Labview温度采集系

课  程  设  计

课程名称      Labview虚拟仪器    

课题名称      温度采集系统设计   

专业班级       测控技术0901班    

姓    名         吴志勇          

学    号       200901200111      

指导教师          黄峰           

2013年1月4日

湖 南 工 程 学 院

课程设计任务书

课程名称      Labview虚拟仪器    

课题名称      温度采集系统设计   

专业班级       测控技术0901班    

姓    名        吴志勇           

学    号       200901200111      

指导教师        黄峰             

任务书下达日期   2012年 12月 31日

任务完成日期  2013年  1 月 4  日

第1章 确定并分析系统设计要求    1

第2章 系统的方案设计    2

2.1 前面板控件组成    2

2.2 程序框图    2

第3章 系统的软件设计    4

3.1 第一步程序    4

3.2 第二步程序    5

3.2.1 温度计、温度值、Express表格和波形图表    5

3.2.2 日期时间和采集间隔    7

3.2.3 报警灯与报警次数    7

3.2.4 暂停操作    8

3.2.5 程序结束    10

心得体会    11

参考文献    12

第1章 确定并分析系统设计要求

温度采集系统概要如下：

A) 设置温度采集数以及采集的速度。

B) 通过判断温度是否在设置的范围内，进行报警和不报警处理：如果超出温度范围，虚拟面板的LED灯亮，同时报警次数+1；反之则不亮，报警次数不变。

C) 采集的温度数据需要同时通过两种方式显示：

(1)可通过虚拟面板的波形图显示；

(2)可通过表格显示。其中表格中数据要求有采集时间。

D) 同时在虚拟面板上，需要有：

(1)当前时间显示；

(2)采集开始按键、采集停止按键、暂停按键等操作按键；

(3)摄氏度和华氏度两种显示。

为了设计方便，本设计用一个随机数据来代替温度传感器测试电路产生的电压输出。

第2章 系统的方案设计

2.1 前面板控件组成

此温度采集系统包含：

4个按钮：开始采集、暂停、清除警报和停止采集。

4个数值输入控件：上限温度、下限温度、采集点数和采集间隔。

4个显示控件：温度计、LED报警灯、显示温度数值的显示控件和显示报警次数的显示控件。

1个波形图表(实时显示温度波形)。

1个Express表格(每当采集一个温度就会显示出时间和温度数值)。

前面板如下图所示：

2.2 程序框图

程序运行后执行2个步骤即程序结束：

第一步，必须保证温度采集系统并未开始执行，必须由按钮“开始采集”触发后执行采集数据。

第二步，在这一步中，包含2个同步事件，分别有暂停事件、停止采集事件。

1）停止采集事件：当按下“停止采集”按钮，无论其它情况，必须程序第二步结束。

2）暂停事件：当按下“暂停”按钮，采集卡必须停止收集数据，同时波形图表和Express表格也不再动态显示，各显示控件也将保持暂停前状态直至释放“暂停”按钮恢复原态。

第二步中还包含有当采集数据数达到预给的采集点数时，程序自主停止结束。

综上，得出如下主流程框图：

第3章 系统的软件设计

序言

整个温度采集系统主体由两个大步组成，执行完第一步后执行第二步。因而整个主程序通过层叠式顺序结构或平铺式顺序结构构成。

3.1 第一步程序

这个步骤主要服务按钮“开始采集”，所以当按钮未触发的条件下，应使主程序始终停留在主程序顺序结构中的第一帧，所以这里采用一个while循环，循环体便是按钮“开始采集”接在此while循环的条件接线端上。

当按钮未触发，则主程序始终停留在这一帧。

当按钮触发，while循环结束，这一帧执行结束，进入下一帧，即第二步。

程序框图如下图所示：

3.2 第二步程序

此步包含2个大体事件：停止采集和暂停。

2个事件是同步的，即各自运行，互不干扰，但却对第二步程序运行的结果有着意义。

同第一步，要保持顺序结构的第二帧不在条件不满足的条件下执行结束，也要在第二帧执行后进入一个while循环，在这个while循环中执行第二步的程序，直到满足程序结束条件时退出while循环结束第二帧，并退出主程序。

3.2.1 温度计、温度值、Express表格和波形图表

温度

为了设计方便，本设计用一个随机数据来代替温度传感器测试电路产生的电压输出。这里生成一个-50—250的随机数来表示温度。

同时还有扭转开关去表示是摄氏度还是华氏度。摄氏与华氏的转换公式如下：

华氏 = 摄氏*9/5 + 32；

随机温度值设计如下：

Express表格

将每次产生的温度值送入表格显示，在前面板创建一个Express表格，然后再程序框图中将温度送出的值送到表格的信号接点即可，如下图所示：

为了能显示温度值收集到时的时间值，可选择表格属性，勾选包含时间数据项，如下图：

波形图表

将数据实时显示到波形图中，这里采用的方法如下所述：

由于执行第二帧即进入了一个大while循环结构，在这个循环体中再放一个for循环，由于温度值是单个数据，进入波形图必须是数组格式数据信号，则将采集温度放置到这个for循环中，温度值输出到for循环外的波形图中，如此便构成了数组格式数据到波形图。

再者，要实现实时显示，必须满足采集数据越少越好，才能更快的显示到波形图中，如果数据过多，则只能等到这一组数据采集完了才能显示，如此便有失实时一意，如此，此for循环仅执行一次，也就是每采集一个数据便显示到波形图中。

程序如下：

3.2.2 日期时间和采集间隔

显示时间即在程序中获取当前时间字符串，输出到一个字符串显示控件即可，如下图：

采集间隔由用户自定义，即给温度采集设定一个采集间隔时间，在循环中加入一个定时即可，定时时间由采集间隔输入控件给出，如下图：

3.2.3 报警灯与报警次数

当采集到的温度值大于上限温度值或小于下限温度值时，报警灯要亮灯示警，同时报警次数自动加1；否则灭灯，报警次数不变。这里采用一个条件结构，当满足报警条件则执行条件为真的程序即自动加1，不满足则执行条件为假程序。

并且报警次数通过主while循环的移位寄存器来记录，并传给for循环。在for循环中，报警次数传给自动加1或不变的条件结构前有一个“清除警报”的条件结构，当按钮“清除警报”未触发时，即条件为假程序中将while循环移位寄存器的值不做任何改变传递给自动加1程序结构，而当按钮“清除警报”触发时，即条件为真程序中将while循环移位寄存器的值清零处理后传给自动加1程序结构。

程序如下：

3.2.4 暂停操作

当“暂停”按钮触发时，主while循环不执行任何程序即空程序，而未触发时，则执行温度采集程序等其他操作，因此，按钮“暂停”指向一个条件结构，条件真时为空程序，条件假时包含上一小节的for程序。

同时，整个系统的采集数据个数也交给这个“暂停”操作和主while循环完成计数。即主while循环添加一个移位寄存器，在没有暂停时，对于寄存器中的值没执行一次while循环就自动加1，而在暂停时，对寄存器中的值不做任何修改，如此便可得到真正采集到的数据个数。

程序如下图：

3.2.5 程序结束

1）当采集个数与用户自定义的采集点数相等时，程序要结束。

2）当按钮“停止采集”触发时，程序要结束。

综上，两个条件为任一满足时都要结束程序，所以两个信号相或，或后的信号输出到主while循环的条件接线端即可。

程序如下图：

心得体会

LabVIEW是美国NI 公司基于图形化编程语言的虚拟仪器开发环境,内置信号采集、测量分析与数据显示功能,集开发、调试、运行于一体,是业界领先的测试测量和控制系统的开发工具。它可以非常容易地与各种数据采集硬件无缝地集成,与各种主流的现场总线通信以及与大多数通用数据库链接,大大简化了应用系统的开发进程。LabVIEW 应用程序称为虚拟仪器(Virtual Inst rument ,简称VI) , 其交互式的Express VI 易与各种范围的I/ O信号连接,用户甚至只需点击鼠标配置应用系统,即可完成搭建工作并开始运行。“用户自定义仪器的功能”反映了VI 的本质特征。

以前一直都接触的是C语言，汇编语言，VHDL语言，等等这些文字语言，说实话，第一次接触LabVIEW 语言，看到它的图形化的语言确实有一些惊奇，想不到编程语言如此复杂，竟然还有这么一种全部是图形编辑的程序编辑软件，真是对编程人员来说无疑是一大福音啊！于是，哥儿几个就下定决心学好它，因为它有好几点我们从来没有体会过的好处：第一，图形化的语言，只要你知道它的每一个图标和各种内置的函数是表达怎么样一个意思，你就会用它简单快捷的实现你所要实现的功能；第二，很多硬件的东西可以用LabVIEW的内置各种函数来代替，不仅大大节省了很多外部的各种电路元件，而且利用电脑的CPU高速处理系统，让我们面对更加复杂的控制任务时更加从容，而不是局限于单片机系统有限的处理速度和片内资源；第三，用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器，LabVIEW的强大之处正在于此，把各种的仪器都在电脑上虚拟化了，让我们的工作更加方便。

在制作课程设计的过程中，感觉自己的知识还是太有限了，还要继续学习，因为它对我们以后的学习和工作太有帮助了，因为它给人一种“电脑在手，使用不愁”的感觉。课程虽然学完了，但我们对于这门课的学习才刚刚起步，真心希望我们能够在这方面能有更深的造诣！

参考文献

[1],韩薪莘.《LABVIEW图形化编程与实例应用》.北京:中国铁道出社 

[2]戴鹏飞.《测试工程与LABVEIW应用》.北京:电子工业出版社 

[3]路林吉.虚拟仪器的应用.电子技术 

[4]侯国屏.《LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计》.清华大学出版社

[5]杨乐平.李海涛,宵相生,等.LABVIEW 程序设计与应用.北京:电子工业社

电气信息学院课程设计评分表

                              日        期：________________

注：表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；

此表装订在课程设计说明书的最后一页。课程设计说明书装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。