DZ183虛擬儀器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

DZ183虛擬儀器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),dz183,虛擬儀器,實(shí)驗(yàn),試驗(yàn),系統(tǒng) 讀書(shū)報(bào)告我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容是用虛擬編程軟件 LabVIEW 設(shè)計(jì)一個(gè)能完成溫度控制的系統(tǒng).經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的實(shí)踐，我對(duì) LabVIEW 有了一定的理解.LabVIEW 是 Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench 的簡(jiǎn)稱，是美國(guó)國(guó)家儀器公司（NATIONAL INSTRUMENTS,簡(jiǎn)稱 NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品，也是目前應(yīng)用最廣，發(fā)展最快，功能最強(qiáng)的圖形化軟件開(kāi)發(fā)集成環(huán)境.它可以運(yùn)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(shù)據(jù)分析軟件系統(tǒng).首先我看了一些介紹 LabVIEW 的基礎(chǔ)的教程,LabVIEW 是一種用圖標(biāo)代碼來(lái)代替編程語(yǔ)言創(chuàng)建應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)工具,它和基于文本的普通編程語(yǔ)言不同,普通的文本編程語(yǔ)言依賴于文本所描述的指令,而 LabVIEW 使用數(shù)據(jù)流編程方法來(lái)描述程序的執(zhí)行.我認(rèn)為這兩者其實(shí)在本質(zhì)上是一樣的.LabVIEW 用圖形語(yǔ)言也就是 G 語(yǔ)言,圖標(biāo),還有連線來(lái)代替文本的形式編寫程序,連線的方向就代表了數(shù)據(jù)的流動(dòng)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(gè)通用的編程系統(tǒng),不但能完成一般的數(shù)學(xué)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算和輸入輸出功能,它還帶有專門的用于數(shù)據(jù)采集和儀器控制的庫(kù)函數(shù)和開(kāi)發(fā)工具,尤其還帶有專業(yè)的數(shù)據(jù)分析程序包,基本上可以滿足復(fù)雜的工程計(jì)算和分析要求.在 LabVIEW 環(huán)境下開(kāi)發(fā)的程序稱為虛擬儀器 VI(Virtual Instruments),因?yàn)樗耐庑秃筒僮鞣绞娇梢阅M實(shí)際的儀器,實(shí)際上,Vis 類似于傳統(tǒng)編程語(yǔ)言的函數(shù)或子程序.VI 由一個(gè)用戶界面,圖標(biāo)代碼和一個(gè)接口板組成.接口板用于上層的 VI 調(diào)用該 VI.它有一下幾個(gè)特點(diǎn):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(biāo),鍵盤向程序輸入數(shù)據(jù)或者從計(jì)算機(jī)顯示器上觀察結(jié)果.2. VI 用圖標(biāo)代碼和連線來(lái)完成算是和邏輯運(yùn)算.圖標(biāo)代碼是對(duì)具體編程問(wèn)題的圖形解決方案.圖標(biāo)代碼就是 VI 的源代碼.3. Vis 具有層次結(jié)構(gòu)和模塊化的特點(diǎn).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(nèi)含的 VI 程序叫子程序 subVI.4. VI 程序使用接口板來(lái)替代文本編程的函數(shù)參數(shù)表,每個(gè)輸入和輸出的參數(shù)都有自己的連接端口,其他的 Vis 可以由此向 subVI 傳遞數(shù)據(jù).由于這些特色 LabVIEW 符合模塊化的程序設(shè)計(jì)概念并對(duì)這種概念起到了推進(jìn)作用.這樣一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用程序可以逐步劃分為一系列的簡(jiǎn)單的子任務(wù),為每一個(gè)子任務(wù)創(chuàng)建一個(gè) VI,再把它們裝配到另一個(gè)圖標(biāo)中完成一個(gè)法雜的任務(wù).最終,頂層的 VI 包含著一系列的 VIs,它們分別代表著應(yīng)用程序的功能.我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制的系統(tǒng),這項(xiàng)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(shè)備,例如傳感器,信號(hào)調(diào)理器,DAQ 等等.這就需要一些數(shù)據(jù)采集和儀器控制的庫(kù)函數(shù)或者開(kāi)發(fā)工具的支持.數(shù)據(jù)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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并傳遞到計(jì)算機(jī)中的過(guò)程.隨著計(jì)算機(jī)和總線技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的科學(xué)家和工程師采用基于 PC 的數(shù)據(jù)采集(Data Acquisition,簡(jiǎn)稱 DAQ)系統(tǒng)來(lái)完成實(shí)驗(yàn)室研究和工業(yè)控制中的測(cè)試測(cè)量任務(wù).建立在通用計(jì)算機(jī)和 DAQ 設(shè)備基礎(chǔ)上的虛擬儀器系統(tǒng)具有一機(jī)多用,用戶自定義功能和使用維護(hù)方便等特點(diǎn).一般情況,DAQ 硬件設(shè)備的基本功能包括模擬量輸入(A/D),模擬量輸出(D/A),數(shù)字 I/O(Digital I/O)和定時(shí)(Timer)/計(jì)數(shù)(Counter).因此,LabVIEW 環(huán)境下的DAQ 模板設(shè)計(jì)也是圍繞這四大功能來(lái)組織的.DAQ 硬件的核心是 A/D 轉(zhuǎn)換器,其作用就是把模擬量轉(zhuǎn)換成為輸出數(shù)字量的器件.模擬量就是在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中獲得的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),這樣的數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)是不能進(jìn)行處理的,必須要將之轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)據(jù).A/D 轉(zhuǎn)換有 3 中方法:逐次逼進(jìn)法 A/D,雙積分法 A/D 和并行比較法 A/D,在 DAQ 產(chǎn)品中應(yīng)用較多的方法是逐次逼進(jìn)法 A/D.雙積分法 A/D 主要應(yīng)用于速度要求不高,但可靠性和抗干擾性要求較高的場(chǎng)合.并行比較法 A/D 主要應(yīng)用于高速采樣.DAQ 系統(tǒng)經(jīng)常需要為被測(cè)量對(duì)象提供激勵(lì)信號(hào),也就是輸出模擬量信號(hào).D/A轉(zhuǎn)換器就是將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量輸出的器件.D/A 轉(zhuǎn)換器的主要性能參數(shù)是分辨率和線性誤差分辨率,分辨率取決于 D/A 轉(zhuǎn)換器的位數(shù),線性誤差則反映了D/A 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度.在 DAQ 應(yīng)用中經(jīng)常需要采集外部設(shè)備的工作狀態(tài),建立與外部設(shè)備的通信,此時(shí)就需要用到 DAQ 設(shè)備的數(shù)字 I/O 功能,一般的數(shù)字 I/O 板卡均采用 TTL 電平.對(duì)于大功率的外部設(shè)備的驅(qū)動(dòng)需要設(shè)備專門的信號(hào)處理裝置,以免對(duì)采集系統(tǒng)造成傷害.在 DAQ 應(yīng)用中還經(jīng)常用到定時(shí)/計(jì)數(shù)功能,比如脈沖周期信號(hào)測(cè)量,精確時(shí)間控制和脈沖信號(hào)產(chǎn)生等,定時(shí)/計(jì)數(shù)器的兩個(gè)主要性能指標(biāo)是分辨率和始終頻率,分辨率越大,計(jì)數(shù)器位數(shù)越大,計(jì)數(shù)值就越高.來(lái)自傳感器的電信號(hào)一般還不能用數(shù)據(jù)采集設(shè)備來(lái)測(cè)量,因?yàn)樗鼈兇蠖鄶?shù)的輸出電壓很小,而且容易收到噪聲的影響,有些信號(hào)里面可能存在瞬間的波峰,定點(diǎn)的電壓值可能會(huì)傷害到硬件設(shè)備,所以在轉(zhuǎn)換之前需要進(jìn)行放大,濾波,隔離等預(yù)處理.像采集溫度這樣的信號(hào),一般需要進(jìn)行放大,線性化和冷端補(bǔ)償?shù)忍幚?放大這項(xiàng)處理的意思非常明確,這里不多說(shuō)了.線性化是指許多傳感器對(duì)被測(cè)的物理現(xiàn)象的響應(yīng)是非線性的,把這種非線性的信號(hào)變?yōu)榫€性的信號(hào)的過(guò)程.LabVIEW 提供簡(jiǎn)單的標(biāo)定 VI,用來(lái)將熱電阻,熱電偶以及熱敏電阻的電信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換.總之，LabVIEW,是一種結(jié)構(gòu)清晰，程序運(yùn)行方向明確的編程工具，通過(guò)對(duì)它的學(xué)習(xí)，使我對(duì)它有了一定的認(rèn)識(shí)。