基于labview液位采集系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要Ⅲ</b></p><p>　　AbstractIV</p><p>　　第一章 緒 論1</p><p><b>　　1.1 引言1</b></p><p>

2、　　1.2 課題背景2</p><p>　　1.3 虛擬儀器的開(kāi)發(fā)軟件3</p><p>　　1.4 本設(shè)計(jì)所做的工作3</p><p>　　第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論及硬件平臺(tái)3</p><p>　　2.1 數(shù)據(jù)采集理論3</p><p>　　2.2 數(shù)據(jù)采集卡的選擇5</p><p>

3、<b>　　2.3 PC機(jī)8</b></p><p>　　2.4液位控制對(duì)象8</p><p>　　2.5 本設(shè)計(jì)的信號(hào)流程圖8</p><p>　　第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1 程序模塊化設(shè)計(jì)概述11</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件的具體實(shí)現(xiàn)15<

4、/p><p>　　4.1 系統(tǒng)監(jiān)控界面15</p><p>　　4.2 實(shí)驗(yàn)步驟及其調(diào)試結(jié)果16</p><p>　　第五章 總 結(jié)17</p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)18</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能

5、的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。靈活高效的軟件能幫助您創(chuàng)建完全自定義的用戶界面，模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統(tǒng)集成，標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件平臺(tái)能滿足對(duì)同步和定時(shí)應(yīng)用的需求。這也正是NI近30年來(lái)始終引領(lǐng)測(cè)試測(cè)量行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的原因所在。只有同時(shí)擁有高效的軟件、模塊化I/O硬件和用于集成的軟硬件平臺(tái)這三大組成部分，才能充分發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)、開(kāi)發(fā)時(shí)間少，以及出色的集成這四大優(yōu)勢(shì)虛擬儀器，正在成為

6、當(dāng)今世界流行的一種儀器構(gòu)成方案，它把計(jì)算機(jī)平臺(tái)與具有標(biāo)準(zhǔn)接口的硬件模塊及開(kāi)發(fā)測(cè)試軟件結(jié)合起來(lái)構(gòu)成系統(tǒng)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用PCI8602數(shù)據(jù)采集卡，運(yùn)用虛擬儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)和對(duì)水箱液位進(jìn)行控制，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡輸出控制信號(hào)對(duì)液位信號(hào)實(shí)時(shí)控制等功能。</p><p>　　關(guān)鍵字：液位控制，PCI8602， Labv

7、iew</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Virtual instrument technology is to use high performance of the modular hardware, combined with highly efficient and flexible software to comple

8、te all kinds of test,measurement and the application of automation. Flexible and efficient software can help you to create fully customizable user interface, modular hardware can easily provide a comprehensive range of s

9、ystem integration, the standard hardware and software platform can meet the synchronization and timing application demand. This is NI ne</p><p>　　This design USES the PCI8602 data acquisition card, using vir

10、tual instrument experiment water level control system design. This system has the data real-time acquisition, data collection, storage, and real-time display to water tank of liquid level control, and through the data ac

11、quisition card output control signal to the liquid level signal real-time control function.</p><p>　　Key word: liquid level control, PCI8602, Labview</p><p><b>　　緒 論</b></p>

12、<p><b>　　引言</b></p><p>　　LabVIEW是一種程序開(kāi)發(fā)環(huán)境，由美國(guó)國(guó)家儀器（NI）公司研制開(kāi)發(fā)的，類似于C和BASIC開(kāi)發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言都是采用基于文本的語(yǔ)言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語(yǔ)言G編寫(xiě)程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。與C和BASIC一樣，LabVIEW也是通用的編程系統(tǒng)，有

13、一個(gè)完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫(kù)。LabVIEW的函數(shù)庫(kù)包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，等等。LabVIEW也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、以動(dòng)畫(huà)方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序（子VI）的結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試。虛擬儀器（virtual instrumention）是基于計(jì)算機(jī)的儀器。計(jì)算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向。粗略地說(shuō)這種結(jié)合有兩種方式，一種是將計(jì)算機(jī)裝入儀器，其典型的例

14、子就是所謂智能化的儀器。隨著計(jì)算機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來(lái)越強(qiáng)大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。另一種方式是將儀器裝入計(jì)算機(jī)。以通用的計(jì)算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，實(shí)現(xiàn)各種儀器功能。虛擬儀器主要是指這種</p><p><b>　　課題背景</b></p><p>　　虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　虛

15、擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。靈活高效的軟件能幫助您創(chuàng)建完全自定義的用戶界面，模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統(tǒng)集成，標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件平臺(tái)能滿足對(duì)同步和定時(shí)應(yīng)用的需求。這也正是NI近30年來(lái)始終引領(lǐng)測(cè)試測(cè)量行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的原因所在。只有同時(shí)擁有高效的軟件、模塊化I/O硬件和用于集成的軟硬件平臺(tái)這三大組成部分，才能充分發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)、開(kāi)發(fā)時(shí)間少，以及出色的集成這四

16、大優(yōu)勢(shì)。 自從1986年美國(guó)國(guó)家儀器公司(National Instruments Corp，簡(jiǎn)稱NI)提出虛擬儀器的概念以后，虛擬儀器由于其性價(jià)比、開(kāi)放性等優(yōu)勢(shì)迅速地占領(lǐng)了市場(chǎng)。虛擬儀器技術(shù)最核心的思想，就是利用計(jì)算機(jī)的硬/軟件資源，使本來(lái)需要硬件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)軟件化（虛擬化），以便最大限度地降低系統(tǒng)成本，增強(qiáng)系統(tǒng)的功能與靈活性。</p><p>　　虛擬儀器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　

17、　虛擬儀器是微電子、通信、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物。自從1785年庫(kù)侖發(fā)明靜電扭秤，1834年哈里斯提出靜電電表結(jié)構(gòu)以來(lái)，電測(cè)儀表和電子儀器隨相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步、儀器儀表元器件質(zhì)量的提高和測(cè)量理論方法的改進(jìn)得到飛速發(fā)展。有一種較普遍地說(shuō)法將測(cè)量?jī)x器的發(fā)展分為五個(gè)階段，模擬儀器、電子儀器、數(shù)字儀器、智能儀器、虛擬儀器。</p><p>　　基于虛擬儀器技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的提出在一定程度上解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集所面

18、臨的問(wèn)題，虛擬儀器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)成為當(dāng)今數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。本文正是在虛擬儀器技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的采集，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、記錄、分析處理。</p><p><b>　　虛擬儀器的開(kāi)發(fā)軟件</b></p><p><b>　　虛擬儀器的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言</b></p><p>　　

19、虛擬儀器系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言有：標(biāo)準(zhǔn)C，Visual C++ ，Visual Basic等通用程序開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。但直接由這些語(yǔ)言開(kāi)發(fā)虛擬儀器系統(tǒng)，是有相當(dāng)難度的。除了通用程序開(kāi)發(fā)語(yǔ)言以外，還有一些專用的虛擬儀器開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和軟件，其中有影響的開(kāi)發(fā)軟件有：NI公司的Labview，LabWindows/CVI。Labview采用圖形化編程方案，是非常實(shí)用的開(kāi)發(fā)軟件。LabWindows/CVI是為熟悉C語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)人員準(zhǔn)備的，是在Windows環(huán)境下的標(biāo)

20、準(zhǔn)ANSIC開(kāi)發(fā)環(huán)境。除此以外還有HP公司的HP-VEE ，HP-TIG開(kāi)發(fā)平臺(tái)，美國(guó)Tektronix公司的Ez-Test ，Tek-TNS平臺(tái)軟件，這些都是國(guó)際上公認(rèn)的優(yōu)秀的虛擬儀器開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論及硬件平臺(tái)</p><p><b>　　2.1數(shù)據(jù)采集理論</b></p><p>　　該部分主要包括

21、數(shù)據(jù)采集技術(shù)概述，傳感器，輸入信號(hào)的分析、調(diào)理以及測(cè)量系統(tǒng)的選擇，下面分別予以說(shuō)明。</p><p>　　2.1.1數(shù)據(jù)采集技術(shù)概論</p><p>　　在計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的今天，數(shù)據(jù)采集的重要性是十分顯著的。它是計(jì)算機(jī)與外部物理世界連接的橋梁。各種類型信號(hào)采集的難易程度差別很大。實(shí)際采集時(shí)，噪聲也可能帶來(lái)一些麻煩。數(shù)據(jù)采集時(shí)，有一些基本原理要注意，還有更多的實(shí)際的問(wèn)題要解決。</p&

22、gt;<p>　　假設(shè)現(xiàn)在對(duì)一個(gè)模擬信號(hào)x(t)每隔△t時(shí)間采樣一次。時(shí)間間隔△t被稱為采樣間隔或者采樣周期。它的倒數(shù)l/△t被稱為采樣頻率，單位是采樣數(shù)/每秒。t＝0，△t，2△t，3△t……等等，x(t)的數(shù)值就被稱為采樣值。所有x(0)，x(△t)，x(2△t)都是采樣值。這樣信號(hào)x(t)可以用一組分散的采樣值來(lái)表示：</p><p>　　這個(gè)數(shù)列被稱為信號(hào)x(t)的數(shù)字化顯示或者采樣顯示。這

23、個(gè)數(shù)列中僅僅用下標(biāo)變量編制索引，而不含有任何關(guān)于采樣率(或△t)的信息。所以如果只知道該信號(hào)的采樣值，并不能知道它的采樣率，缺少了時(shí)間尺度，也不可能知道信號(hào)x(t)的頻率。</p><p>　　根據(jù)采樣定理，最低采樣頻率必須是信號(hào)頻率的兩倍。反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果給定了采樣頻率，那么能夠正確顯示信號(hào)而不發(fā)生畸變的最大頻率叫做恩奎斯特頻率，它是采樣頻率的一半。如果信號(hào)中包含頻率高于奈奎斯特頻率的成分，信號(hào)將在直流和恩奎斯特

24、頻率之間畸變。采樣率過(guò)低的結(jié)果是還原的信號(hào)的頻率看上去與原始信號(hào)不同。這種信號(hào)畸變叫做混疊。出現(xiàn)的混頻偏差是輸入信號(hào)的頻率和最靠近的采樣率整數(shù)倍的差的絕對(duì)值。為了避免這種情況的發(fā)生，通常在信號(hào)被采集(A/D)之前，經(jīng)過(guò)一個(gè)低通濾波器，將信號(hào)中高于奈奎斯特頻率的信號(hào)成分濾去。理論上設(shè)置采樣頻率為被采集信號(hào)最高頻率成分的2倍就夠了，但實(shí)際上工程中選用5-10倍，有時(shí)為了較好地還原波形，甚至更高一些。</p><p>

25、　　2.1.2采集系統(tǒng)的一般組成</p><p>　　圖2. 1數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖2.1表示了數(shù)據(jù)采集的結(jié)構(gòu)。在數(shù)據(jù)采集之前，程序?qū)?duì)采集板卡初始化，板卡上和內(nèi)存中的Buffer是數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的中間環(huán)節(jié)。</p><p><b>　　2.1.3傳感器</b></p><p>　　傳感器部分是跟外界溝通

26、的門(mén)戶，負(fù)責(zé)把外界的各種物理信息，如光、壓力、溫度、聲音等物理信號(hào)變成電信號(hào)。因?yàn)楸豢刂茖?duì)象的信號(hào)來(lái)源已經(jīng)是變換好的1V-5V的電信號(hào)，所以傳感器部分在設(shè)計(jì)中沒(méi)有得到具體體現(xiàn)，但是這部分是設(shè)計(jì)過(guò)程中必需要考慮的。</p><p><b>　　2.1.4信號(hào)調(diào)理</b></p><p>　　從傳感器得到的信號(hào)大多要經(jīng)過(guò)調(diào)理才能進(jìn)入數(shù)據(jù)采集設(shè)備，信號(hào)調(diào)理功能包括放大、隔離

27、、濾波、激勵(lì)、線性化等。由于不同傳感器有不同的特性，除了這些通用功能外，還要根據(jù)具體傳感器的特性和要求來(lái)設(shè)計(jì)特殊的信號(hào)調(diào)理功能。信號(hào)調(diào)理的通用功能如下：①放大②隔離③濾波④激勵(lì) ⑤線性化⑥數(shù)字信號(hào)調(diào)理。 </p><p>　　2.2 數(shù)據(jù)采集卡的選擇</p><p>　　數(shù)據(jù)采集板卡的性能與眾多因素相關(guān)，要根據(jù)具體情況來(lái)具體分析。所以在選擇數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)，首先必須對(duì)數(shù)據(jù)采集卡的性能指

28、標(biāo)有所了解。</p><p>　　2.2.1數(shù)據(jù)采集卡的主要性能指標(biāo)</p><p><b>　　1）采樣頻率</b></p><p>　　采樣頻率的高低，決定了在一定時(shí)間內(nèi)獲取原始信號(hào)信息的多少，為了能夠較好的再現(xiàn)原始信號(hào)，不產(chǎn)生波形失真，采樣率必須要足夠高才行。根據(jù)奈奎斯特理論采樣頻率至少是原信號(hào)的兩倍，但實(shí)際中，一般都需要5～10倍。&l

29、t;/p><p><b>　　2）采樣方法</b></p><p>　　采集卡通常都有好幾個(gè)數(shù)據(jù)通道，如果所有的數(shù)據(jù)通道都輪流使用同一個(gè)放大器和A/D轉(zhuǎn)換器，要比每個(gè)通道單獨(dú)使用各自的經(jīng)濟(jì)的多，但這僅適用于對(duì)時(shí)間不是很重要的場(chǎng)合。如果采樣系統(tǒng)對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格，則必須同時(shí)采集，這就需要每個(gè)通道都有自己的放大和A/D轉(zhuǎn)換器。但是處于成本的考慮，現(xiàn)在普遍流行的是各個(gè)數(shù)據(jù)通道公用一

30、套放大器和A/D轉(zhuǎn)換器。</p><p><b>　　3）分辨率</b></p><p>　　ADC的位數(shù)越多，分辨率就越高，可區(qū)分的電壓就越小。例如，三位的A/D轉(zhuǎn)換把模擬電壓范圍分成23=8段，每段用二進(jìn)制代碼在000到111之間表示。因而，數(shù)字信號(hào)不能真實(shí)地反映原始信號(hào)，因?yàn)橐徊糠中畔⒈宦┑袅?。如果增加到十二位，代碼數(shù)從8增加到212=4096，這樣就可以獲得就

31、能獲得十分精確的模擬信號(hào)數(shù)字化表示。</p><p><b>　　4）電壓動(dòng)態(tài)范圍</b></p><p>　　電壓范圍指ADC能掃描到的最高和最低電壓。一般最好能夠使進(jìn)入采集卡的電壓范圍剛好與其符合，以便利用其可靠的分辨率范圍。</p><p><b>　　5）I/O通道數(shù)</b></p><p>

32、;　　該參數(shù)表明了數(shù)據(jù)采集卡所能夠采集的最多的信號(hào)路數(shù)。</p><p>　　2.2.2數(shù)據(jù)采集卡(DAQ卡)的組成</p><p>　　1）多路開(kāi)關(guān)。將各路信號(hào)輪流切換至放大器的輸入端，實(shí)現(xiàn)多參數(shù)多路信號(hào)的分時(shí)采集。</p><p>　　2）放大器。將切換進(jìn)入采集卡的信號(hào)放大至需要的量程內(nèi)。通常中的放大器都是增益可調(diào)的，使用者可根據(jù)需要來(lái)選擇不同的增益倍數(shù)。<

33、;/p><p>　　3）采樣保持器。把采集到的信號(hào)瞬間值，保持在A/D轉(zhuǎn)換的過(guò)程中不變化。</p><p>　　4）A/D轉(zhuǎn)換器。將模擬的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出，完成信號(hào)幅值的量化。</p><p>　　目前，通常將采樣保持器和A/D轉(zhuǎn)換器集成在同一塊芯片上。以上四個(gè)部分是數(shù)據(jù)采集卡的重要組成部分，與其他的電路如定時(shí)/計(jì)數(shù)器、總線接口等電路儀器組成DAQ。</p

34、><p>　　2.2.3PCI8602數(shù)據(jù)采集卡</p><p>　　PCI8602 是一種基于 PCI 總線的數(shù)據(jù)采集卡。其先進(jìn)的電路設(shè)計(jì)使得它具有更高的質(zhì)量和更多的功能。 這其中包含五種最常用的測(cè)量和控制功能：該板卡的主要性能如下：</p><p><b>　　2.3 PC機(jī)</b></p><p>　　虛擬儀器就是用通

35、用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力代替以往需要硬件電路才能完成的功能，所以液位控制系統(tǒng)軟件運(yùn)行的計(jì)算機(jī)平臺(tái)的選擇至關(guān)重要。本次設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備都在實(shí)驗(yàn)室，不用考慮設(shè)備在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行時(shí)常常有的較強(qiáng)振動(dòng)、電源干擾和電磁干擾等因素。因此可以選用實(shí)驗(yàn)室通常用的計(jì)算機(jī)。</p><p><b>　　2.4液位控制對(duì)象</b></p><p>　　測(cè)控技術(shù)與儀器實(shí)驗(yàn)室水箱液位實(shí)驗(yàn)對(duì)象組成如

36、圖2.2所示。本實(shí)驗(yàn)要求根據(jù)圖2.8,正確開(kāi)關(guān)手動(dòng)截止閥將1#~2#中任意一組水箱的其中一個(gè)液位作為被控參數(shù)，。實(shí)驗(yàn)所需儀器設(shè)備和材料清單如下：液位水箱、差壓變送器、調(diào)節(jié)器、連接導(dǎo)線、其它實(shí)驗(yàn)主要儀器的連接端子已安裝于實(shí)驗(yàn)接線面板上。</p><p>　　圖2. 2水箱液位實(shí)驗(yàn)對(duì)象</p><p>　　2.5本設(shè)計(jì)的信號(hào)流圖</p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)從被測(cè)對(duì)象開(kāi)

37、始，通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的信號(hào)出來(lái)，將信號(hào)送PCLD接線板，然后通過(guò)PCI總線送入PCI8062多功能數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后用軟件進(jìn)行處理。在采集過(guò)程中將數(shù)據(jù)保存起來(lái)，以便以后的歷史數(shù)據(jù)查詢。具體框圖見(jiàn)圖2.3基于虛擬儀器的液位控制系統(tǒng)信號(hào)流圖。</p><p>　　圖2. 3基于虛擬儀器的液位控制系統(tǒng)信號(hào)流圖</p><p>　　第三章 軟件設(shè)計(jì)&l

38、t;/p><p>　　軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)一個(gè)虛擬儀器系統(tǒng)，在硬件平臺(tái)確定之后，就可以通過(guò)設(shè)計(jì)不同的軟件，實(shí)現(xiàn)不同的儀器功能。</p><p>　　在設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)虛擬儀器的軟件系統(tǒng)時(shí)，需要考慮眾多因素，如硬件需求、計(jì)算機(jī)硬件、操作系統(tǒng)；軟件是否建立在開(kāi)放的結(jié)構(gòu)上，是否需要編程經(jīng)驗(yàn)？利用此軟件程序是否能在不同的計(jì)算機(jī)平臺(tái)上移植?將來(lái)能否方便的擴(kuò)展虛擬儀器的功能。由于選用專用的開(kāi)發(fā)軟件，必須具

39、有一定的儀器以及數(shù)據(jù)采集設(shè)備配合使用。</p><p>　　3.1程序模塊化設(shè)計(jì)概述</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于其應(yīng)用軟件的研究與開(kāi)發(fā)，所以在明確了系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)之后，應(yīng)該采用好的程序開(kāi)發(fā)方法，如結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法、模塊化思想、多線程以及軟件系統(tǒng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等等。</p><p>　　3.1.1軟件系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)原則</p>&

40、lt;p>　　為使研制出的軟件具有良好的可靠性、易維護(hù)性、易擴(kuò)充性及易裝卸性，軟件設(shè)計(jì)應(yīng)遵循規(guī)范化的模塊化設(shè)計(jì)原則[13]。</p><p>　　1）自頂向下逐步求精的設(shè)計(jì)方法</p><p>　　軟件設(shè)計(jì)往往在開(kāi)始時(shí)不了解問(wèn)題的全部細(xì)節(jié)，只能對(duì)問(wèn)題做出全局性的決策，即設(shè)計(jì)表征解決問(wèn)題一般策略的抽象算法。對(duì)抽象算法做進(jìn)一步求精，進(jìn)入下一層抽象。在求精過(guò)程的每一步，抽象概念(語(yǔ)句或數(shù)據(jù)

41、)都被精細(xì)化。</p><p>　　2）根據(jù)邏輯功能劃分物理模塊</p><p>　?、?模塊的分解：消除重復(fù)的功能部分，使得模塊的塊內(nèi)聯(lián)系較高，塊間聯(lián)系較低。</p><p><b>　?、?模塊的合并；</b></p><p><b>　　③ 模塊的復(fù)制。</b></p><

42、p>　　3）模塊的作用范圍應(yīng)處在模塊的控制范圍之內(nèi)</p><p>　　模塊的作用范圍是指模塊內(nèi)判定影響的范圍。只要某模塊中含有依賴于某種判定操作，則該模塊就處于該判定的作用范圍之內(nèi)。</p><p>　　4）依據(jù)邏輯功能確定模塊之間的調(diào)用關(guān)系</p><p>　　模塊之間的調(diào)用與被調(diào)用，決定于模塊各自的邏輯功能，因而對(duì)模塊的扇入扇出并無(wú)加以限制的必要。一般來(lái)

43、講，底層模塊的扇入較高，頂層模塊的扇出較高。</p><p>　　5）模塊接口應(yīng)保持簡(jiǎn)明</p><p>　　降低模塊接口的復(fù)雜性，是模塊設(shè)計(jì)中必須考慮的問(wèn)題。保持模塊接口的簡(jiǎn)明，一方面須減少模塊間傳遞的信息量，更重要的是使所傳遞的必要信息具有明確的邏輯含義。</p><p>　　6）模塊應(yīng)保持單入口性質(zhì)</p><p>　　單入口模塊，易于

44、理解。由于副作用的減少，可以降低錯(cuò)誤的發(fā)生率。模塊的出口可以有多個(gè)，但均應(yīng)具有明確的邏輯含義。</p><p>　　3.1.2本設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)模塊劃分</p><p>　　系統(tǒng)程序的主要功能為模塊劃分的標(biāo)準(zhǔn)，其中包括數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，數(shù)據(jù)保存等功能。</p><p>　　3.1.3系統(tǒng)總體程序流程圖 </p><p>　　圖3. 1系統(tǒng)

45、總體程序流程圖</p><p>　　3.1.4設(shè)計(jì)過(guò)程中的量程變換</p><p>　　從差壓變送器傳送到數(shù)據(jù)采集卡中的是1V-5V的電信號(hào)，其對(duì)應(yīng)水箱液位值為，要將采集來(lái)的信號(hào)根據(jù)公式轉(zhuǎn)化為也為的實(shí)際值H。</p><p>　　3.1.5 數(shù)據(jù)采集與輸出程序</p><p>　　系統(tǒng)采用的是PCI8602的多功能數(shù)據(jù)采集卡，所以本設(shè)計(jì)是在P

46、CI8602采集卡提供的例子程序的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的，在這部分中，主要的采集參數(shù)的設(shè)置包括采樣與輸出通道的選擇，采樣模式、采樣周期等。具體程序見(jiàn)圖3.2。</p><p>　　圖3. 2數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)輸出程序</p><p>　　其中主要參數(shù)如下圖：</p><p>　　圖3.3 AD參數(shù)</p><p><b>　　實(shí)際使用如下圖：&

47、lt;/b></p><p>　　圖3.4 AD輸入</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件的具體實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　　4.1系統(tǒng)監(jiān)控界面</b></p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)在監(jiān)控界面中可以選擇控制對(duì)象，可以點(diǎn)擊手動(dòng)/自動(dòng)按鈕改變控制方式，自動(dòng)控制時(shí)可以從選擇設(shè)定值、手動(dòng)控制時(shí)可以輸入閥門(mén)開(kāi)度值

48、，界面中顯示實(shí)時(shí)控制曲線及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖4. 1系統(tǒng)監(jiān)控界面</p><p>　　4.2實(shí)驗(yàn)步驟及其調(diào)試結(jié)果</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上連線，按要求組成單回路水箱液位控制系統(tǒng)。</p><p>　　設(shè)備運(yùn)行前進(jìn)行檢查，確定連線正確及設(shè)備保護(hù)措施具備，運(yùn)行Labview軟件中編寫(xiě)的程序，將自動(dòng)/手動(dòng)按鈕

49、按到手動(dòng)處，以使系統(tǒng)處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)。</p><p>　　合上兩個(gè)空氣開(kāi)關(guān)，為設(shè)備通電，按下啟動(dòng)按鈕，水箱開(kāi)始注水，設(shè)定水箱水位的滿值和零值，根據(jù)此值對(duì)差動(dòng)變壓器進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整和滿刻度調(diào)整，為以后差動(dòng)變壓器的使用做準(zhǔn)備。</p><p>　　4、初始化程序中的各參數(shù)，再次Labview軟件中編寫(xiě)的程序。</p><p>　　5.完成設(shè)計(jì)，關(guān)閉電源，拆掉連線，整理實(shí)驗(yàn)設(shè)備

50、。</p><p>　　Labview提供了非常豐富的圖形界面來(lái)進(jìn)行前面板的設(shè)計(jì)，波形圖表能非常清晰的實(shí)時(shí)顯示采集的液位波形。該面板靈活運(yùn)用采用了屬性節(jié)點(diǎn)來(lái)編程實(shí)現(xiàn)的。非常清楚的表達(dá)了采集波形的動(dòng)態(tài)曲線。</p><p><b>　　第五章 總結(jié)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)，提出，分析和解決實(shí)際問(wèn)題，

51、鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程。</p><p>　　剛開(kāi)始做課程設(shè)計(jì)的時(shí)候感覺(jué)自己是非常焦躁的，因?yàn)閷?duì)虛擬儀器什么都不會(huì)，真的有點(diǎn)無(wú)從下手的感覺(jué)，因?yàn)閷W(xué)的確實(shí)不咋的，后來(lái)慢慢的在網(wǎng)上找資料，看了看別人做的，然后選擇一個(gè)自己模仿，這個(gè)就是模仿別人來(lái)的，其中的有些地方自己還是不懂，反正是花費(fèi)了蠻大精力弄這個(gè)，但至少現(xiàn)在對(duì)LABVIEW比以前更加熟悉了，只能說(shuō)稍微的更深入了，不過(guò)總之

52、，課程設(shè)計(jì)報(bào)告出來(lái)了。</p><p>　　總之此次課程設(shè)計(jì)讓我們對(duì)書(shū)本上的知識(shí)有了一個(gè)更深層次的認(rèn)識(shí)，并且讓我們意識(shí)到了團(tuán)隊(duì)的力量是強(qiáng)大的，單憑一個(gè)人是無(wú)法完成。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　周澤魁，《過(guò)程控制儀表及計(jì)算機(jī)控制裝置》 ，化學(xué)工業(yè)出版社，2001.12</p><p