基于labview虚拟仪器平台的温度检测系统设计

Labview考试报告

题目：基于Labview虚拟仪器平台的智能温度控制系统

班级：50910

学号：5091030

姓名：李玲娜

引言

虚拟仪器是计算机技术和仪器测量技术相结合的产物。虚拟仪器技术，就是用户在通用计算机平台上，根据测试任务的需要来定义和设计的测试功能，其实质是充分利用计算机来实现和扩展传统仪器功能。“软件就是仪器”反映了虚拟仪器技术的本质特征。美国国家仪器公司生产的NI-LabVIEW是目前最为成功，应用最广泛的虚拟仪器软件开发系统。它一种基于G语言的32位编译型图形化编程语言，其图形化界面可以方便的进行虚拟仪器的开发。它充分利用计算机强大的运算处理功能，突破了传统仪器在数据处理、显示、传输、存储等方面的限制。本文利用虚拟仪器平台，通过编写Labview 软件对温度进行智能测量，减少硬件的开发，有利于系统的维护，也便于系统软件升级。

一、虚拟仪器

1. 1虚拟仪器概述

虚拟仪器是在以计算机为核心的硬件平台上, 其功能由用户设计和定义, 具有虚拟面板, 其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板, 以多种形式表达输出检测结果; 利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理; 利用I /O 接口设备完成信号的采集与调理, 从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。

1. 2虚拟仪器的图形化开发平台

LabVIEW ( Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一种图形化的编程语言, 它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受, 视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS- 232和RS- 485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/

IP、Active X 等软件标准的库函数。LabVIEW是一个面向最终用户的工具, 它为用户提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径, 使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时,可以大大提高工作效率。LabVIEW 的编程环境包括两个面板: 前面板( pane l )和框图。通过编制虚拟仪器的前面板来模拟真实仪表的面板, 在程序前面板上, 输入量被称为控制( Controls), 输出量被称为显是控制和显示是以各种图标形式出现在前面板上, 如旋钮、开关、图表、图形等。每一个前面板都对应着一段框图程序, 框图程序用LabVIEW 图形化编程语言编写, 可以把它理解成传统程序的源代码。框图程序由端口、节点、图框和连线构成。其中端口被用来同程序前面板的控制和显示传递数据, 节点被用来实现函数和功能调用, 图框被用来实现结构化程序控制命令,而连线代表程序执行过程中的数据流, 定义了框图内的数据流动方向。

二、设计内容

2.1数据的采集

温度测量系统的结构框图如图1所示，本系统中温度采集系统调用了已设计好的分支VI。分支VI采用随机数的随即脉冲（0-1之间），经过一系列的数学运算以后得到采样温度值，最终数据在15-25之间。以此设计来减少设计版面的原件数，使板面更加简洁明了。

图1（a）总VI温度数据采集系统图1（b）分支VI温度数据采集框图显示系统前面板

图1（c）分支VI温度数据采集系统程序框图

2.2 温度转换系统

本设计将摄氏温度转换为华氏温度值，也采用了VI调用的方法。其中摄氏温度转换为华氏温度的公式为：F=C*1.8+32。温度转换系统框图如图2所示。

图2（a）总VI温度转换图2（b）分支VI温度转换系统前面板系统程序框图

图2（c）分支VI温度转换系统程序框图

2.3 温度实时监测软件设计

本系统以labview2010 作为开发工具。现以仿真数据为例来讲述系统软件对温度的监测、报警及显示功能。利用labview2010编程对温度实时监测。当温度超过上下限要求时会及时点亮报警灯进行报警并显示每次采集过程中累加的报警次数，报警的上下限值可以通过前面板的输入控件改变其值。采集进度定义为每次采集的点数也可自行设定，其系统框图如图3所示。

图3 温度实时监测图表显示界面

3.4上下限报警

上限报警是为人身安全考虑所特别设计，以便于人们能够做好添加衣物的准备。方便了人们的生活。本设计系统的上下限可在系统运行前自行改变，其程序框图如图4所示：

图4（a）温度上下限报警系统显示界面

图4（b）温度上下限报警错误输出显示界面

图4（c）温度上限报警系统程序框图

图4（d）温度下限报警系统程序框图

图4（e）温度上下限错误输出程序框图

3.5调频滑动杆设计

调频滑动杆设计主要是为了改变数据的采集频率，操作人员可根据自己的需要，自行决定数据的采样快慢，其程序框图如图5所示：

图5（a）调频滑动杆前面板图5（b）调频系统程序框图

3.6 数据统计设计

本设计主要是为了是通过数据统计使实验数据更加具有可信性，并便于操作员查看当前数据的一些基本规律，其程序框图如图6所示：

图6（a）数据统计前面板

图6（b）数据统计程序框图

3.7温度显示前面板设计

虚拟仪器前面板就像是仪器的操作和显示面板，各种参数的设置和数据的显示都由前面板来完成。在前面板上只要点击鼠标就可以实现参数设置，就像是在操作一台真正的仪器。系统的前面板如图7所示。

图7 温度显示前面板设计图

3.8程序框图

该系统在实时测温的同时还不停的监测并记录物体出现过的最高温度和最低温度，这样可以更好的检测物体的状态，同时系统还具有预警和报警功能。当物体的温度超出正常的范围但在允许温度范围内时，系统将给出预警信号；当温度超过允许范围时，系统直接报警。按照以上程序连接和设置好个参数，单机运行，开始采集，然后单机前面板暂停按钮。程序框图如图所示：