基于labview的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計

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1、摘要：基于虛擬儀器技術，利用LabVIEW軟件設計開發(fā)了溫度測量系統(tǒng)，詳細闡述了系統(tǒng)的軟硬件設計方法。該系統(tǒng)可改善工作條件、降低成本，提高效率。關鍵詞：虛擬儀器;LabVIEW;溫度測量Abstract:ByuseofLabVIEWsoftware,thetemperaturemeasuringsystembasedonvirtualinstrumenttechniqueisdesigned.Thepaperintroducedthedesignofsoftwareandhardwareindetail.Itcanbeimproveworkcondition,

2、lowerthecost,andraisetheefficacy.KeyWords:VirtualInstrument;LabVIEW;temperaturemeasuring0引言　　溫度是工業(yè)生產(chǎn)和科學研究實驗中的一個非常重要的參數(shù)，物體的許多物理現(xiàn)象和化學性質(zhì)都與溫度有關，許多生產(chǎn)過程都是在一定溫度范圍內(nèi)進行的，需要測量溫度和控制溫度的場合極其廣泛。目前的溫度測量控制系統(tǒng)常采用單片機控制，該技術應用十分廣泛，但其編程復雜，控制不穩(wěn)定，系統(tǒng)的精度不高。而利用虛擬儀器技術開發(fā)和設計的溫度測量系統(tǒng)，采用普通PC機為主機，利用圖形化可視測試軟件LabVIEW為軟

3、件開發(fā)平臺，來監(jiān)測溫度變化情況，采集數(shù)據(jù)并進行處理、存儲、顯示等。設備成本低，使用方便靈活，適用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和教學。1虛擬儀器技術與LabVIEW簡介　　虛擬技術、計算機通信技術與網(wǎng)絡技術是信息技術三大核心技術，其中虛擬儀器是虛擬技術的一個重要組成部分。虛擬儀器（VirtualInstrument,簡稱VI）是突破傳統(tǒng)儀器概念的最新一代測量儀器，它利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件，由用戶自己定義來完成各種測試、測量和控制的應用。其本質(zhì)特征是：“軟件就是儀器”。它是基于計算機的軟硬件測試平臺，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、頻譜

4、分析儀等;可集成于自動控制、工業(yè)控制系統(tǒng);可自由構建成專有儀器系統(tǒng)。虛擬儀器技術具有性能高、擴展性強、開發(fā)時間少和出色的集成四大優(yōu)勢，使其成為現(xiàn)代測控技術的發(fā)展趨勢?！　abVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench實驗室虛擬儀器工程平臺）是一個程序開發(fā)環(huán)境。它使用圖形化編程語言G在流程圖中創(chuàng)建源程序，而非使用基于文本的語言來產(chǎn)生源程序代碼。LabVIEW還整合了諸如滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485以及數(shù)據(jù)采集卡等硬件通訊的全部功能。內(nèi)置了便于TCP/IP、ActiveX等軟件標準

5、的庫函數(shù)。LabVIEW程序被稱為虛擬儀器（VIs），是因為它們的外觀和操作能模仿實際的儀器。即使用戶沒有多少編程經(jīng)驗，同樣也能利用LabVIEW來開發(fā)自己的應用程序。2系統(tǒng)方案設計　　虛擬儀器測溫系統(tǒng)是用虛擬儀器技術改造傳統(tǒng)的測溫儀，使其具有更強大的功能。系統(tǒng)框架如圖1所示，儀器系統(tǒng)通過前端感溫裝置的傳感元件，將被測對象的溫度轉換為電壓或電流等模擬信號，經(jīng)信號調(diào)理電路進行功率放大、濾波等處理后，變換為可被數(shù)據(jù)采集卡采集的標準電壓信號。在數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)將模擬信號轉換為數(shù)字信號，并在數(shù)據(jù)采集指令下將其送入計算機總線，在PC機內(nèi)利用已經(jīng)安裝的虛擬儀器軟件對采集的數(shù)據(jù)

6、進行所需的各種處理。圖1溫度測量系統(tǒng)原理框圖　　基于虛擬儀器技術的測溫系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分構成?！　?.1硬件系統(tǒng)設計　　硬件系統(tǒng)由前端感溫裝置（溫度傳感器）、數(shù)據(jù)采集卡、PC機系統(tǒng)等組成，主要實現(xiàn)溫度信號采集、轉化、處理等功能。圖2測溫系統(tǒng)硬件電路原理圖　　本系統(tǒng)前端感溫裝置采用熱敏電阻，熱敏電阻RT1與R1串聯(lián)分壓，電路輸出電壓與溫度成正比。傳感器通常輸出的信號較小，必須采用合適的信號調(diào)理電路（如放大），盡量減小量化誤差。當溫度變大時，熱敏電阻RT1電阻變小，在分壓點產(chǎn)生一線性電壓，經(jīng)電壓跟隨器保持后，經(jīng)過LM324進行一級和二級放大，輸出一個正向、與

7、溫度變化大小成正比的線性電壓。測量電路輸出的模擬電壓送入數(shù)據(jù)采集卡，轉化為數(shù)字信號再輸入PC機?！　?.2軟件系統(tǒng)設計　　軟件部分主要是對數(shù)據(jù)進行后續(xù)處理、報警、顯示等功能，具體實現(xiàn)采集卡參數(shù)設定、數(shù)據(jù)標定、實時顯示、溫限設定及報警和人機交互等功能?！　。?）傳感器的標定　　傳感器的標定是通過實驗以建立傳感器輸入量與輸出量之間的關系。標定是儀器儀表在設計完成后，正式使用前必須要經(jīng)過的一道校驗程序。對于虛擬溫度測量系統(tǒng)而言，標定就是為了獲得電壓和被測物體溫度的函數(shù)關系，以便通過電壓計算出溫度?！　崦綦娮杈哂徐`敏度高、體積小、重量輕、使用壽命長，適于遠距離測量等

8、優(yōu)點，但其非線性誤差較大，穩(wěn)定性稍差，