)VI由交互式用戶接口、數(shù)據(jù)流程和圖標(biāo)連接端口組成。各部分的功能如下：（）VI的交互式用戶接口因?yàn)榕c真實(shí)物理儀器面板相似，又稱作前面板。當(dāng)在啟動(dòng)屏幕上選擇NEWNI時(shí)，屏幕上出現(xiàn)一個(gè)無標(biāo)題的面板窗口，面板窗口顯示VI的前面板，框圖程序窗口用來創(chuàng)建V

32、I的框圖程序。前面板是用戶接口，用于像程序中輸入各種控制參數(shù)，并以數(shù)字或圖形等各種形式輸出測試結(jié)果，我們可以把它想象為傳統(tǒng)儀器的面板，面板上自然會(huì)有表頭、按鈕、撥盤等各種元件。（）VI從數(shù)據(jù)框圖接受指令框圖是一種解決編程問題的圖形化方法，實(shí)際上是VI程序代碼，前面板和框圖程序由一些圖形化對象集組成，這些對象是LabVIEW編程元素?？驁D程序含有與前面板控件和指示器對應(yīng)的連線端子、常數(shù)、函數(shù)、子VI、結(jié)構(gòu)和把數(shù)據(jù)從一個(gè)對象傳送到另一個(gè)對象的線，程序框圖程序的源代碼，我們可以把它想象為傳統(tǒng)儀器機(jī)箱里用來實(shí)現(xiàn)儀器功能的零部件。（）VI模塊化特性一個(gè)VI既可以作為上層獨(dú)立程序，也可以作為其他程序（或子

33、程序）的子程序。當(dāng)一個(gè)VI作為子程序時(shí)，稱作SubVI，VI圖標(biāo)和連接端口的功能就像一個(gè)圖形化參數(shù)列表，可在VI與SubVI之間傳遞數(shù)據(jù)。正是基于VI的上述特性，G語言最佳的實(shí)現(xiàn)了模塊化編程思想。用戶可以將一個(gè)應(yīng)用分解為一系列任務(wù)，再將每個(gè)任務(wù)細(xì)分，將一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用分解為一系列簡單的子任務(wù)，為每個(gè)子任務(wù)建立一個(gè)VI，然后把這些VI組合在一起完成最終的應(yīng)用程序。因?yàn)槊總€(gè)SubVI可以單獨(dú)執(zhí)行，所以很容易調(diào)試。G語言是LabVIEW的核心，熟練掌握G語言的編程要素和語法規(guī)則，是開發(fā)高水平LabVIEW應(yīng)用程序最重要的基礎(chǔ)。換句話說，要真正掌握LabVIEW開發(fā)工具，必須把它作為編程語言而不僅僅是編

34、程環(huán)境。LabVIEW盡可能的利用工程技術(shù)人員所熟悉的術(shù)語，圖表和概念，是一種面向最終用戶的開發(fā)工具；它可以增強(qiáng)工程人員建立自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，可為實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供便捷途徑。作為一個(gè)完整的圖形化開發(fā)平臺(tái)，LabVIEW具備了一下的幾個(gè)特性。（）可讀性。LabVIEW是分層結(jié)構(gòu)，因此只要在一個(gè)屏幕顯示其完整的頂層虛擬儀器即可，其基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（序列、條件、While和For循環(huán)）讓代碼的結(jié)構(gòu)清晰，基于原語的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)量較少使得用戶可以自定義代碼結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)流程圖的表現(xiàn)方式只有常識(shí)經(jīng)驗(yàn)的人就能讀懂即使最難理解的程序。（）可寫性。LabVIEW可以將用戶界面的源代碼分開設(shè)計(jì)，即

35、可以先創(chuàng)建令人滿意的用戶界面，然后開始創(chuàng)建操作用戶界面的源代碼，在創(chuàng)建界面和功能的時(shí)候可以讓用戶參與進(jìn)來，降低了收集用戶需求的成本。LabVIEW是一種分層結(jié)構(gòu)語言，可以通過將程序分成許多程序塊來控制復(fù)雜度，這些程序塊或子VI的接口或結(jié)構(gòu)都可以在分成顯示中清晰的看到。（）可編輯性。面向?qū)ο缶幊炭稍诓挥绊懍F(xiàn)有功能的情況下添加功能（通過繼承來實(shí)現(xiàn)），但代價(jià)是可讀性降低。而在LabVIEW中，控件與模板和VI模板可以結(jié)合使用，利用MergeVI可以重復(fù)使用代碼段，還可以使用許多標(biāo)準(zhǔn)軟件包的示例軟件。（）可重用行。LabVIEW提供了大量的可重用代碼，所有VI都可以通過設(shè)置輸入和輸出端口進(jìn)行定義。在L

36、abVIEW開發(fā)環(huán)境中可以調(diào)用自己和其他人的VI程序，并像LabVIEW的內(nèi)嵌功能一樣方便使用，自定義的數(shù)據(jù)類型也可以進(jìn)一步提高可重用性。（）可理解性。編程的過程就是解決問題的過程。在LabVIEW中，利用圖形來思考可以提高頭腦的抽象水平，將編程工作變得簡單。正是由于LabVIEW具有以上特性，和其他文本編程語言相比，他有著獨(dú)特的優(yōu)勢。具體如下：簡單的方案LabVIEW使用“所見即所得”的可視化技術(shù)建立人機(jī)界面，提供大量儀器面板中的控制對象。并按其易用的方式將復(fù)雜的任務(wù)包裝起來，是復(fù)雜任務(wù)得到簡化，使用戶非常容易的開發(fā)出自己的系統(tǒng)，并將其立即投入使用。靈活的儀器LabVIEW可以與一般的數(shù)據(jù)采

37、集卡及儀器設(shè)備加以組合，設(shè)計(jì)出靈活的虛擬儀器，并可以隨時(shí)將儀器系統(tǒng)移植到最適合用戶的平臺(tái)上使用。方便的程序調(diào)試LabVIEW具有一些專用程序開發(fā)工具箱，可以在源代碼中設(shè)置斷點(diǎn)單步執(zhí)行源代碼，同時(shí)在連線上還設(shè)置探針，動(dòng)態(tài)執(zhí)行程序運(yùn)行過程中數(shù)據(jù)流的變化。完整的開發(fā)環(huán)境LabVIEW軟件包中包含了功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集、分析和表達(dá)的控件，還提供了具備多線程和用于最大限度提高系統(tǒng)性能的優(yōu)化型編譯器，不僅簡化了開發(fā)過程，還可以生成按編譯速度執(zhí)行的可復(fù)用代碼。此外，LabVIEW還可以生產(chǎn)在沒有LabVIEW環(huán)境的目標(biāo)機(jī)器上單獨(dú)運(yùn)行的可執(zhí)行文件?？焖俚拈_發(fā)LabVIEW為用戶提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的

38、便捷途徑。通過儀器驅(qū)動(dòng)程序可以與大多數(shù)儀器進(jìn)行通訊，簡化了儀器的控制，縮短了測試開發(fā)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。開放的平臺(tái)LabVIEW提供了很多接口和節(jié)點(diǎn)，使用戶能在它的平臺(tái)上使用其他軟件編譯的模塊。LabVIEW具備與多種文本類語言集成的功能，它可以和常見的C語言，MATLAB語言混編，可以讓熟悉文本語言的編程人員方便地把過去的編程經(jīng)驗(yàn)和方法集成到LabVIEW的開發(fā)中。LabVIEW的應(yīng)用現(xiàn)狀LabVIEW廣泛應(yīng)用于包括自動(dòng)化、通信、半導(dǎo)體、電路設(shè)計(jì)、航空和生產(chǎn)、過程控制及生物醫(yī)學(xué)在內(nèi)的各種工業(yè)領(lǐng)域中，用來提高應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率，這些應(yīng)用涵蓋了產(chǎn)品的研發(fā)、測試、生產(chǎn)到后期服務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)

39、設(shè)計(jì)中協(xié)調(diào)使用LabVIEW，共享軟件及信息資源，可以節(jié)約大量的時(shí)間和金錢。LabVIEW的應(yīng)用大致可分為以下幾個(gè)主要方面：（）應(yīng)用于生產(chǎn)檢測LabVIEW已經(jīng)成為用于測試測量領(lǐng)域的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)工具。LabVIEW結(jié)合NITestStand測試執(zhí)行環(huán)境和該領(lǐng)域中最大的儀器驅(qū)動(dòng)程序庫，為整個(gè)系統(tǒng)建立穩(wěn)固完整的檢測管理平臺(tái)。（）應(yīng)用于研究與分析在汽車、能源研究和其它眾多工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析和處理、對于圖像處理、時(shí)頻分析、小波和數(shù)字濾波的應(yīng)用系統(tǒng)中均可用到LabVIEW，LabVIEW特別提供各種附加工具包以加速系統(tǒng)的開發(fā)。（）應(yīng)用于過程控制和工廠自動(dòng)化可用LabVIEW來建立過

40、程控制和工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)。在LabVIEW平臺(tái)下，可以實(shí)現(xiàn)多通道的高速測量和控制，對于大型復(fù)雜的工業(yè)自動(dòng)化和控制系統(tǒng)，有專門的LabVIEW數(shù)據(jù)記錄和監(jiān)控模塊，用于監(jiān)控多通道I/O、與工業(yè)控制器和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，以及提供基于計(jì)算機(jī)的控制。（）應(yīng)用于機(jī)器監(jiān)控對于要求有實(shí)時(shí)控制、視覺和圖像分析或運(yùn)動(dòng)控制的機(jī)器監(jiān)視和預(yù)先維護(hù)的應(yīng)用系統(tǒng)，LabVIEW是理想的選擇。LabVIEW系列產(chǎn)品，包括用于可靠性、確定性控制的實(shí)時(shí)LabVIEW軟件(LabVIEWRT)，能夠快速、準(zhǔn)確的建立起功能強(qiáng)大的機(jī)器監(jiān)視和自動(dòng)控制應(yīng)用程序。（）應(yīng)用于測控系統(tǒng)LabVIEW有著強(qiáng)大的功能和廣闊的應(yīng)用前景，但就目前國內(nèi)的現(xiàn)狀

41、來看，大多數(shù)的用戶還是把LabVIEW作為虛擬儀器，僅僅利用它來進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、分析和顯示，忽略了LabVIEW強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集和控制功能，特別是基于PC機(jī)的實(shí)時(shí)控制，在國內(nèi)應(yīng)用較少。虛擬儀器系統(tǒng)概述隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，儀器技術(shù)領(lǐng)域發(fā)生了巨大的變化。從最初的模擬儀器到現(xiàn)在的數(shù)字化儀器、嵌入式系統(tǒng)儀器和智能儀器；新的測試?yán)碚?、測試方法不斷應(yīng)用于實(shí)踐；新的測試領(lǐng)域隨著學(xué)科門類的交叉發(fā)展而不斷涌現(xiàn)；儀器結(jié)構(gòu)也隨著設(shè)計(jì)思想的更新而不斷發(fā)展。儀器技術(shù)領(lǐng)域的各種創(chuàng)新積累使現(xiàn)代測量儀器的性能發(fā)生了質(zhì)的飛躍，導(dǎo)致了儀器的概念和形式發(fā)生了突破性的變化，出現(xiàn)了一種全新的儀器概念虛

42、擬儀器。虛擬儀器把計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、軟件技術(shù)結(jié)合起來，除繼承傳統(tǒng)儀器的已有功能外，還增加了許多傳統(tǒng)儀器所不能及的先進(jìn)功能。虛擬儀器的最大特點(diǎn)是其靈活性，用戶在使用過程中可以根據(jù)需要添加或刪除儀器功能，以滿足各種需求和各種環(huán)境，并且能充分利用計(jì)算機(jī)豐富的軟硬件資源，突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、表達(dá)、傳送以及存儲(chǔ)方面的限制。虛擬儀器的概念國外專家從不同角度描述了虛擬儀器?？偟膩碚f，虛擬儀器（VirtualInstrument）是指通過應(yīng)用程序?qū)⒂?jì)算機(jī)與功能化模塊結(jié)合起來，用戶可以通過友好的圖形界面來操作這臺(tái)計(jì)算機(jī)，就像在操作自己定義、自己設(shè)計(jì)的儀器一樣，從而完成對被測量

43、數(shù)據(jù)的采集、分析、處理、顯示、存儲(chǔ)和打印。虛擬儀器的實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能來模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，以多種形式表達(dá)輸出監(jiān)測結(jié)果：利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的運(yùn)算、分析和處理；利用I/O接口設(shè)備完成信號(hào)的采集與調(diào)理，從而完成各種測試功能的計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)，使用者用鼠標(biāo)或鍵盤操作虛擬界面，就如同使用一臺(tái)專用測量儀器一樣。因此，虛擬儀器的出現(xiàn)使測量儀器與計(jì)算機(jī)的界限模糊了。虛擬儀器的“虛擬”兩字主要包含以下兩方面的含義：（）虛擬儀器面板上的各種“圖標(biāo)”與傳統(tǒng)儀器面板上的各種“器件”所完成的功能是相同的：由各種開關(guān)、按鈕、顯示器等圖標(biāo)實(shí)現(xiàn)儀器電源的“通”、“斷”，實(shí)現(xiàn)被測信號(hào)的“輸入通道

44、”、“放大倍數(shù)”等參數(shù)的設(shè)置，以及實(shí)現(xiàn)測量結(jié)果的“數(shù)值顯示”、“波形顯示”等。傳統(tǒng)儀器面板上的器件都是實(shí)物，而且是由手動(dòng)和觸摸進(jìn)行操作的；虛擬儀器前面板是外形與實(shí)物相像的“圖標(biāo)”，每個(gè)圖標(biāo)的“通”、“斷”、“放大”等動(dòng)作通過用戶操作計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)或鍵盤來完成。因此，設(shè)計(jì)虛擬儀器前面板就是在前面板設(shè)計(jì)窗口中擺放所需的圖標(biāo)，然后對圖標(biāo)的屬性進(jìn)行設(shè)置。（）虛擬儀器測量功能是通過對圖形化軟件流程圖的變成來實(shí)現(xiàn)的，虛擬儀器是在以PC機(jī)為核心組成的硬件平臺(tái)支持下，通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)儀器功能的。因?yàn)榭梢酝ㄟ^不同測試功能軟件模塊的組合來實(shí)現(xiàn)多種測試功能，所以在硬件平臺(tái)確定后，就有“軟件就是儀器”的說法。這也體現(xiàn)了

45、測試技術(shù)與計(jì)算機(jī)深層次的結(jié)合。虛擬儀器的主要特點(diǎn)虛擬儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)介入儀器領(lǐng)域所形成的一種新型的富有生命力的儀器種類。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器的主要特點(diǎn)可以概括為以下幾個(gè)方面：（）強(qiáng)調(diào)“軟件就是儀器”的新概念，取代傳統(tǒng)儀器“硬件為主體”的概念。軟件在儀器中充當(dāng)了以往由硬件甚至整機(jī)來實(shí)現(xiàn)的角色，軟件是虛擬儀器的核心，而虛擬儀器中的硬件僅僅是為了解決信號(hào)的輸入、輸出，這是虛擬儀器相對于傳統(tǒng)儀器，在概念上的重大突破。虛擬儀器的處理能力和智能化程度主要取決于軟件，用戶可根據(jù)需要，將先進(jìn)的處理算法、人工智能或者專家系統(tǒng)應(yīng)用于儀器的設(shè)計(jì)與集成，從而將儀器的水平提高到一個(gè)新的層次，而且，虛擬儀器充分利用了

46、計(jì)算機(jī)豐富的圖形用戶界面資源，建立圖形化軟面板來代替常規(guī)的儀器控制面板，真正做到界面友好、人機(jī)交互。（）虛擬儀器的功能可由用戶定義，虛擬儀器的功能可在用戶機(jī)上產(chǎn)生，從而使得儀器不再完全由硬件決定，徹底打破了傳統(tǒng)儀器一經(jīng)設(shè)計(jì)、制造完成后，其功能不可改變的單一性、封閉性。當(dāng)需要時(shí)，用戶可通過軟件編程添加新的功能，而不必購買新的儀器，使得一臺(tái)虛擬儀器可以實(shí)現(xiàn)各種儀器的不同功能，大大提高了儀器功能的靈活性。（）易于構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的測量儀器，虛擬儀器基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和接口技術(shù)，具有靈活、方便的互聯(lián)性，能與網(wǎng)絡(luò)及其他周邊設(shè)備互聯(lián)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)形成網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器，它是一種基于Web技術(shù)的新型虛擬儀器

47、，使得虛擬儀器成為Internet的一部分，可方便地構(gòu)建遠(yuǎn)程自動(dòng)測控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)測量、控制過程的網(wǎng)絡(luò)化。（）虛擬儀器硬件和軟件都制定了開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且采用了模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)具有良好的開放性和擴(kuò)展性。系統(tǒng)必需的基本硬件，如數(shù)據(jù)采集電路等被高度集成，制成數(shù)據(jù)采集卡，實(shí)現(xiàn)硬件模塊的即插即用。系統(tǒng)軟件的開發(fā)是基于模塊化的設(shè)計(jì)思想，并大量運(yùn)用函數(shù)庫、動(dòng)態(tài)鏈接庫和類庫，代碼具有良好的可重復(fù)性。虛擬儀器利用軟件，選配一個(gè)或幾個(gè)帶有共性的基碼具有良好的可重復(fù)性。虛擬儀器利用軟件，選配一個(gè)或幾個(gè)帶有共性的基本儀器硬件來組成一個(gè)通用硬件平臺(tái)，通過調(diào)用不同的軟件來擴(kuò)展或組成各種功能的儀器或系統(tǒng)，由于虛擬儀器具有標(biāo)

48、準(zhǔn)性、開放性和模塊化結(jié)構(gòu)，用戶可以將儀器的設(shè)計(jì)、使用和管理統(tǒng)一到虛擬儀器標(biāo)準(zhǔn)，提高可重復(fù)利用率。系統(tǒng)組建時(shí)間縮短，功能易于擴(kuò)展，軟硬件生產(chǎn)、維護(hù)和開發(fā)的費(fèi)用降低。本章小結(jié)本章主要介紹了LabVIEW及虛擬儀器的相關(guān)知識(shí)。LabVIEW是虛擬儀器的軟件開發(fā)平臺(tái)，是NI公司提供的圖形化編程語言，介紹了它的特點(diǎn)及應(yīng)用，有介紹了虛擬儀器的概念、特點(diǎn)、組成等內(nèi)容。溫度監(jiān)測系統(tǒng)虛擬儀表的總體設(shè)計(jì)虛擬儀表實(shí)現(xiàn)的功能本文主要是介紹基于實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)虛擬儀表，給實(shí)驗(yàn)室提供了很好的發(fā)展平臺(tái)，節(jié)省了很多資金?；贚abVIEW的虛擬儀表有很好的兼容性，模塊化的設(shè)計(jì)有很容易讀懂，并且可擴(kuò)展性能較好，易于開發(fā)

49、和維護(hù)。此爐溫控虛擬儀表統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)下面的幾種功能：（）實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的串口通信，可以及時(shí)的將溫度數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)。（）可以顯示測試和控制的參數(shù)，例如測試的時(shí)間、設(shè)定的溫度、當(dāng)前的溫度等，當(dāng)溫度超出某個(gè)范圍時(shí)進(jìn)行報(bào)警等。（）測試的結(jié)果通過計(jì)算機(jī)反送給單片機(jī)，給單片機(jī)相應(yīng)的電信號(hào)，以便更好的利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（）能夠?qū)崿F(xiàn)測試結(jié)果的數(shù)據(jù)保存，將采集到的數(shù)據(jù)以.TXT的形式保存起來，以便于以后的應(yīng)用。虛擬儀表設(shè)計(jì)的原則本文研究的基于LabVIEW的溫度測控系統(tǒng)虛擬儀表，要想得到比較好的實(shí)驗(yàn)效果，首先要對虛擬儀表進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中主要考慮一下幾個(gè)原則：（）從整體到部分的設(shè)計(jì)原則首先把一個(gè)復(fù)雜的

50、系統(tǒng)分解為若干個(gè)相對獨(dú)立、簡單、容易實(shí)現(xiàn)的幾個(gè)部分，再把這幾個(gè)部分分解為實(shí)現(xiàn)不同具體功能的模塊，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，分別對各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后再進(jìn)行綜合進(jìn)而完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文所設(shè)計(jì)的基于LabVIEW的溫度監(jiān)測系統(tǒng)虛擬儀表分成多個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，正是考慮了從整體到部分的設(shè)計(jì)原則。（）可擴(kuò)展性原則一個(gè)較好的系統(tǒng)應(yīng)該有很好的擴(kuò)展性，當(dāng)使用者需要增加系統(tǒng)的功能或者需要改善系統(tǒng)的功能時(shí)，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性就顯得很重要了。如果只需要對系統(tǒng)中的軟件部分作一定的修改，系統(tǒng)的功能就會(huì)加強(qiáng)或者會(huì)增加一些新的功能，那么該系統(tǒng)就有較好的可擴(kuò)展性。本文所討論的基于LabVIEW的溫度監(jiān)測虛擬儀表就具有很好的可擴(kuò)展

51、性。（）經(jīng)濟(jì)性原則在設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，較高的性價(jià)比是系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)需要重視的。在滿足性能指標(biāo)的前提下，應(yīng)盡可能的采用易實(shí)現(xiàn)并且簡潔、實(shí)用的方案，因?yàn)榉桨负啙嵰馕吨铆h(huán)節(jié)較少，可靠性較高，而且比較經(jīng)濟(jì)。此外，在考慮經(jīng)濟(jì)性原則時(shí)，除造價(jià)外還應(yīng)考慮使用期間的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)、維護(hù)費(fèi)等，還要綜合考慮后才能評估出真正的經(jīng)濟(jì)效果，從而選出最佳的設(shè)計(jì)方案。本論文所開發(fā)的基于LabVIEW的溫度監(jiān)測系統(tǒng)虛擬儀表，采用計(jì)算機(jī)機(jī)與單片機(jī)所構(gòu)成的虛擬儀器系統(tǒng)，正是由于此系統(tǒng)成本低。（）易操作性原則在溫度監(jiān)測系統(tǒng)虛擬儀表的設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)，應(yīng)考慮系統(tǒng)操作的難易程度，盡量使系統(tǒng)的操作簡單，人機(jī)界面友好，以降低對操作人員的專業(yè)知識(shí)的要求

52、。虛擬儀表的總體設(shè)計(jì)方案在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)從總體到局部的設(shè)計(jì)原則以及對系統(tǒng)的功能分析，將整個(gè)系統(tǒng)分解為實(shí)現(xiàn)不同功能的幾個(gè)部分，然后分別對每個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測系統(tǒng)虛擬儀表的各項(xiàng)具體功能，可以將系統(tǒng)分解為上位機(jī)和下位機(jī)兩個(gè)部分。其中上位機(jī)是裝有LabVIEW軟件的計(jì)算機(jī)，而下位機(jī)是單片機(jī)及外圍電路組成的小系統(tǒng)。這兩部分是通過計(jì)算機(jī)的串口進(jìn)行通信的。其中上位機(jī)部分主要完成數(shù)據(jù)顯示及存儲(chǔ)，越限報(bào)警及人及交互操作界面的生成，下位機(jī)部分主要完成溫度信號(hào)的采集及輸出。本章小結(jié)本章主要討論了溫度監(jiān)測系統(tǒng)虛擬儀表的總體設(shè)計(jì)方案，首先闡述了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)原則，也就是從整體到部分的設(shè)計(jì)思想，在

53、系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要綜合考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可擴(kuò)展性及易操作性等性能指標(biāo)，再根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況提出本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。根據(jù)系統(tǒng)的主要功能將系統(tǒng)分解為兩大部分，即上位機(jī)部分和下位機(jī)部分，又對這兩部分分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，這兩部分是通過計(jì)算機(jī)的串口進(jìn)行通信的。下位機(jī)信號(hào)采集的硬件設(shè)計(jì)下位機(jī)的硬件組成一般溫度的測量都是由熱電偶或熱電阻來實(shí)現(xiàn)的，再動(dòng)過電橋轉(zhuǎn)換電路、差動(dòng)運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的輸入量，本設(shè)計(jì)直接給上位機(jī)傳送0V-5V的電壓，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，傳送給上位機(jī)。系統(tǒng)的硬件組成框圖，如圖4-1所示由以下幾個(gè)部分組成：裝有LabVIEW軟件的計(jì)算機(jī)，AT98S52單片機(jī)，電平轉(zhuǎn)換電路MAX232，ADC0804，D

54、AC0832。系統(tǒng)硬件組成框圖4-2所示。由硬件電路產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)，然后通過計(jì)算機(jī)的串口將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的LabVIEW程序?qū)斎氲男盘?hào)進(jìn)行分析、處理，并將數(shù)據(jù)顯示在計(jì)算機(jī)上，同時(shí)LabVIEW是否傳送給一個(gè)數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)，根據(jù)硬件電路板上二極管的明、亮來判斷收到的信號(hào)。圖4-1系統(tǒng)硬件組成圖單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)圖4-2單片機(jī)管腳分布圖本實(shí)驗(yàn)中涉及單片機(jī)控制A/D、D/A轉(zhuǎn)換器，串口的讀取和發(fā)送，定時(shí)器的使用，因此我們首先簡單介紹一下與本實(shí)驗(yàn)相關(guān)的單片機(jī)的引腳功能，以最常見的STC89C51為例，其采用40引腳雙列直插DIP封裝形式，如圖4-2所示。其中與本設(shè)計(jì)相關(guān)的管腳：I

55、/O口：四個(gè)8位并行I/O口P0-P4，既可用作輸入，也可用作輸出。注意P0口為8位三態(tài)、雙向的，無上拉電阻，必須加10k的上拉電阻，P1-P3為準(zhǔn)雙向，內(nèi)有上拉電阻，單片機(jī)讀入數(shù)據(jù)時(shí)，先寫高電平“1”，CPU才能讀取該口的狀態(tài)；在本設(shè)計(jì)中我們使用P1口作為AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量輸出端，P0口作為DA換器的數(shù)字量輸入復(fù)用端。P3.3、P3.4、P3.5、P3.6、P3.7分別作為DA信號(hào)端、AD寫信號(hào)端、AD讀信號(hào)端使用。P3口中兩引腳第二功能：P3.0：RXD串行口輸入；P3.1：TXD串行口輸出。管腳9（RST/VPD）：復(fù)位管腳，2個(gè)機(jī)器周期高電平有效，即24個(gè)振蕩時(shí)鐘周期即可，工作時(shí)0.5

56、V。管腳18和管腳19（XTAL1，XTAL2）：外部晶振的輸入端；管腳20（VSS）：接地端管腳40（電源）：+5V單片機(jī)能夠運(yùn)行起來的最小系統(tǒng)所謂單片機(jī)最小系統(tǒng)，就是讓單片機(jī)里面的程序運(yùn)可以運(yùn)行的最簡單系統(tǒng)，一般只包括單片機(jī)芯片、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源電路。單片機(jī)工作過程中，各指令的操作在時(shí)間上有嚴(yán)格的次序，單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來為芯片內(nèi)部各種微操作提供時(shí)間基準(zhǔn)；而復(fù)位是使中央處理器以及其他功能部件恢復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，另外單片機(jī)在開機(jī)時(shí)或在工作中因干擾而使程序失控或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)等情況下都需要復(fù)位。單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖4-3所示。圖4-3單片機(jī)的最

57、小系統(tǒng)定時(shí)器單片機(jī)定時(shí)采樣溫度數(shù)據(jù)并發(fā)送，與定時(shí)器有關(guān)的寄存器是8位TCON寄存器，地址是0 x88（注：地址可以被8整除，可以進(jìn)行位操作），其各位的功能如下：sfrTCON=0 x88；sbitTF1=TCON7；/定時(shí)器1溢出位，當(dāng)定時(shí)器1定時(shí)時(shí)間到，并置TF1為1產(chǎn)生中斷，CPU會(huì)自動(dòng)處理（跳轉(zhuǎn)到中斷處理程序）并自動(dòng)TF1清零；sbitTR1=TCON6；/啟動(dòng)定時(shí)器1；sbitTF0=TCON5；/定時(shí)器0溢出位，同TF1；sbitTR0=TCON4；/啟動(dòng)定時(shí)器0；sbitIE1=TCON3；/外部中斷1標(biāo)志位，同TF1和TF0的用法；sbitIT1=TCON2；/設(shè)置外部中斷1觸發(fā)

58、方式sbitIE0=TCON1；/外部中斷0標(biāo)志位，同IE1；sbitIT0=TCON0；/外部中斷0觸發(fā)方式定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式寄存器TMOD，地址為0 x89（注：不能被8整除，不能進(jìn)行位操作，只能對TMOD進(jìn)行賦值設(shè)置相關(guān)位）。低四位用于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0，高四位用于T1。其格式如表4-1所示。分別為：門控位GATE；C/T=0/1：定時(shí)/計(jì)數(shù)模式選擇位；M1M0：工作方式設(shè)置位，其工作方式如表4-2所示。在本設(shè)計(jì)中，我們使用定時(shí)器0定時(shí)完成AD的轉(zhuǎn)換并串口傳送數(shù)據(jù)；使用定時(shí)器1的自動(dòng)重裝模式設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸波特率。其中，T0/T1計(jì)數(shù)器寄存器為：sfrTL0=0 x8A；/計(jì)數(shù)器0低8位

59、。sfrTL1=0 x8B；/計(jì)數(shù)器1低8位。sfrTH0=0 x8C；/計(jì)數(shù)器0高8位。sfrTH1=0 x8D；/計(jì)數(shù)器1高8位。表4-1定時(shí)器的格式位765432100 x89GATEM1M0-GATEM1M2TMOD表4-2M1M0的工作方式M1M0工作方式說明00方式013位定時(shí)/計(jì)數(shù)器01方式116位定時(shí)/計(jì)數(shù)器10方式28位自動(dòng)重裝定時(shí)/計(jì)數(shù)器11方式3T0分成兩個(gè)獨(dú)立的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；T1此方式停止計(jì)數(shù)表4-3SCON各位的功能位765432100 x98SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRITCON表4-4串口的工作方式SM0SM1方式說明波特率000移位寄存器fos

60、c/1201110位異步收發(fā)器（8位數(shù)據(jù)）可變10211位異步收發(fā)器（9為數(shù)據(jù)）fosc/64或focs/1211311位異步收發(fā)器（9為數(shù)據(jù)）可變串口讀寫80C51單片機(jī)是全雙工的串行異步傳輸，80C51串行口有兩個(gè)物理上獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF，它們占用同一地址99H；接收器是雙緩沖結(jié)構(gòu)，只需讀寫緩沖器SBUF便可完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，由于發(fā)送時(shí)CPU是主動(dòng)的，因此不會(huì)產(chǎn)生重疊錯(cuò)誤。與串口相關(guān)的控制寄存器是SCON，地址為98H，其各位的功能、串口的工作方式如表4-3、4-4。其中，SM0和SM1為工作方式選擇位，可選擇四種工作方式；SM2：多機(jī)通信控制位，方式1（10位）置0；RE