虚拟仪器大作业

《基于虚拟仪器的高低温报警系统的设计》

专业班级：测控技术与仪器1201

学号：120122428

姓名：张乃凡

目录

1．虚拟仪器大作业选题意义 (3)

2.设计要求 (3)

3.设计方案及具体步骤 (3)

3.1设计方案 (3)

3.2设计步骤 (4)

（1）温度产生 (4)

（2）温度显示 (4)

(3)高低温报警 (5)

（4)数据统计 (5)

（5)时间延迟 (6)

（6)while循环结构 (6)

3.3设计结果 (7)

(1)前面板设计 (7)

(2）程序框图设计 (8)

4. 总结 (9)

1．虚拟仪器大作业选题意义

随着社会的不断进步,信息科学领域各种技术也在不断发展.传统靠人工控制的温度、湿度、液位等信号的测压﹑力控系统，外围电路比较复杂，测量精度较低，分辨力不高，需进行温度校准(非线性校准、温度补偿、传感器标定等）；且它们的体积较大、使用不够方便，更重要的是参数的设定需要有其它仪表的参与,外界设备多，成本高，因而越来越适应不了社会的要求。在对多类型、多通道信号同时进行检测和控制中,传统的测控系统能力有限。如何将计算机与各种设施、设备结合，简化人工操作并实现自动控制,满足社会的需求，成为一个很迫切的问题。温度是工业控制中主要的被控参数之一，且温度检测是现代检测技术的重要组成部分，在保证产品质量、节约能源和安全生产等方面起着关键的作用,特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。

2。设计要求

（1）编写LABVIEW温度报警实验程序,要求可以产生随机温度,并且统计温度参数，记录下最大值，最小值,平均值。

（2）利用LABVIEW中的波形图图表,观察温度曲线的变化情况。

3.设计方案及具体步骤

3.1设计方案

本设计是基于LabVIEW 的温度监测系统，采用一个随机取值，能用波形显示器显示温度曲线,能实时显示温度，在一定时间内能统计最大值最小值以及平均值，温度达到上限温度或者下限温度时能报警。

通过实验，初步了解虚拟仪器的概念，基本掌握LabVIEW的操作方法，掌握各种控件和编程函数的用法.如图3.1所示,本次设计是简易的温度采集，思路是“采集—显示-统计-报警"，由一个随机选作为温度的产生，由波形图示显示温度的变化，统计最大值最小值以及平均值，设定上限下限值，用两个比较器件比较，超出设定值时报警。

图3。1

3.2设计步骤

（1）温度产生

如图3。2.1所示，温度的产生由一个随机数产生数据和100叉乘.把模拟信号数据变成模拟温度数据，这样就能产生出0度到100度的温度范围。

图3。2.1

（2)温度显示

温度显示有三个器件:波形显示、温度计、温度显示,通过了波形图，温度计表，数值显示三种显示方式显示当前温度大小。如图3。2。2.所示为程序框图中的温度显示程序，如图3。2.3所示为前面板三个显示器件。

图3。2。2

图3。2.3

（3)高低温报警

由两个比较器来比较实时温度，当有大于90度或者小于20度的信号传递时,指示灯会显示报警灯，蜂鸣器发出警报.如图3.2.4所示为程序框图中的高低温报警显示灯和报警器。如图3.2.5所示为前面板的高低温报警提示灯。

图3.2。4

图3.2.5

（4）数据统计

数据统计由信号收集器、统计器件以及相关数值显示组成，信号收集模块是一个属于信号操作Express的子VI，此子VI的功能是把数据进行收集,采样数为2000，收集的信号在经过统计模块，统计模块也是属于信号操作Express的

子VI,此子VI的功能是把经过收集的信号进行内部计算,得出平均值，最大值，最小值，方便观测程序的温度变化。如图3.2。6所示为程序框图的信号收集，统计,出值的模块.如图3.2.7所示为前面板的平均值,最大值，最小值显示控件。

图3.2。6

图3。2.7

(5）时间延迟

由于系统的默认时间过快,无法观察温度变化之间的数字和曲线，为了更好的观察温度变化，增加了时间延迟器，时间延迟器执行过程控制Express的子VI，设置延迟时间为1.5秒，1.5秒为指定延迟时间,这样温度在变化间能更好的观察，如图3.2.8所示为程序框图中的时间延迟。

图3。2。8

（6）while循环结构

while循环是一种结构，把停止设置为条件端子，如果想要让程序停止工作，只需在停止按钮上选中，这样，程序就会经过while循环停下来。如图3.2。9所示为程序框图中的while循环，如图3.2。10所示为前面板的停止按钮.

图3。2.9

图3.2.10

3。3设计结果

(1）前面板设计

前面板界面如图3.3.1所示，左边为4个温度显示控件，能通过数值直观的反应最大值，平均值，最小值,和温度显示。前面板中间为波形图表，能显示温度变化曲线,更好的观察温度的变化。前面板右上角为两个高温报警器，当温度超过90度时，高温报警器为发亮并发出警报声，当温度低于10度时,低温报警器会发亮并发出警报声。前面板的右下角为温度计,温度计通过拟真的方式让观察温度更能生动的展现温度当前的数值。

图3.3.1

（2）程序框图设计

如图3.3。2所示,程序框图的设计原则是从左至右,左边产生模拟的温度信号，经过显示控件，判断高低温逻辑，和信号收集，右边是把温度信号进行整理统计，然后经过显示控件进行显示。

图3.3。2

(3）程序运行结果

如图3.3。3所示，整个系统能正常运行，能显示实时温度、温度的最大值最小值以及计算平均值，当温度超过90°时，高温报警器会显示报警。当温度低于10°时,下限报警器显示报警并发出声音。截图实时温度是2。72°，最大值时99。71°，最小值是2。72°，平均值是54。22°。由于实时温度小于10°，所以低温报警器报警。

图3。3。3

4.总结

课程设计是培养我们综合运用所学知识，发现，提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节，是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程。可能当感觉理论上已经掌握的时候，在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。

经过几周的LabVIEW上机课程的学习，我对LabVIEW软件有了基本的了解，并渐渐能用该软件做出一些简单的设计.我觉得在做实验之前一定要熟悉一些基本的操作,重点的东西要做笔记，要认真听老师讲解软件的操作，否则对一些模块软件不熟悉很难进行实验。做实验时一定要亲力亲为，要将每个步骤和细节搞清楚,要不然很容易遗忘.

在温度报警系统的设计过程中也遇到了一些问题,例如，实验需要用到的一些控件找不到;属性不正确接线端出错；当前的报警上限温度显示不出来；时间显示与当前电脑时间不一致等等，不过这些都通过看课堂笔记、通过同学和老师的帮助得到了解决。通过这次Labview的课程设计，我学到了不少实用的知识，更多的是做实验的过程、思考问题的方法、独立解决问题的能力,这些都让我受益匪浅，对我以后的学习和工作有很多帮助。