DZ183虛擬儀器實驗系統(tǒng)

DZ183虛擬儀器實驗系統(tǒng),dz183,虛擬儀器,實驗,試驗,系統(tǒng) 讀書報告我的畢業(yè)設計的內容是用虛擬編程軟件 LabVIEW 設計一個能完成溫度控制的系統(tǒng).經過幾個月的實踐，我對 LabVIEW 有了一定的理解.LabVIEW 是 Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench 的簡稱，是美國國家儀器公司（NATIONAL INSTRUMENTS,簡稱 NI）的創(chuàng)新軟件產品，也是目前應用最廣，發(fā)展最快，功能最強的圖形化軟件開發(fā)集成環(huán)境.它可以運行于 Windows3.1,Windows9x/2000,Windows NT,UNIX 等多種系統(tǒng)下,是一種靈活有效的儀器控制和數據分析軟件系統(tǒng).首先我看了一些介紹 LabVIEW 的基礎的教程,LabVIEW 是一種用圖標代碼來代替編程語言創(chuàng)建應用程序的開發(fā)工具,它和基于文本的普通編程語言不同,普通的文本編程語言依賴于文本所描述的指令,而 LabVIEW 使用數據流編程方法來描述程序的執(zhí)行.我認為這兩者其實在本質上是一樣的.LabVIEW 用圖形語言也就是 G 語言,圖標,還有連線來代替文本的形式編寫程序,連線的方向就代表了數據的流動方向,也就是普通的基于文本的程序的執(zhí)行方向.LabVIEW 是一個通用的編程系統(tǒng),不但能完成一般的數學運算與邏輯運算和輸入輸出功能,它還帶有專門的用于數據采集和儀器控制的庫函數和開發(fā)工具,尤其還帶有專業(yè)的數據分析程序包,基本上可以滿足復雜的工程計算和分析要求.在 LabVIEW 環(huán)境下開發(fā)的程序稱為虛擬儀器 VI(Virtual Instruments),因為它的外型和操作方式可以模擬實際的儀器,實際上,Vis 類似于傳統(tǒng)編程語言的函數或子程序.VI 由一個用戶界面,圖標代碼和一個接口板組成.接口板用于上層的 VI 調用該 VI.它有一下幾個特點:1. 用戶界面由于類似于儀器的面板也叫做前面板.前面板包括旋鈕,按鈕,圖形和其他控制元件與顯示元件以完成用鼠標,鍵盤向程序輸入數據或者從計算機顯示器上觀察結果.2. VI 用圖標代碼和連線來完成算是和邏輯運算.圖標代碼是對具體編程問題的圖形解決方案.圖標代碼就是 VI 的源代碼.3. Vis 具有層次結構和模塊化的特點.它們可以作為頂層程序,也可以作為其他程序的子程序.VI 代碼內含的 VI 程序叫子程序 subVI.4. VI 程序使用接口板來替代文本編程的函數參數表,每個輸入和輸出的參數都有自己的連接端口,其他的 Vis 可以由此向 subVI 傳遞數據.由于這些特色 LabVIEW 符合模塊化的程序設計概念并對這種概念起到了推進作用.這樣一個復雜的應用程序可以逐步劃分為一系列的簡單的子任務,為每一個子任務創(chuàng)建一個 VI,再把它們裝配到另一個圖標中完成一個法雜的任務.最終,頂層的 VI 包含著一系列的 VIs,它們分別代表著應用程序的功能.我的畢業(yè)設計的任務是設計一個溫度控制的系統(tǒng),這項系統(tǒng)的完成是不能光由軟件完成的,必須外接一些必要的設備,例如傳感器,信號調理器,DAQ 等等.這就需要一些數據采集和儀器控制的庫函數或者開發(fā)工具的支持.數據采集就是將由傳感器獲得的電壓,電流,溫度,壓力等物理信號轉換為數字量并傳遞到計算機中的過程.隨著計算機和總線技術的發(fā)展,越來越多的科學家和工程師采用基于 PC 的數據采集(Data Acquisition,簡稱 DAQ)系統(tǒng)來完成實驗室研究和工業(yè)控制中的測試測量任務.建立在通用計算機和 DAQ 設備基礎上的虛擬儀器系統(tǒng)具有一機多用,用戶自定義功能和使用維護方便等特點.一般情況,DAQ 硬件設備的基本功能包括模擬量輸入(A/D),模擬量輸出(D/A),數字 I/O(Digital I/O)和定時(Timer)/計數(Counter).因此,LabVIEW 環(huán)境下的DAQ 模板設計也是圍繞這四大功能來組織的.DAQ 硬件的核心是 A/D 轉換器,其作用就是把模擬量轉換成為輸出數字量的器件.模擬量就是在實際的實驗中獲得的動態(tài)數據,這樣的數據計算機是不能進行處理的,必須要將之轉化成計算機能夠處理的數據.A/D 轉換有 3 中方法:逐次逼進法 A/D,雙積分法 A/D 和并行比較法 A/D,在 DAQ 產品中應用較多的方法是逐次逼進法 A/D.雙積分法 A/D 主要應用于速度要求不高,但可靠性和抗干擾性要求較高的場合.并行比較法 A/D 主要應用于高速采樣.DAQ 系統(tǒng)經常需要為被測量對象提供激勵信號,也就是輸出模擬量信號.D/A轉換器就是將數字量轉化為模擬量輸出的器件.D/A 轉換器的主要性能參數是分辨率和線性誤差分辨率,分辨率取決于 D/A 轉換器的位數,線性誤差則反映了D/A 轉換器的轉換精度.在 DAQ 應用中經常需要采集外部設備的工作狀態(tài),建立與外部設備的通信,此時就需要用到 DAQ 設備的數字 I/O 功能,一般的數字 I/O 板卡均采用 TTL 電平.對于大功率的外部設備的驅動需要設備專門的信號處理裝置,以免對采集系統(tǒng)造成傷害.在 DAQ 應用中還經常用到定時/計數功能,比如脈沖周期信號測量,精確時間控制和脈沖信號產生等,定時/計數器的兩個主要性能指標是分辨率和始終頻率,分辨率越大,計數器位數越大,計數值就越高.來自傳感器的電信號一般還不能用數據采集設備來測量,因為它們大多數的輸出電壓很小,而且容易收到噪聲的影響,有些信號里面可能存在瞬間的波峰,定點的電壓值可能會傷害到硬件設備,所以在轉換之前需要進行放大,濾波,隔離等預處理.像采集溫度這樣的信號,一般需要進行放大,線性化和冷端補償等處理.放大這項處理的意思非常明確,這里不多說了.線性化是指許多傳感器對被測的物理現象的響應是非線性的,把這種非線性的信號變?yōu)榫€性的信號的過程.LabVIEW 提供簡單的標定 VI,用來將熱電阻,熱電偶以及熱敏電阻的電信號進行轉換.總之，LabVIEW,是一種結構清晰，程序運行方向明確的編程工具，通過對它的學習，使我對它有了一定的認識。