基于pc的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計

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內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：　　　　　日　期：　　　　　指導(dǎo)教師簽名：　　　　　日　　期：　　　　　使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：　　　　　日　期：　　　　　 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)　　　　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）注意事項1.設(shè)計（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對論文支持必要時）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）基于ＰＣ的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)摘要數(shù)據(jù)采集是通過傳感器把被測信號轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號，通過信號采集卡采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)的處理的過程。本文采用流行的虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它是在基于傳感器技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新興測控技術(shù)，能靈活的根據(jù)需要組建符合用戶自定義的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，打破了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模式，實現(xiàn)了用軟件來替代儀器，而且更加快速和迅捷，對數(shù)據(jù)處理的功能更加多樣靈活。本文采用以PCI為總線的虛擬儀器采集方案，它的特點(diǎn)是通過數(shù)據(jù)采集卡以及虛擬儀器軟件搭配組建的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行采集、分析。本文以此為指導(dǎo)思想，提出了合適的組成方案，主要工作是以NI公司PCI-6221數(shù)據(jù)采集卡為硬件支持，LabVIEW為軟件開發(fā)平臺，通過實驗?zāi)M測試以求實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲、在線監(jiān)測以及對歷史數(shù)據(jù)的回放和分析等功能。經(jīng)測試表明，由熱電偶、SCC-68接線盒、SCC-TC02熱電偶處理模塊和PCI-6221數(shù)據(jù)采集卡所構(gòu)建的數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)，可實現(xiàn)對溫度的實時采集，并對采集過程的變化進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，這些都體現(xiàn)虛擬儀器技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢。證實本文所采用的數(shù)據(jù)采集理論和方法是可行的。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；數(shù)據(jù)采集；LabVIEW；PCI-6221；SCC-68；SCC-TC02 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）DateAcquisitionBaseOnPCAbstractDataacquisitionthroughthesensortothemeasuredsignalsintovoltageorcurrentsignals,signalacquisition,throughdataacquisitioncardandthecorrespondingprocess.Inthispaper,thepopularvirtualinstrumenttechnologytobuilddataacquisitionsystem,whichisbasedonsensortechnologyandcomputertechnologydevelopedonthebasisofmeasurementandcontrolofemergingtechnology,theflexibilitytoformthebasisofneedinlinewiththeuser-defineddataacquisitionsystem,breakingthetraditionaldataacquisitionmode,therealizationofthesoftwaretoreplaceequipment,andmorefastandagile,data-processingfunctionsonamoreflexibleanddiverse.Inthispaper,foraPCIBusVirtualInstrumentcollectionprogram,whichischaracterizedbytheadoptionofdataacquisitioncards,aswellastheformationofvirtualinstrumentsoftwarewiththedataacquisitionsystemofstandardsfordatasignalscollection,analysis.Inthispaper,astheguidingideology,thecompositionofasuitableprogram,themainworkisbasedonNIcompanyPCI-6221dataacquisitioncardforthehardwaresupport,LabVIEWsoftwaredevelopmentplatform,throughexperimentalsimulationtestsinordertoachievereal-timedataacquisition,datashow,datastorage,on-linemonitoringandplaybackofhistoricaldataandanalysisfunctions.Testedindicatedthatthermocouple,SCC-68JunctionBox,SCC-TC02ThermocoupleprocessingmoduleandthePCI-6221dataacquisitioncardbybuildingadataacquisitionhardwaresystem,enablingreal-timeacquisitionofthetemperatureoftheacquisitionprocesschangesinthecorrespondingadjustment,whichreflectsthecharacteristicsofvirtualinstrumenttechnologyandadvantages.Confirmedinthisarticleusedthetheoryandmethodsofdatacollectionisfeasible.Keywords：Virtualinstrument；DAQ；LabVIEW；PCI-6221；SCC-68；SCC-TC02 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）目錄摘要IAbstractII第一章緒論11.1研究目的及意義11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3本文研究的主要內(nèi)容3第二章數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計42.1虛擬儀器組成42.1.1高效的軟件42.1.2模塊化的I/O硬件52.1.3用于集成的軟硬件平臺52.2虛擬儀器的特點(diǎn)62.2.1性能高62.2.2可擴(kuò)展性強(qiáng)62.2.3無縫集成62.3虛擬儀器的發(fā)展前景72.4虛擬儀器軟件介紹72.4.1可視化編程工具72.4.2LabWindows/CVI82.4.3LabVIEW8第三章數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)計10 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）3.1數(shù)據(jù)采集卡103.1.1數(shù)據(jù)采集卡的選用103.1.2PCI-6221型數(shù)據(jù)采集卡123.2傳感器的選擇123.3信號調(diào)理模塊143.4接線盒153.5NI-DAQ安裝163.6DAQmx介紹18第四章數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計204.1軟件總體設(shè)計204.2主程序204.2.1主程序框架204.2.2主程序前面板224.2.3主程序后面板244.3子程序254.3.1采集子程序254.3.2查詢子程序264.3.3存儲子程序274.4數(shù)據(jù)處理284.4.1濾波功能選擇284.4.2調(diào)用數(shù)字濾波器子程序的幾個基本問題314.4.3濾波器的選用324.4.4越限報警33 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）4.5LabVIEW數(shù)據(jù)庫334.5.1LabVIEW中數(shù)據(jù)庫的訪問334.5.2利用ADO技術(shù)訪問數(shù)據(jù)庫344.6Access數(shù)據(jù)庫364.6.1在Access中建立一個數(shù)據(jù)庫364.6.2建立與數(shù)據(jù)庫的連接37第五章系統(tǒng)調(diào)試385.1調(diào)試方法385.2調(diào)試過程385.2.1檢查采集是否正常385.2.2檢查數(shù)據(jù)庫建表、記錄和查詢功能395.2.3檢查參數(shù)設(shè)置和存儲設(shè)置功能40總結(jié)41參考文獻(xiàn)42附錄A：程序前面板43附錄B：程序總圖44致謝45 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）第一章緒論1.1研究目的及意義基于PC的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是利用數(shù)據(jù)采集板卡和計算機(jī)的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和顯示的過程。在自動化過程中，數(shù)據(jù)的在線采集是實現(xiàn)自動控制的第一步，現(xiàn)在大多工廠的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集還是基于人工檢測或機(jī)械儀表測量，存在很大的誤差，而且實時性不強(qiáng)，不利于后續(xù)的準(zhǔn)確控制，這就要求能夠有一種方便、經(jīng)濟(jì)、高效的檢測手段能夠?qū)崿F(xiàn)這一過程?；谔摂M儀器技術(shù)的數(shù)據(jù)采集手段，是隨著微機(jī)和傳感器技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)新興的測控手段之一，它主要以PC機(jī)為平臺的測控技術(shù)。LabVIEW是美國國家儀器公司(NI)推出的一種基于圖形化語言的虛擬儀器開發(fā)平臺，它功能強(qiáng)大，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)值分析、信號處理、數(shù)據(jù)表達(dá)等，NI公司的口號是“軟件即儀器”，即是用軟件來實現(xiàn)儀器的功能。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀現(xiàn)今，在實驗室研究、測試和測量以及工業(yè)自動化領(lǐng)域中，絕大多數(shù)科研人員和工程師使用配有PCI、PXI/CompactPCI、PCMCIA、USB、IEEE1394、ISA、并行或串行接口的個人電腦(PC)采集數(shù)據(jù)。許多應(yīng)用使用插入式設(shè)備并把數(shù)據(jù)直接傳送到計算機(jī)內(nèi)存中，在一些其它應(yīng)用中數(shù)據(jù)采集硬件和PC分離，通過并行或串行接口和PC相連?；赑C的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由下列部分組成：·PC·傳感器 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）·信號調(diào)理·數(shù)據(jù)采集硬件·軟件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所使用的計算機(jī)會極大地影響數(shù)據(jù)采集的速度，計算機(jī)的數(shù)據(jù)傳送能力也會極大地影響數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能。PCI、ISA和IEEE1394設(shè)備可以支持DMA和中斷傳送方式，而PCMCIA和USB設(shè)備只能使用中斷傳送方式。數(shù)據(jù)傳送方式會影響數(shù)據(jù)采集設(shè)備的數(shù)據(jù)吞吐量。限制數(shù)據(jù)采集量的因素常常是硬盤，硬盤的訪問時間和硬盤的分區(qū)會極大地降低數(shù)據(jù)采集和存儲到硬盤的最大速率。對于要求采集高頻信號的系統(tǒng)，就需要選擇配置高速硬盤PC機(jī)，從而保證有連續(xù)(非分區(qū))的硬盤器或?qū)Ｓ玫那度胧教幚砥?，如?shù)字信號處理(DSP)板卡。為了保證硬盤的訪問速度和整個程序運(yùn)行的流暢性，要用專門的硬盤進(jìn)行采集并且在把數(shù)據(jù)存儲到磁盤時使用另一個獨(dú)立的磁盤運(yùn)行操作系統(tǒng)。此外，對于要實時處理高頻信號的應(yīng)用，需要用到32位的高速處理器以及相應(yīng)的協(xié)處理。在實際生產(chǎn)工藝中，為了滿足短期目標(biāo)的同時，要根據(jù)投資所能產(chǎn)生的長期回報的最大值來確定選用何種操作系統(tǒng)和計算機(jī)平臺。隨著微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高度發(fā)展極其在電子測量技術(shù)與儀器上的應(yīng)用，新的測試方法，新的測試領(lǐng)域以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，在許多方面已經(jīng)突破傳統(tǒng)儀器的概念，電子測量儀器功能和作用己經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的變化。在這種情況下，美國國家儀器公司(NI)在20世紀(jì)80年代最早提出虛擬儀器的概念同時推出了用于虛擬儀器開發(fā)工程軟件包LabVIEW是NI公司宣稱“即軟件就是儀器”，虛擬儀器利用現(xiàn)有的計算機(jī)，加上特殊設(shè)計的儀器硬件和專用軟件，形成既有的普通儀器基本功能，又有一般儀器沒有的特殊功能的高檔低價的新型儀器，虛擬儀器的出現(xiàn)是儀器發(fā)展史上的一場革命，代表著儀器發(fā)展的最新方向和新 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）潮流，對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步將產(chǎn)生不可估量的影響。1.1本文研究的主要內(nèi)容LabVIEW是“LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench”的簡寫，即實驗室虛擬儀器工程平臺，是美國NI公司推出的一種基于G語言的虛擬儀器軟件開發(fā)工具，最初它是基于蘋果公司的MACNITOSH微機(jī)，后來NI公司不斷推出基于各種操作系統(tǒng)的LabVIEW版本。正是由于LabVIEW的出現(xiàn)開創(chuàng)了儀器研究新方法——虛擬儀器。全文分為七章：第一章為緒論，主要說明選題的意義和目的、國內(nèi)外的相關(guān)研究情況。第二章為虛擬儀器技術(shù)，了解虛擬儀器的概念及其特點(diǎn)。第三章為系統(tǒng)的總體方案設(shè)計，制定出相應(yīng)的采集技術(shù)方案，并對系統(tǒng)的硬件組成進(jìn)行解釋說明等。第四章為講述系統(tǒng)的軟件開發(fā)部分。對數(shù)據(jù)庫的基本知識，數(shù)據(jù)庫的操作進(jìn)行了介紹。第五章敘述了對系統(tǒng)進(jìn)行測試的過程，以檢驗系統(tǒng)是否達(dá)到設(shè)計的要求。最后為總結(jié)部分，對本次設(shè)計的內(nèi)容和方式作一個總結(jié)概括性的結(jié)論，并提出還需要努力完善的部分。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）第一章數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計數(shù)據(jù)采集方式方法有很多種，如傳統(tǒng)的儀器儀表、MATLAB數(shù)據(jù)采集工具、單片機(jī)、虛擬儀器等等，考慮到本設(shè)計的需要和各種方案的特點(diǎn)，本設(shè)計將采用虛擬儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。1.1虛擬儀器組成虛擬儀器技術(shù)是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應(yīng)用。靈活高效的軟件能幫助用戶創(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)的軟硬件平臺能滿足對同步和定時應(yīng)用的需求。這也正是虛擬儀器廠商近30年來始終引領(lǐng)測試測量行業(yè)發(fā)展趨勢的原因所在。只有同時擁有高效的軟件、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)、開發(fā)時間少，以及出色的集成性這四大優(yōu)勢。虛擬儀器技術(shù)的由三大組成部分：高效的軟件、模塊化的I/O硬件、用于集成的軟硬件平臺。1.1.1高效的軟件軟件是虛擬儀器技術(shù)中最重要的部份，使用正確的軟件工具并通過設(shè)計或調(diào)用特定的程序模塊，工程師和科學(xué)家們可以高效地創(chuàng)建自己的任務(wù)以及友好的人機(jī)交互界面。NI公司提供的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖形化編程軟件—LabVIEW，不僅能輕松方便地完成與各種軟硬件的連接，更能提供強(qiáng)大的后續(xù)數(shù)據(jù)處理能力，設(shè)置數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換、存儲的方式，并將結(jié)果顯示給用戶。此外，NI提供了更多交互式的測量工具和更高層的系統(tǒng)管理軟件工具，例如連接設(shè)計與測試的交互式軟件SignalExpress、用于傳統(tǒng)C語言的LabWindows/CVI、針對微軟VisualSutdio的MeasuremnetStudio等等，均可滿足用 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）戶對高性能應(yīng)用的需求。有了功能強(qiáng)大的軟件，就可以在儀器中創(chuàng)建智能性和決策功能，從而發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)在測試應(yīng)用中的強(qiáng)大優(yōu)勢。1.1.1模塊化的I/O硬件面對如今日益復(fù)雜的測試測量應(yīng)用，虛擬儀器廠商提供了全方位的軟硬件的解決方案。無論是使用PCI，PXI，PCMCAI，USB或者是1394總線，都能提供相應(yīng)的模塊化的硬件產(chǎn)品，產(chǎn)品種類從數(shù)據(jù)采集、信號調(diào)理、聲音和振動測量、視覺、運(yùn)動、儀器控制、分布式I/O到CAN接口等工業(yè)通訊，應(yīng)有盡有。高性能的硬件產(chǎn)品結(jié)合靈活的開發(fā)軟件，可以為負(fù)責(zé)測試和設(shè)計工作的工程師們創(chuàng)建完全自定義的測量系統(tǒng)，滿足各種獨(dú)特的應(yīng)用要求。目前，NI公司己經(jīng)達(dá)到了每2個工作日推出一款硬件產(chǎn)品的速度，大大拓寬了用戶的選擇面：例如NI新近推出的新一代數(shù)據(jù)采集設(shè)備—先期推出的20款M系列DAQ卡，就為數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域設(shè)定了全新的標(biāo)準(zhǔn)。1.1.2用于集成的軟硬件平臺NI首先提出的專為測試任務(wù)設(shè)計的PXI硬件平臺，已經(jīng)成為當(dāng)今測試、測量和自動化應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)平臺，它的開放式構(gòu)架、靈活性和PC技術(shù)的成本優(yōu)勢為測量和自動化行業(yè)帶來了一場翻天覆地的改革。由NI發(fā)起的PXI系統(tǒng)聯(lián)盟現(xiàn)已吸引了68家廠商，聯(lián)盟屬下的產(chǎn)品數(shù)量也已激增至數(shù)千種。PXI作為一種專為工業(yè)數(shù)據(jù)采集與自動化應(yīng)用度身定制的模塊化儀器平臺，內(nèi)建有高端的定時和觸發(fā)總線，還配以各類模塊化的I/O硬件和相應(yīng)的測試測量開發(fā)軟件，用戶就可以建立完全自定義的測試測量解決方案。無論是面對簡單的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用，還是高端的混合信號同步采集，借助PXI高性能的硬件平臺，都能應(yīng)付自如。這就是虛擬儀器技術(shù)的無可比擬的優(yōu)勢。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）1.1虛擬儀器的特點(diǎn)虛擬儀器具有以下幾個基本特點(diǎn)：性能高、可擴(kuò)展性強(qiáng)、無縫集成。1.1.1性能高虛擬儀器技術(shù)是在PC技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以完全“繼承”了以現(xiàn)成即用的PC技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，包括功能卓越的處理器和文件I/O，方便用戶在數(shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤的同時就能實時地進(jìn)行復(fù)雜的分析。此外，不斷發(fā)展的因特網(wǎng)和越來越方便快捷的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使得虛擬儀器技術(shù)展現(xiàn)其更強(qiáng)大的優(yōu)勢。1.1.2可擴(kuò)展性強(qiáng)NI的軟硬件工具使得工程師和科學(xué)家們不再局限于當(dāng)前的技術(shù)中。得益于NI軟件的靈活性，只需更新計算機(jī)或測量硬件，就能以最少的硬件投資和極少的、甚至無需軟件上的升級即可改進(jìn)整個系統(tǒng)。在利用最新科技的時候，用戶可以把它們集成到現(xiàn)有的測量設(shè)備，最終以較少的成本加速產(chǎn)品上市的時間。開發(fā)時間少，在驅(qū)動和應(yīng)用兩個層面上，NI高效的軟件構(gòu)架能與計算機(jī)、儀器儀表和通訊方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起。NI設(shè)計這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時還提供了靈活性和強(qiáng)大的功能，使用戶輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護(hù)和修改高性能、低成本的測量和控制解決方案。1.1.3無縫集成虛擬儀器技術(shù)從本質(zhì)上說是一個集成的軟硬件概念。隨著產(chǎn)品在功能上不斷地趨于復(fù)雜，工程師們通常需要集成多個測量設(shè)備來滿足完整的測試需求，而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費(fèi)大量的時間。NI的虛擬儀器軟件平臺為所有的I/O設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口，幫助用戶輕松地將多個測量設(shè)備集成到單個系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復(fù)雜性。1.2虛擬儀器的發(fā)展前景 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）虛擬儀器依靠其自身的優(yōu)勢使它在儀器市場的競爭力不斷增強(qiáng)，許多大型儀器公司均在虛擬儀器市場占有一席之地，1988年國際上開始有虛擬儀器產(chǎn)品面市，當(dāng)時只有五家制造商推出30種產(chǎn)品，此后，虛擬儀器產(chǎn)品每年成倍增加，到1994年底，虛擬儀器制造廠已達(dá)95家工生產(chǎn)1000多種虛擬儀器產(chǎn)品，銷售額達(dá)293億美元，占整個儀器銷售額73億的4%。目前，我國正處于科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展的新時期，對虛擬設(shè)備的需求量將更大。虛擬儀器賴以生存的PC機(jī)正以迅猛的勢頭席卷全國，這為虛擬儀器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。虛擬儀器作為傳統(tǒng)儀器的替代品，市場容量巨大。據(jù)統(tǒng)計，1995年我國進(jìn)口電子測量儀器73.5萬臺，價值32億美元，據(jù)專家預(yù)測，到本世紀(jì)初十年我國將有50%的儀器為虛擬儀器。1.1虛擬儀器軟件介紹虛擬儀器軟件由兩部分構(gòu)成，即應(yīng)用程序和I/O接口儀器驅(qū)動程序。虛擬儀器應(yīng)用實現(xiàn)虛擬儀器面板功能并定義測試功能的流程圖。I/O接口驅(qū)動程序完成特定外部硬件設(shè)備的擴(kuò)展、驅(qū)動與通信。構(gòu)造一個虛擬儀器系統(tǒng)時，在基本硬件確定后，就可以通過不同的軟件實現(xiàn)不同的功能。軟件是虛擬儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵，對提高計算機(jī)軟件編程的效率意義重大。虛擬儀器系統(tǒng)的軟件主要分為4層：系統(tǒng)管理層、測控程序?qū)印x器驅(qū)動層和I/O接口層。作為開發(fā)虛擬儀器軟件的工具平臺，必須使設(shè)計出的以上軟件層具有鮮明的“既調(diào)既用”特征，并且確保用戶能用以完成整個系統(tǒng)中所有軟件部分的開發(fā)。目前比較流行的軟件開發(fā)平臺有：可視化編程工具、LabWindows/CVI、LabVIEW。1.1.1可視化編程工具VisualC++是一種功能齊全的面向?qū)ο蟮拈_發(fā)工具，可直接對硬件操作，支持多任務(wù)多線程。VisualC++不僅是C語言的集成開發(fā)環(huán)境，而且與Win32緊密相連，所以，利用Visua1C 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）++開發(fā)系統(tǒng)可以完成各種各樣應(yīng)用程序的開發(fā)，從底層軟件直到上層直接面向用戶的軟件都可以用VisualC++來完成開發(fā)。1.1.1LabWindows/CVILabWindws/CVI是ANSIC的、交互式C語言集成發(fā)平臺。最新4.0版本的具有以主要特點(diǎn)：（1）基于ANSIC，不用學(xué)復(fù)雜的C++即可實現(xiàn)編程；（2）同標(biāo)準(zhǔn)兼容，可實現(xiàn)32位用戶庫、目標(biāo)模塊、DLL的相互調(diào)用；（3）可直接生成32位DLL，生成的DLL也可被LabVIEW直接調(diào)用；（4）提供各種靈巧方便的界面生成、編程、調(diào)試工具，使得編程、調(diào)試輕松自如；（5）提供豐富的數(shù)值分析、數(shù)字信號處理函數(shù)庫；（6）提供GPBI、VXI、RS232、數(shù)據(jù)采集板卡以及網(wǎng)絡(luò)連接功能；（7）可免費(fèi)獲得數(shù)百種源碼組GPIB、VXI、RS232儀器驅(qū)動程序；1.1.2LabVIEWLabVIEW是一個開放式的虛擬儀器開發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用軟件，它為設(shè)計者提供了一個便捷、輕松的設(shè)計環(huán)境，利用它設(shè)計者可以像搭積木一樣，輕松組建一個測量系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并任意構(gòu)造自己的儀器面板，而無需進(jìn)行任何煩瑣的計算機(jī)代碼的編寫，從而可以大大簡化程序的設(shè)計。LabVIEW與VC++、VB、LabWindows/CVI等編程語言不同，它們采用的基于文本語言的程序代碼，而LabVIEW是使用圖形化程序的G語言，用方框圖代替了傳統(tǒng)的程序代碼。LabVIEW所運(yùn)用的設(shè)備圖標(biāo)與科學(xué)家、工程師們習(xí)慣的大部分圖標(biāo)一致，這種編程過程和思維非常相似。用LabVIEW設(shè)計的虛擬儀器可以脫離LabVIEW開發(fā)環(huán)境，最終用戶看見的是和實際的硬件儀器相似的操作面板。LabVIEW包含有專門用于設(shè)計數(shù)據(jù)采集程序和儀器控制程序的功能庫和開發(fā)工具庫。LabVIEW的程序設(shè)計實質(zhì)就是設(shè)計一個個的“虛擬儀器”，即“VIS”。在計算機(jī)上利用功能庫和開發(fā)工具產(chǎn)生一個前面板(FRONTRPANEL)； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）在后臺則利用圖形化編程語言編制用于控制前面板的程序。程序的前面板具有與傳統(tǒng)儀器類似的界面，可接受用戶的鼠標(biāo)指令，一般來說，每一個VI都可以作為其它VI的調(diào)用對象，其功能類似于文本語言的子程序。用LabVIEW編制的圖形化VI是分層次和模塊化的，并且可以用于頂層程序，也可用作其它程序或子程序的子程序。一個VI用在其它VI中，稱之為SubVI，SubVI在調(diào)用它的程序中同樣是以一個圖表的形式出現(xiàn)的。LabVIEW依據(jù)并發(fā)展了模塊化程序設(shè)計的概念。用戶可以把一個應(yīng)用題目分解為一系列的子任務(wù)，每個子任務(wù)還可以進(jìn)一步分解成許多更低一級的子任務(wù)，直到把一個復(fù)雜的題目分解為許多子任務(wù)的組合。設(shè)計時，首先設(shè)計SubVI完成每個子任務(wù)，然后它們逐步組合成能夠解決最終問題的VI。歸納起來LabVIEW軟件開發(fā)平臺有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)圖形化的編程方式，設(shè)計者無需寫任何文本格式的代碼，是真正的工程師語言。(2)提供了豐富的數(shù)據(jù)采集、分析及存貯的庫函數(shù)。(3)即提供了傳統(tǒng)的程序調(diào)試手段，如設(shè)置斷點(diǎn)、單步運(yùn)行，同時提供有獨(dú)到的執(zhí)行工具，使程序動畫式運(yùn)行，利于設(shè)計者觀察程序運(yùn)行的細(xì)節(jié)，使程序的調(diào)試和開發(fā)更為便捷。(4)囊括了DAQ、GPIB、PXI、VXI、RS-232/485在內(nèi)的各種儀器通信總線標(biāo)準(zhǔn)的所有功能函數(shù)，使得不懂總線標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)者也能夠驅(qū)動不同總線標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)備與儀器。(5)提供大量與外部代碼或軟件進(jìn)行連接的機(jī)制，諸如DLLS、DDE、ACTIVEX等。(6)強(qiáng)大的Internet功能，支持常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，方便網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程測控儀器的開發(fā)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）第一章數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)計系統(tǒng)所用到的硬件有：傳感器、NISCC-68接線盒、NISCC-TC02模塊、PCI-6221數(shù)據(jù)采集卡、PC機(jī)。1.1數(shù)據(jù)采集卡1.1.1數(shù)據(jù)采集卡的選用選擇一款合適的數(shù)據(jù)采集卡，首先要了解數(shù)據(jù)采集卡的核心部件——A/D轉(zhuǎn)換器，此外還應(yīng)該了解板卡上一些有關(guān)部件和一些選用的指標(biāo)。(1)數(shù)據(jù)分辨率和精度精度和分辨率有所不同，精度除了涉及A/D轉(zhuǎn)換精度外還考慮測試系統(tǒng)各部分誤差。采集板卡的分辨率必須大于所要求的測試精度。(2)最高采樣速度數(shù)據(jù)采集卡的最高采樣速度一般用最高采樣頻率(Hz)來表示，它表示單通道采樣能使用的最高采樣頻率，這也就限制了該數(shù)據(jù)采集卡能夠處理信號的最高頻率(最高采樣頻率/2)。如果要進(jìn)行多通道采樣，則能夠達(dá)到的采樣頻率是原最高采樣頻率除以通道數(shù)。(3)通道數(shù)通道數(shù)指能夠同時采樣的通道數(shù)，根據(jù)測試任務(wù)選擇。任務(wù)的通道可自行設(shè)定，采集任務(wù)可以在DAQmx中進(jìn)行建立。(4)數(shù)據(jù)總線接口類型不同的總線接口類型的數(shù)據(jù)采集板卡的接口硬件形式不一樣，數(shù)據(jù)傳遞的規(guī)則和數(shù)據(jù)傳遞的速度也不一樣，PCI總線是臺式計算機(jī)中目前最通用的總線：而筆記本電腦中常用PXMCIA總線；PXI和VXI總線是比較新興的高速傳輸總線。(5)是否有隔離 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）好的數(shù)據(jù)采集板卡每個通道的輸入和輸出之間帶有隔離放大器。對于工作在強(qiáng)電磁場干擾環(huán)境中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，選擇具有隔離配置的數(shù)據(jù)采集板卡才能保證數(shù)據(jù)采集的可靠性。(6)板卡本身是否帶有微處理器自身帶有微處理器(CPU)的數(shù)據(jù)采集卡可以當(dāng)作主機(jī)的下位機(jī)使用，自行控制采樣的進(jìn)行。(7)是否有標(biāo)定功能數(shù)據(jù)采集卡使用一段時間后，器件值會有變化，基準(zhǔn)電壓也可能會改變，零點(diǎn)會漂移。對于高精度的數(shù)據(jù)采集，需要每隔一段時間進(jìn)行精度標(biāo)定，好的數(shù)據(jù)采集卡具有自我標(biāo)定功能，但價格高很多。(8)支持的軟件驅(qū)動程序及軟件平臺和數(shù)據(jù)采集卡的硬件接口類似，買來的數(shù)據(jù)采集板卡能在什么軟件環(huán)境中使用，使用起來是否還需要自己編制驅(qū)動程序，這也是選擇一款數(shù)據(jù)采集卡很重要的因素。選擇數(shù)據(jù)采集卡的軟件除了和現(xiàn)有的測試系統(tǒng)兼容以外，還應(yīng)考慮其更廣泛的兼容性和靈活性，以備在其他測試任務(wù)和系統(tǒng)中也能使用。另外，數(shù)據(jù)采集卡的選擇還有一些常用的指標(biāo)，如輸入電壓的最大范圍、輸入增益的種類、是否有模擬輸出、輸入觸發(fā)的類型等。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）1.1.1PCI-6221型數(shù)據(jù)采集卡圖3.1NIPCI-6221數(shù)據(jù)采集卡圖3.1即為所用的核心部件：NI公司的PCI-6221型數(shù)據(jù)采集卡。此卡性能適合設(shè)計的采集任務(wù)需要。它屬于NI公司M系列16位數(shù)采卡產(chǎn)品，具有16個模擬輸入通道，2個模擬輸出通道，10個數(shù)字I/O通道，具有從2Hz~1MHz范圍的的數(shù)字I/O功能，最大工作速率達(dá)到250Ks/s，輸入輸出電壓范圍-10V~+10V。此外有37針數(shù)據(jù)接入端子，有32位的計數(shù)器和數(shù)字觸發(fā)。1.2傳感器的選擇在考慮到傳感器的可靠性，為了減少后續(xù)處理電路模塊的麻煩，最好選用的傳感器的輸出量是電壓量。溫度傳感器：比較經(jīng)濟(jì)的辦法是采用熱電偶傳感器。熱電偶由接線盒、接線端子、保護(hù)管、絕緣套管及內(nèi)部的熱電偶組成。其利用的原理是：當(dāng)兩個接點(diǎn)溫度不同時回路中將產(chǎn)生電勢，該電勢的方向和大小取決于兩導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)之間的溫度差，而與導(dǎo)體的粗細(xì)、長短無關(guān)。這種現(xiàn)象稱為物體的熱電效應(yīng)（塞貝克效應(yīng)）。組成的測量傳感器稱為熱電偶。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）熱電偶價格合適，市場上可選擇的種類較多，國際電工委員會(IEC)對其中被國際公認(rèn)、性能優(yōu)良、產(chǎn)量最大的7種制定了標(biāo)準(zhǔn)，如表3.1所示表3.1熱電偶標(biāo)準(zhǔn)分類表分度號材料測溫范圍（℃）我國標(biāo)準(zhǔn)號S鉑/銠10-鉑0~1300（1600）GB3775-83B鉑/銠30-鉑60~1600（1800）GB2902-82K鎳鉻-鎳硅、鎳鉻-鎳鋁0~1200（1300）GB2614-81T銅-康銅-200~+400GB2903-82E鎳鉻-康銅-200~+900—J鐵-康銅-40~+750—R鉑銠13-鉑0~1300（1600）GB1598-79注：括號內(nèi)的溫度為短期測溫溫度K型熱電偶測溫范圍寬，價格便宜，適宜設(shè)計中選用。壓力傳感器：作為檢測壓力的傳感器必須有一定高的工作溫度范圍和耐濕能力。采集的信號是緩變信號，可以考慮采用霍爾式壓力傳感器。具有較高可靠性，能承受溫度和濕度的變化影響。輸出的是電壓量，能用于遠(yuǎn)距離的測量和顯示。霍爾式壓力傳感器基本元件基本包括兩部分：一部分是彈性元件，如彈簧管或膜盒等，用它感受壓力，并把它轉(zhuǎn)換成位移量；另一部分是霍爾元件和磁路系統(tǒng)。工作原理：彈性元件受力發(fā)生形變，帶動霍爾片在均勻梯度磁場中移動，作用在霍爾片上的磁場發(fā)生變化，由(3-1)上式中B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；I為流過磁場的電流；為磁感應(yīng)強(qiáng)度B與霍爾片法線方向的夾角；為產(chǎn)生的霍爾電勢； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）可知：霍爾片的變化，使輸出的霍爾電勢隨之改變，并且霍爾電勢與位移（壓力）成線性關(guān)系。1.1信號調(diào)理模塊信號調(diào)理是聯(lián)系傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊的橋梁。隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，其輸出信號的可能性也不斷增加，測試系統(tǒng)在信號進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡之前所需做的工作也不斷增加，信號調(diào)理是一個不斷更新的環(huán)節(jié)，所做的工作主要有：信號放大(或衰減)、濾波、隔離、多路復(fù)用、擴(kuò)展、整流、熱電偶、補(bǔ)償、激勵、線性化、同步采樣保持等。選取的是NI公司的儀器信號調(diào)理板卡SCC-TC02，是用于調(diào)理各類熱電偶的單通道模塊，包括J、K、T、B、E、N、R和S以及±100mV范圍內(nèi)的毫伏輸入。NISCC-TC02包括一個2Hz低通靜噪濾波器、具有100增益的儀器放大器，以及實現(xiàn)M系列DAQ設(shè)備最高掃描速率的緩沖輸出。SCC-TC02模塊的輸入電路還包含高阻抗偏壓電阻器，可用于熱電偶開路的檢測以及浮動熱電偶和接地參考熱電偶的處理。該模塊包括一個用于冷端溫度補(bǔ)償?shù)陌遢d熱敏電阻。如圖3.2所示：圖3.2NISCC-TC02其特點(diǎn)有：（1）2Hz低通靜噪濾波器和儀器放大器； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）（2）用于熱電偶和mV輸入的單通道模塊；（3）板載熱敏電阻可用于冷端溫度補(bǔ)償；（4）熱電偶開路檢測和自動接地參考；1.1接線盒NISCC-68是一款I(lǐng)/O接線盒，便于信號連往NIM系列或E系列數(shù)據(jù)采集設(shè)備。NISCC-68適用于簡單卻可擴(kuò)展的臺式機(jī)測試系統(tǒng)。它有68個I/O信號連接螺絲端子、1個通用電路試驗板區(qū)域和數(shù)個外接和接地電源的總線終端。通過SCC-68的4個SCC插槽，可在測量系統(tǒng)中集成熱電偶、應(yīng)變計、RTD、頻率輸入、電流輸入、電壓衰減器、低通濾波器、測壓元件輸入、加速度傳感器、饋通板、SPDT繼電器、隔離的數(shù)字I/O設(shè)備和隔離電壓輸入模塊。如圖3.3所示：圖3.3.3NISCC-68接線盒其特點(diǎn)有：（1）4個擴(kuò)展插槽用于SCC信號調(diào)理模塊； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）（2）68個螺栓端子，實現(xiàn)簡單的I/O連接；（3）多數(shù)情況下，借助DAQ設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動(見手冊)；（4）I/O接線盒可搭配M系列和E系列DAQ設(shè)備(僅NI-DAQmx)；（5）內(nèi)置冷端補(bǔ)償傳感器，適合低價位的熱電偶測量；（6）通用電路試驗板，用于自定義電路；1.1NI-DAQ安裝NI測試產(chǎn)品包括NI-DAQ驅(qū)動程序，用戶可以通過LabVIEW，Labwindows/CVI等應(yīng)用程序給驅(qū)動發(fā)送諸如采集、顯示和分析等指令，為用戶節(jié)省了編寫底層函數(shù)的時間和麻煩。NI-DAQmx和NI-DAQ(Legacy)不同版本所支持的NI應(yīng)用程序有所不同。NI-DAQ8.5安裝的步驟如下：1.首先安裝應(yīng)用程序LabVIEW，由于條件限制，試驗中安裝LabVIEW8.5。如果有用8.5以前版本編寫的程序最好作備份。2.安裝NI-DAQ8.5，首先插入安裝光盤，它將自動運(yùn)行。NI-DAQ8.5包括幾個驅(qū)動和他們的API-NI-DAQmx，你可根據(jù)自己的設(shè)備情況選擇：安裝程序也會自動檢測安裝在系統(tǒng)里的NI軟件以自動確定支持驅(qū)動和語言支持文件等。3.安裝好采集卡、調(diào)理模塊和接線盒。本文采用的是PC-DAQ方式，安裝PCI設(shè)備時必須按以下步驟：(1)確保關(guān)掉電源，拔出電源插頭。(2)打開電腦機(jī)箱，找到PCI插槽。(3)用手接觸電腦的任何金屬部分以釋放靜電。(4)把PCI設(shè)備(本文是NI-PCI數(shù)據(jù)采集卡)插入PCI插槽。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）(5)把PCI設(shè)備用安裝螺釘固定在電腦背板上。(6)重新裝好機(jī)箱。4.雙擊Measuerment&Automation圖標(biāo)打開MAX，然后DevicesandInterfaces下拉菜單，找到所安裝的設(shè)備，可以找到所安裝的PCI-6221數(shù)據(jù)采集卡，右擊設(shè)備，進(jìn)行自測，若檢測成功則進(jìn)行下一步的操作。5.右擊數(shù)據(jù)采集卡名稱，選擇Properties進(jìn)行數(shù)據(jù)采集卡的配置設(shè)定，可參照使用說明書。6.瀏覽和安裝設(shè)備文檔。文檔包括設(shè)備的支持文件和工具包。7.接著安裝信號調(diào)理和開關(guān)設(shè)備、以及接傳感器和導(dǎo)線。在本文中，只對采集程序進(jìn)行虛擬測試，故這些硬件可適時缺省。8.運(yùn)行測試面板。打開MAX在DevicesandInterfaces選擇TestPanels，打開測試面板界面，通過tabs可逐項選擇測試內(nèi)容。9.新建任務(wù)和配置通道。物理通道是指信號端口，負(fù)責(zé)接受或發(fā)送模擬或數(shù)字信號。而虛擬通道則是設(shè)置的稱謂，包括名字、物理通道、輸入端口連接、信號測試和發(fā)生類型。在NI-DAQ中，虛擬通道的配置可以在任務(wù)中進(jìn)行，也可以獨(dú)立配置。任務(wù)的配置有兩種方法。第一，可以右擊DateNeighborhood選擇CreateNew窗口，在窗口中選擇NI-DAQmxTask，然后點(diǎn)擊Next。第二，也可通過LabVIEW里的DAQ助手來實現(xiàn)，按里面的提示進(jìn)行操作。在新建任務(wù)界面上選擇任務(wù)類型，在界面上可看到有溫度、應(yīng)變等各種參量專門任務(wù)類型，本設(shè)計采集多路信號，而且各路物理信號不盡相同，所以把這些物理信號轉(zhuǎn)為電壓統(tǒng)一采集，所以在這這里選擇電壓采集任務(wù)的類型時，在界面上選擇AnalogInput中的Voltage任務(wù)類型。然后點(diǎn)擊Finish到下一級通道選擇界面，用兩路信號發(fā)生器模擬調(diào)理過的信號輸入采集卡，然后在界面上 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）選擇兩個通道，每個任務(wù)的物理通道號和對應(yīng)一個傳感器輸入信號。1.1DAQmx介紹在LabVIEW中，數(shù)據(jù)采集VI主要位于NIMeasurements子模板，在這個子模板中，又分別有DataAcquisition和DAQmx-DataAcquisition兩個子模板，其中前者是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集VI，后者是數(shù)據(jù)采集DAQmx類型的數(shù)據(jù)采集VI。傳統(tǒng)類型的數(shù)據(jù)采集VI面向單個數(shù)據(jù)采集卡直接采進(jìn)信號的電壓值，其操作對象是單個的數(shù)據(jù)采集卡；而DAQmx類型的數(shù)據(jù)采集VI可以面向多個數(shù)據(jù)采集卡，其操作對象是信號輸入或輸出通道，并且采進(jìn)來的電壓值可以根據(jù)預(yù)先給定的規(guī)則變換成實際的物理量值，如位移、應(yīng)變等。本文采集多路信號，采用DAQmx數(shù)據(jù)采集VI編程。DAQmx其實是NI公司開發(fā)的測量服務(wù)軟件，可以把測量服務(wù)軟件看作是I/O驅(qū)動軟件層，然而它不僅僅是一個驅(qū)動。測量服務(wù)是快速應(yīng)用程序開發(fā)中最為重要的部分之一。這個軟件提供了虛擬儀器軟件和硬件之間的連通性以用于測量和控制。直觀的應(yīng)用程序編程接口(API)、儀器驅(qū)動、配置工具、快速I/O助手和其他包含在所購買的NI硬件中的軟件是它的特色。NI測量與自動化瀏覽器(MAX)和DAQAssistant(DAQ助手)是NI-DAmx測量服務(wù)軟件體現(xiàn)它無限價值的兩個例子。MAX配置工具特性包含配置和測試I/O，以及存儲標(biāo)定、校準(zhǔn)和通道別名信息，這些對于以更短的時間完成首次測量、維護(hù)測試系統(tǒng)和解決測試系統(tǒng)故障是十分重要的。DAQ助手是一個交互式工具，用來快速創(chuàng)建測量應(yīng)用程序，它提供了一個面板，用戶可以在上面輕松配置常用的DAQ參數(shù)，而無需任何編程工作。DAQmx具有很多優(yōu)點(diǎn)，它能更輕松地往DAQAPI中添加新特性、更輕松地添加新設(shè)備、更有效的多線程數(shù)據(jù)采集、提高數(shù)據(jù)采集性能(尤其是單點(diǎn)性能)、更輕松地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。此外，DAQmx將支持NI 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）公司的高性能新硬件產(chǎn)品，包括M系列插入式DAQ設(shè)備，一些最新的USBDAQ設(shè)備，以及數(shù)以百計的傳統(tǒng)NI-DAQ所支持的DAQ設(shè)備。以DAQmx為兼容對象的產(chǎn)品將是采集硬件發(fā)展的方向，NI公司M系列的產(chǎn)品以及以后開發(fā)的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品都將以支持DAQmx為主，對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集VI將逐漸淘汰。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）第一章數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計1.1軟件總體設(shè)計用模塊化的設(shè)計思想，對軟件進(jìn)行功能的劃分，有助把握軟件整體設(shè)計思路，簡化程序結(jié)構(gòu)。本設(shè)計實現(xiàn)的功能主要包括幾個部分：第一是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線采集顯示，第二是對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的處理，第三是對一些主控參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測，第四是對數(shù)據(jù)和波形記錄，第五是對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，第六是對歷史數(shù)據(jù)分析。如圖4.1為軟件的功能模塊圖：圖4.1軟件功能模塊圖1.2主程序1.2.1主程序框架 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）在整個程序構(gòu)架里，主程序負(fù)責(zé)運(yùn)行控制，并協(xié)調(diào)各個功能模塊之間的數(shù)據(jù)通信。主程序分為前面板與后面板。前面板是主程序的操作界面，是直接面向用戶的窗口，其設(shè)計必須簡潔明了，界面友好，功能齊備，能使用戶一目了然地根據(jù)測試的要求輸入?yún)?shù)，并提供可選擇的測試項目進(jìn)行操作，能與用戶良好互動。后面板存放主程序的執(zhí)行代碼，程序的編寫在這里實現(xiàn)，是軟件設(shè)計的主要內(nèi)容。圖4.2是主程序的流程圖，流程的控制依此實現(xiàn)。圖4.2主程序流程圖數(shù)據(jù)的來源是首先由傳感器檢測到的物理信號，經(jīng)由調(diào)理模塊的處理傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡上，經(jīng)過卡內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再由數(shù)據(jù)采集卡和計算機(jī)通信接口送至LabVIEW應(yīng)用程序進(jìn)行處理。所以流程圖中的數(shù)據(jù)是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。當(dāng)主程序啟動時，每次采集到的數(shù)據(jù)都要存入數(shù)據(jù)庫，如果要實時記錄每時每刻的數(shù)據(jù)，那數(shù)據(jù)量將會很龐大，造成后繼的檢索和報表的生成麻煩，從實際的生產(chǎn)角度來說也沒必要。根據(jù)實際情況，主程序設(shè)計了定時采集的辦法，每隔一段時間采集一次，使數(shù)據(jù)符合實際情況。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）1.1.1主程序前面板如圖4.3是主程序的用戶界面。整個界面分為實時采集、歷史數(shù)據(jù)查詢和配置三個選項卡。圖4.3主程序用戶界面實時采集放置在一個TAB控件里，是前面板的主要區(qū)域，它包括三個部分：波形顯示窗口、數(shù)字顯示窗口、儀表窗口、按鈕區(qū)。用戶能夠從波形窗口上的選擇控件選擇顯示的通道，波形窗口顯示該通道的實時采集波形。數(shù)字顯示窗口里放置了物理量參數(shù)的數(shù)據(jù)顯示，一目了然，用戶讀取非常方便。儀表窗口是面板提供的形象化顯示方式，把參數(shù)用傳統(tǒng)儀表的表現(xiàn)形式的顯示使傳統(tǒng)用戶更容易接受。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）圖4.4數(shù)據(jù)查詢界面如圖4.4所示歷史數(shù)據(jù)查詢分析區(qū)也是由TAB控件組成，查詢部分中，用戶通過輸入查詢時間段就可以得出該參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，用一個數(shù)據(jù)表就能顯示出來。顯示查詢的時間、采集的次數(shù)、實時采集到的溫度值和壓力值。參數(shù)設(shè)置區(qū)放置在一個TAB控件里，它包含三個部分的設(shè)置內(nèi)容：采集參數(shù)設(shè)置、監(jiān)測閥值與文件路徑設(shè)置、物理通道設(shè)置。采集參數(shù)設(shè)置的內(nèi)容包括任務(wù)選擇、物理通道選擇、采樣模式選擇、采樣率選擇等的設(shè)置，這些內(nèi)容是關(guān)系到采集結(jié)果正確是首要因素，如果用戶不做設(shè)置則系統(tǒng)采用默認(rèn)值。點(diǎn)擊第二選項是監(jiān)測和文件存儲的設(shè)置內(nèi)容，閥值是主控參數(shù)報警的閥值設(shè)置，在采集過程中需要對一些參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)其超過閥值設(shè)置后報警燈亮，提示用戶注意。如圖4.5所示。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）圖4.5參數(shù)設(shè)置界面1.1.1主程序后面板如圖4.6所示，程序采用順序結(jié)構(gòu)來安排各功能程序的運(yùn)行先后。首先是運(yùn)行采集程序，將采集到的波形進(jìn)行濾波，這放置在第一個順序框。接著運(yùn)行數(shù)據(jù)處理分析程序，對濾波后的波形進(jìn)行處理分析，放置在第二步順序框。將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫和波形文件，這放置在第三個順序框。數(shù)據(jù)庫查詢和波形回放程序放置在第四個順序框。這樣的安排符合程序的采集和控制流程。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）圖4.6主程序圖1.1子程序1.1.1采集子程序在采集子VI中，用戶可以根據(jù)需要進(jìn)行測試選擇的設(shè)置，其內(nèi)容包括：采樣式設(shè)置、采樣率的設(shè)置、采樣點(diǎn)數(shù)的設(shè)置、輸入電壓范圍的設(shè)置、物理通道設(shè)置、任務(wù)選擇等，如圖4.7所示。對于這些設(shè)置做如下的默認(rèn)設(shè)定：在本文中，選擇限點(diǎn)采樣模式，每采集一次，每個通道采集點(diǎn)數(shù)為1000點(diǎn)。采樣率的設(shè)置必須滿足奈奎斯特定理，由于設(shè)計中所檢測的信號大都屬于低頻信號，故采樣率的設(shè)置不宜高，每個通道的采樣率大約等于1kHz即可。輸入電壓范圍暫定于-10V~+10V?？筛鶕?jù)所檢測的參數(shù)數(shù)量設(shè)定通道數(shù)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）圖4.7采集子程序1.1.1查詢子程序在查詢子程序中要實現(xiàn)對采集到的數(shù)據(jù)的查詢功能，輸入查詢的時間段即可查詢出該時間段內(nèi)數(shù)據(jù)庫中存儲的采集數(shù)據(jù)，以表格的形式顯示出來。包括采集編號、該點(diǎn)的時間、溫度值、壓力值。如下圖4.8所示，查詢子程序采用 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）圖4.8查詢子程序1.1.1存儲子程序圖4.9存儲子程序 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）1.1數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)分析和處理程序里包括軟件濾波程序、求樣點(diǎn)平均值程序和越限報警程序等內(nèi)容。1.1.1濾波功能選擇濾波器按能通過的范圍來分可分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器以及其它類型通帶濾波器；按處理信號的性質(zhì)來分有模擬濾波器和數(shù)字濾波器。隨著數(shù)字計算機(jī)的發(fā)展，使數(shù)字濾波器也有了很大的發(fā)展和應(yīng)用，但其基本出發(fā)點(diǎn)仍基于模擬濾波器。數(shù)字濾波器又可以分為有限沖擊響應(yīng)濾波器(FIRDF)和無限沖擊響應(yīng)(IIRDF)兩種類型。1.濾波器的基本參數(shù)描述濾波器性能的參數(shù)有紋波幅度、截止頻率、帶寬、品質(zhì)因素等。紋波幅度是指在一定頻率范圍內(nèi)，實際濾波器的幅頻特性可能呈波紋變化，其波動幅度與幅頻的平均值相比，越小越好，一般應(yīng)小于-3dB，既。截止頻率是幅頻特性值等于所對應(yīng)的頻率稱為濾波器的截止頻率。以為參考值，對應(yīng)于-3dB。若以信號的幅值平方表示信號功率，則所對應(yīng)的點(diǎn)正好是半功率點(diǎn)。上下兩截止頻率之間的頻率范圍稱為濾波器帶寬，或-3dB帶寬。帶寬決定了濾波器分離信號中相鄰頻率成分的能力—頻率分辨力。在測試電路中Q通常用來代表諧振回路的品質(zhì)因數(shù)。在二階振蕩環(huán)節(jié)中，Q值相當(dāng)于諧振點(diǎn)的幅值增益系數(shù)Q=1/2(—阻尼率)。對于帶通濾波器，通常把中心頻率f。和帶寬B之比稱為濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q。例如一個中心頻率為500Hz的濾波器，若其中-3dB帶寬為16Hz，則稱其Q值為50。Q值越大，表明濾波器分辨力越高。濾波器因數(shù) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）是濾波器選擇性的另一種表示方法，是用濾波器幅頻特性的-60dB帶寬與-30dB帶寬的比值()來表示。理想濾波器=1，通常使用的濾波器=1~5。1.數(shù)字濾波器的兩種類型由于經(jīng)過數(shù)字采集卡A/D轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號在程序中的濾波器采用數(shù)字濾波器。前面提到數(shù)字濾波器分為有限沖擊響應(yīng)濾波器(FIR)和無限沖擊響應(yīng)濾波器(IIR)兩種類型，這兩種類型都包含有高通、低通、帶通等子類型。這兩種類型的濾波器無論在性能上還是在設(shè)計方法上都有很大的區(qū)別：IIR濾波器設(shè)計可以直接利用模擬濾波器設(shè)計的成果，如可以通過對模擬低通濾波器進(jìn)行模擬頻率和數(shù)字頻率的變換而得到對應(yīng)濾波特性的數(shù)字低通濾波器，當(dāng)然，兩者之間有一定誤差。模擬濾波器設(shè)計的經(jīng)典方法是用“最佳逼近特性”設(shè)計方法，相應(yīng)的有巴特沃茲濾波器、切比雪夫濾波器、貝塞爾濾波器、橢圓濾波器等濾波器類型。在逼近所需的同一個濾波器特性時，這些濾波器具有不同的頻率特性。FIR濾波器的系統(tǒng)只有零點(diǎn)，因此這一類系統(tǒng)不象IIR系統(tǒng)那樣易取得比較好的通帶與阻帶衰減特性，一般要求系統(tǒng)的單位抽樣響應(yīng)截取的長度要長。FIR濾波器和IIR濾波器相比，與有一些明顯的優(yōu)點(diǎn)：首先，F(xiàn)IR系統(tǒng)總是穩(wěn)定的；其次，F(xiàn)IR系統(tǒng)容易實現(xiàn)線形相位；最后，F(xiàn)IR系統(tǒng)允許設(shè)計多通帶或多阻帶濾波器。后兩項都是IIR不容易實現(xiàn)的。3.三種常見的最佳逼近特性濾波器巴特沃茲、切比雪夫、和貝塞爾三種濾波器是測試工程中應(yīng)用最廣泛也是最經(jīng)典的三種濾波器，分別介紹如下：（1）巴特沃茲濾波器：巴特沃茲濾波器具有最大平坦幅度特性，其幅頻響應(yīng)表達(dá)式為：(4-1) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）巴特沃茲濾波器的幅頻特性有以下幾個特點(diǎn)：a.取得最大值，=1；b.，即衰減特性為-3dB，稱為低通濾波器的截止頻率；c.n值越大，幅頻特性曲線越接近理想特性曲線，在()1(阻帶范圍)時，n增大，則增大，越趨向于零值，衰減越快。（2）切比雪夫濾波器：切比雪夫濾波器也是從幅頻特性方面提出逼近要求的，其幅頻響應(yīng)表達(dá)式為：(4-2)上式中是決定通帶波紋大小的系數(shù)；是第一類切比雪夫多項式。切比雪夫濾波器具有以下的優(yōu)點(diǎn)：a.在()<1為通帶，()>1為阻帶。與巴特沃茲逼近特性相比，這種特性雖然在通帶內(nèi)有起伏，但同樣n值在進(jìn)入阻帶后衰減陡峭，更接近理想情況；b.在截止頻率處，其衰減不一定是下降3dB，而是按來計算；c.值越小，通帶起伏越小，截止頻率點(diǎn)衰減的分貝值也越小，但進(jìn)入阻帶后衰減特性變化慢。（3）貝賽爾濾波器：貝塞爾濾波器又稱為最平時延或恒時延濾波器。其相移和頻率成正比，既時移值對所有頻率為一常數(shù)，其關(guān)系式為：(4-3)即信號經(jīng)過貝塞爾濾波器后相移近似于線性，在的頻率范圍內(nèi)，時延 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）。階梯數(shù)n值增加時，近似程度也隨之改善。通過以上三種濾波器的對比我們可知：在不允許通帶內(nèi)有紋波的情況下，巴特沃茲型更可??；從相頻特性來看，巴特沃茲型要優(yōu)于切比雪夫型；比較巴特沃茲濾波器和貝塞爾濾波器，后者具有更好的線形相位特性，但由于它的幅頻特性欠佳，往往限制了它的使用。1.1.1調(diào)用數(shù)字濾波器子程序的幾個基本問題在LabVIEW直接現(xiàn)成的數(shù)字濾波器子程序調(diào)用，減少了自己設(shè)計所帶來的麻煩。但在調(diào)用的濾波器時，還需注意幾個問題：（1）調(diào)用時的參數(shù)設(shè)置工程上常用的有巴特沃茲、切比雪夫、貝塞爾等數(shù)字濾波器，它們都是借助于已相當(dāng)成熟的同名模擬濾波器而設(shè)計的，因此有類同的特性參數(shù)。a.濾波器的類型選擇首先要選擇濾波器的通過頻帶類型，即在低通、高通、帶通或帶阻濾波器中選擇一個類型；其次要選擇有限沖擊響應(yīng)濾波器還是無限沖擊響應(yīng)濾波器，因為這兩者涉及到完全不同的設(shè)計模班板和參數(shù)；如果先則無限沖擊響應(yīng)濾波器，最后還要選擇那種最佳特性逼近方式實現(xiàn)濾波特性，即在巴特沃茲、切比雪夫和貝塞爾等類型中選擇一個。以上的選擇都是單選，選擇的依據(jù)是濾波器的類型和滿足測試的要求。b.截止頻率的確定對低通濾波只需確定上截止頻率，高同濾波只需確定下截止頻率；對帶通及帶阻濾波應(yīng)確定上、下截止頻率。c.采樣頻率設(shè)定 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）一般軟件中數(shù)字濾波器模板中的頻率都是歸一化的頻率，歸一化的頻率通過采樣頻率這一參數(shù)和實際頻率對應(yīng)起來。因此，除非實際輸入信號的采樣頻率是1，都要對數(shù)字濾波器設(shè)定一個采樣頻率參數(shù)。這個參數(shù)很重要，設(shè)置不對濾波結(jié)果不正確。對各種類型濾波，采樣頻率均應(yīng)設(shè)置成濾波器輸入信號的采樣頻率。d.濾波器的階數(shù)濾波器的階數(shù)越高，其幅頻特性曲線過渡帶衰減越快。e.紋波幅度切比雪夫數(shù)字濾波器通帶段幅頻特性呈波紋狀，需此參數(shù)控制紋波幅度，一般取0.1dB。巴特沃茲和貝塞爾濾波器通帶段幅頻特性曲線較平坦，不需此參數(shù)。（2）濾波過程的時間響應(yīng)輸入信號經(jīng)過數(shù)字濾波器，相當(dāng)于輸入信號和數(shù)字濾波器的單位抽樣進(jìn)行卷積運(yùn)算，從運(yùn)算的時間零點(diǎn)到獲得正確的濾波結(jié)果，中間會有一個過渡過程，需要一定的響應(yīng)時間。在后續(xù)處理時應(yīng)該忽略這一段開始的濾波。（3）A/D前的抗混濾波器A/D轉(zhuǎn)換獲得數(shù)字信號時，若采樣頻率未滿足采樣定理，會產(chǎn)生頻域混疊，這時信號中頻率大于l/2采樣頻率的高頻成分已經(jīng)混進(jìn)數(shù)字信號的低頻段。數(shù)字濾波器是不可能將這些混在一起的頻率成分再分離的，因此數(shù)字濾波并不能完全取代A/D轉(zhuǎn)換之前的模擬抗混濾波。1.1.1濾波器的選用根據(jù)以上對數(shù)字濾波器的特性了解，結(jié)合本文所要采集的信號特點(diǎn)，我們可以做出相應(yīng)的選擇。第一，由于所采集的信號都屬于低頻信號，選擇低通作為濾波器的通過頻帶。第二，具體的數(shù)字濾波器類型，選擇數(shù)字IIR濾波器，這考慮到IIR濾波器直接利用模擬濾波器的設(shè)計成果，能有效地對低頻信號進(jìn)行濾波，而且對多通道采集的濾波能方便的進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置，能得到比較良好低通濾波效果。第三，對比三中最佳逼近特性方式的特點(diǎn)，我們選擇巴特沃茲型來實現(xiàn)濾波。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）1.1.1越限報警在采集過程中對采集參數(shù)：溫度、壓力有一定的要求。因此在子VI中預(yù)設(shè)了溫度和壓力的監(jiān)測對象，每個對象都有兩個報警指示燈，當(dāng)參數(shù)處于正常范圍時燈暗，超出上限值時，上限報警燈亮；低于下限值時，下限報警燈亮，起提示作用。1.2LabVIEW數(shù)據(jù)庫1.2.1LabVIEW中數(shù)據(jù)庫的訪問現(xiàn)今，數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的比較成熟了，著名的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有SQLServer、Oracle、DB2、SybaseASE、VisualForPro、MicrosoftAccess等。在LabVIEW中訪問數(shù)據(jù)庫的幾種方式：(1)利用NI公司的附加工具包中的數(shù)據(jù)庫接口工具包LabVIEWSQLToolkit進(jìn)行數(shù)據(jù)庫訪問。該工具包集成了一系列的高級功能模塊，這些模塊封裝了大多數(shù)的數(shù)據(jù)庫操作和一些高級的數(shù)據(jù)庫訪問功能。它的優(yōu)點(diǎn)是易于理解，操作簡單，用戶可以不學(xué)習(xí)SQL語法。缺點(diǎn)是需要另外購買且價格昂貴，無疑會增加系統(tǒng)成本。(2)利用LabVIEW的ActiveX功能，調(diào)用MicrosoftADO對象，利用SQL語言實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的訪問。使用這種方法需要用戶對MicrosoftADO以及SQL語言有較深的了解。(3)通過第三方開發(fā)的免費(fèi)工具包LabSQL訪問。LabSQL利用MicrosoftADO以及SQL語言來完成數(shù)據(jù)庫訪問，將復(fù)雜的底層ADO及SQL操作封裝成一系列的LabSQLVIs，簡單易用。(4)通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫DLL(DynamicLinkLibrary)訪問。先利用其它語言如VisualC++編寫DLL，再利用LabVIEW的調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點(diǎn)CLFN(CallingLi-braryFunctionNode)調(diào)用此DLL訪問數(shù)據(jù)庫。但這種方法需要從底層進(jìn)行復(fù)雜的編程才能實現(xiàn)，對非專業(yè)編程人員來講是不現(xiàn)實的。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）(5)利用中間文件存取數(shù)據(jù)。先將數(shù)據(jù)存入文件之中，待測量結(jié)束后再用專門的工具將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫之中。這種方法需要磁盤文件作為中介，而且不具有實時性，不方便使用。實際應(yīng)用中，前三種方法使用最為廣泛。1.1.1利用ADO技術(shù)訪問數(shù)據(jù)庫1．ADO技術(shù)介紹ADO技術(shù)是基于Microsoft為最新的數(shù)據(jù)庫訪問接口技術(shù)一致數(shù)據(jù)訪問(universaldataacecss，UDA)設(shè)計的應(yīng)用層接口。OLEDB接口是系統(tǒng)級的變成接口，是一致數(shù)據(jù)訪問技術(shù)的核心，它建立了數(shù)據(jù)訪問的標(biāo)準(zhǔn)接口。ADO位于OLEDB的上層，包括了OLEDB的許多功能函數(shù)。ADO設(shè)計是一種極簡單的格式，通過ODBC的方法同數(shù)據(jù)庫接口，可以使用任何一種ODBC數(shù)據(jù)源，即不止適合于SQLSevrer、Oraele、Aecess等數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序，也適合于Exeel表格、文本文件、圖形文件和無格式的數(shù)據(jù)文件。ADO對OLEDB的接口進(jìn)行了封裝，定義了ADO對象。ADO技術(shù)仍然基于OLEDB的訪問接口，是面向?qū)ο蟮腛LEDB技術(shù)。由于OLEDB技術(shù)屬于訪問數(shù)據(jù)庫中的底層借口，使用OLEDB技術(shù)開發(fā)應(yīng)用程序需要編寫大量代碼，而ADO技術(shù)則繼承了OLEDB技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時又使程序開發(fā)得到簡化。應(yīng)用程序即可以通過ADO訪問數(shù)據(jù)，也可以直接通過OLEDB訪問數(shù)據(jù)，而ADO則通過OLEDB訪問底層數(shù)據(jù)。OLEDB分成兩部分，一部分由數(shù)據(jù)提供者實現(xiàn)，包括一些基本功能，如獲取數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)、添加數(shù)據(jù)項等；另一部分由系統(tǒng)提供，包括一些高級服務(wù)，如游標(biāo)功能、分布式查詢等。OLEDB定義了一組COM接口，封裝了各種數(shù)據(jù)系統(tǒng)的訪問操作，為數(shù)據(jù)的使用方法提供建立了標(biāo)準(zhǔn)。ADO是OLEDB的應(yīng)用層接口，它通過OLEDB提供的COM接口訪問數(shù)據(jù)庫，并可以處理各種OLEDB支持的數(shù)據(jù)源，包括關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫電子郵件多媒體數(shù)據(jù)等等。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）2．ADO模型主要的包含對象(1)Connection對象：用來建立并維護(hù)與一個數(shù)據(jù)庫的連接。在打開數(shù)據(jù)庫之前，需要用一些連接信息來培植Connection對象，包括數(shù)據(jù)庫位置、用戶ID及口令。若所有的信息培植都正確，Connection對象將調(diào)用Open成員函數(shù)來打開連接，一旦Connection超出范圍，連接將自動關(guān)閉；也可以通過調(diào)用Connection對象的Close成員函數(shù)來關(guān)閉該連接。(2)Error對象：當(dāng)數(shù)據(jù)庫放生錯誤時，來自數(shù)據(jù)庫的錯誤信息被放到ADOError對象中Error對象中的錯誤信息是數(shù)據(jù)庫的錯誤信息而不是ADO的錯誤信息。(3)Command對象：用于在數(shù)據(jù)庫中執(zhí)行命令?？梢允褂眠@個對象來運(yùn)行SQL語句，通過它提供的方法執(zhí)行針對數(shù)據(jù)源的有關(guān)操作，比如查詢、修改等。(4)Pararneter對象：用于傳遞變量，或者調(diào)用存儲過程以及進(jìn)行參數(shù)化過程的查詢。這些功能必須附在一個Comrnand對象中一起來完成。(5)Recordset對象：包含數(shù)據(jù)庫的一個記錄集。該記錄集是一條命令被送入數(shù)據(jù)庫后所返回的一組記錄?？梢栽赗ecordset對象中定位，也可以通過與Recordset相關(guān)聯(lián)的Field對象訪問Recordset每條記錄中的字段，然后使用Recordset對象來更新數(shù)據(jù)庫。此外，還可以給Recordset插入新記錄，或者刪除記錄并使這些更改反映到數(shù)據(jù)庫中。(6)Field對象：表示Recordset中的一個列除了以上對象外，ADO還包含集合對象，即由Error、Parameter和Field對象等組合成的對象。ADO的典型應(yīng)用過程是使用Connection對象建立與數(shù)據(jù)源的連接，然后用一個Command對象給出對數(shù)據(jù)庫操作的命令。比如查詢或者更新數(shù)據(jù)等，而Recordset用于結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)或者瀏覽等操作。Command命令所使用的語言與底層所對應(yīng)的OLEDB數(shù)據(jù)源有關(guān)。不同的數(shù)據(jù)源可以使用不同的命令語言，對于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，通常使用SQL作為命令語言。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）3．LabVIEW中對ADO的調(diào)用ADO對象在LabVIEW中是以ActiveX對象的形式提供的。LabVIEW自4.1版本就引入了支持ActiveX自動控制的功能模塊，在5.1版本之后支持客戶和服務(wù)器雙方，即雖然程序是在雙方各自獨(dú)立存在，但它們的信息是共享的。這種信息共享是通過客戶端使用由服務(wù)器端發(fā)布的ActiveX控件來實現(xiàn)的。ActiveX對象的打開和關(guān)閉是通過打開自動化節(jié)點(diǎn)(AutomationOpen)和關(guān)閉自動化節(jié)點(diǎn)(CloseReference)來實現(xiàn)的，屬性的設(shè)置和獲取則通過屬性節(jié)點(diǎn)(PropertyNode)進(jìn)行，而調(diào)用節(jié)點(diǎn)(InvokeNode)用于對象方法的調(diào)用。其中關(guān)鍵的是第利用“屬性”和“方法”的設(shè)置才能成功地實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問。1.1Access數(shù)據(jù)庫MicrosoftAccess是在Windows環(huán)境下非常流行的桌面型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它作為MicrosoftOffice組件之一，安裝和使用都非常方便，并且支持SQL語言，所以本文將基于Access來實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫操作。1.1.1在Access中建立一個數(shù)據(jù)庫建立一個名為gotData.mdb的數(shù)據(jù)庫文件，如圖4.10所示 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）圖4.10創(chuàng)建Access數(shù)據(jù)庫1.1.1建立與數(shù)據(jù)庫的連接利用LabVIEW數(shù)據(jù)庫工具包操作數(shù)據(jù)之前，需要先連接數(shù)據(jù)庫，這就像操作文件之前，需要先打開文件一樣。連接數(shù)據(jù)庫有兩種方法：1.利用DSN連接數(shù)據(jù)庫LabVIEW數(shù)據(jù)庫工具包基于ODBC技術(shù)，ODBC(OpenDatabaseConnectivity，開放數(shù)據(jù)庫互連)是微軟公司開放服務(wù)結(jié)構(gòu)(WOSA，WindowsOpenServicesArchitecture)中有關(guān)數(shù)據(jù)的一個組成部分，它建立了一組規(guī)范，并提供了一組對數(shù)據(jù)庫訪問的標(biāo)準(zhǔn)API（應(yīng)用程序編程接口）。這些API利用SQL來完成其大部分任務(wù)。ODBC本身也提供了對SQL語言的支持，用戶可以直接將SQL語句送給ODBC。2.利用UDL連接數(shù)據(jù)庫Microsoft設(shè)計的ODBC標(biāo)準(zhǔn)只能訪問關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，對非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫則無能為力。為解決這個問題，Microsoft還提供了另一種技術(shù)：Active數(shù)據(jù)對象ADO（ActiveXDataObjects）技術(shù)。ADO是Microsoft提出的應(yīng)用程序接口（API）用以實現(xiàn)訪問關(guān)系或非關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。ADO使用通用數(shù)據(jù)連接UDL(UniversalDataLink)來獲得數(shù)據(jù)庫信息以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫連接。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）第一章系統(tǒng)調(diào)試1.1調(diào)試方法為了簡化調(diào)試程序，采用信號發(fā)生器作為模擬采集信號，其輸出的電壓信號可以直接通入數(shù)據(jù)采集卡。信號發(fā)生器有多種波形發(fā)生功能，采用正弦信號、三角波信號、方波號作為模擬輸入信號，對系統(tǒng)進(jìn)行測試。1.2調(diào)試過程1.2.1檢查采集是否正常將所采集的兩路信號分別設(shè)為溫度和壓力信號，調(diào)試具體步驟為首先設(shè)置采集參數(shù)。按下采集按扭，觀察波形顯示窗口、數(shù)值顯示及儀表區(qū)，看相應(yīng)的控件是否有響應(yīng)。其次對輸入的信號進(jìn)行幅值和頻率調(diào)節(jié)變換，與此同時觀察波形的變化。第三，改變采集參數(shù)設(shè)置，如采樣率變小可能會導(dǎo)致采集波形失真等，看波形是否和估計的情形大致相同。經(jīng)過調(diào)試后查找問題出現(xiàn)所在。如圖5.1、圖5.2和圖5.3分別為測試采集得到的正弦、三角、方波波形顯示。圖5.1模擬信號的正弦采集波形圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）圖5.2模擬信號的方波采集波形圖圖5.3模擬信號的三角波采集波形圖1.1.1檢查數(shù)據(jù)庫建表、記錄和查詢功能在數(shù)據(jù)查詢控件里輸入查詢時間段，點(diǎn)擊查詢按鈕，這時表中會顯示查詢時間段內(nèi)的采集數(shù)據(jù)，說明此項功能正常。圖5.4為查詢到溫度所得的數(shù)據(jù)： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）圖5.4查詢功能顯示1.1.1檢查參數(shù)設(shè)置和存儲設(shè)置功能改變采集或保存的速率，然后查詢所得的采集數(shù)，如果采集、保存數(shù)據(jù)的時間與設(shè)置的一致，就說明該項功能正常。在參數(shù)設(shè)置控件里改變采樣率、物理通道、數(shù)據(jù)存儲表的選擇，通過查詢功能可發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)改變，即可說明該項功能正常。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）總結(jié)采用PCI-DAQ方案的虛擬儀器采集技術(shù)，克服了傳統(tǒng)采集方式的弊端，使得采集數(shù)據(jù)變得簡單而靈活。本文按照以虛擬儀器采集為系統(tǒng)的構(gòu)建思路，根據(jù)煮糖的實際要求和基本原理，給出了采集系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計思路，著重解決采集軟件的開發(fā)問題。經(jīng)過對采集軟件的測試主要實現(xiàn)以下功能：1.數(shù)據(jù)的在線采集。用戶只要進(jìn)行簡單的采樣設(shè)置就可以輕松地得到采集對象的各項參數(shù)數(shù)據(jù)，采集界面簡潔方便。2.數(shù)據(jù)的處理和監(jiān)測。軟件通過對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理，并對其中主要的控制參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測和報警。3.通過虛擬儀器軟件與數(shù)據(jù)庫的接口，將采集得到的數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫，以備用戶查閱和分析。4.軟件通過數(shù)據(jù)庫的調(diào)用能對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出對用戶有用的信息。設(shè)計初衷是希望得到一個功能相對完善、界面操作簡潔簡單的采集系統(tǒng)，根據(jù)以上功能的實現(xiàn)，這樣一個采集系統(tǒng)可以基本達(dá)到要求，更重要的是，它使用方便，響應(yīng)更快捷和組建更靈活。由于工程經(jīng)驗不夠充分，許多知識學(xué)得不是很扎實，有些地方并沒有進(jìn)行更專業(yè)的考慮，比如傳感器的可靠性因素等問題、數(shù)據(jù)的復(fù)雜處理等。另外采集系統(tǒng)只是系統(tǒng)的一部分，對于實現(xiàn)虛擬儀器技術(shù)自動控制還有一定的距離，這涉及到更多的知識領(lǐng)域，需要更深入的研究。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）參考文獻(xiàn)1．童剛．虛擬儀器使用編程技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20072．吳金才，楊永武，張辛．基于DAQ的虛擬儀器小型數(shù)據(jù)庫開發(fā)[J]，20063．盧玉州．基于虛擬儀器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[D]，2007（2）4．美國國家儀器有限公司．?dāng)?shù)據(jù)采集DAQ基礎(chǔ)[J]，20085．吳艮霞，李國陽，韋?。甃abVIEW下基于普通數(shù)據(jù)采集卡的DAQ系統(tǒng)的實現(xiàn)[J]，20076．裴鋒，汪翠英，張正華．虛擬儀器的數(shù)據(jù)采集方案探討[J]，20077．戴新．?dāng)?shù)據(jù)采集卡在LabVIEW中的驅(qū)動方法[D]，2006（5）8．劉君華．虛擬儀器圖形化編程語言LabVIEW教程[M]．超星數(shù)字圖書館9．秦樹人．虛擬儀器[M]．高等教育出版社10．鄧焱，王磊．測試技術(shù)與儀器應(yīng)用[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200411．方佩敏．新編傳感器原理·應(yīng)用·電路詳解[M]．北京:電子工業(yè)出版社，1995．412．楊樂平，李海濤，肖相生等．LabVIEW程序設(shè)計與應(yīng)用[M]．北京：電子工業(yè)出版社13．黃繼昌．傳感器工作原理及應(yīng)用電路[M]．北京:人民郵電出版社，1998．214．裴峰，汪翠英，張正華．虛擬儀器的數(shù)據(jù)采集方案探討[D]，2005（3）15．劉迎春，葉湘濱．感器原理設(shè)計與應(yīng)用[M]．長沙：國防科技大學(xué)出版社，199716．魏海燕，楊建新．于LabVIEW的虛擬儀器開發(fā)[J]．北京：電子工業(yè)出版社，199817．尹仁平，劉剛，汪立新．LabVIEW中的數(shù)據(jù)庫訪問[J]．電子測量技術(shù)，2006，29(3)18．羅文輝．LabVIEW中的數(shù)據(jù)庫訪問[J]．武漢理工大學(xué)學(xué)報，2006，28(3)19．劉志斌，吳建軍，孟宏．基于ADO技術(shù)的LabVIEW訪問數(shù)據(jù)庫的方法[J]．國外電子測量技術(shù)，2003 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）附錄A：程序前面板 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）附錄B：程序總圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）致謝本文是左鴻飛老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。在課題研究的關(guān)鍵時候給予我?guī)椭驼_的思路指引，使我能夠順利解決各種問題，導(dǎo)師那淵博的學(xué)識和認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度深刻的影響著我，讓我收益匪淺。正是導(dǎo)師的教導(dǎo)和嚴(yán)謹(jǐn)指導(dǎo)，我才能順利完成論文和設(shè)計工作，在這里我向恩師致以誠摯的敬意和衷心的感謝。在此我也要感謝在設(shè)計中給予我無私幫助的所有同學(xué)和老師，沒有他們的支持和鼓勵，我不可能順利的完成設(shè)計，他們的無私幫助讓我銘記于心。在這個時候我想起了我的家人，是他們鼓勵著我不斷進(jìn)取，特別是我的父親不斷的給予我信心和幫助，使我順利完全學(xué)業(yè)。再次感謝所有幫助過我的人們，謝謝你們!