基于虛擬儀器技術(shù)的果園生態(tài)環(huán)境課程設(shè)計報告

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1、課程設(shè)計說明書（2011/2012學(xué)年第1學(xué)期）課程名稱：智能儀表課程設(shè)計題目：果園生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)專業(yè)班級：自動化三班學(xué)生姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：設(shè)計周數(shù)：2周設(shè)計成績：2012年1月5日7目錄一、概述2二、方案設(shè)計2三、程序設(shè)計23.1系統(tǒng)初始化33.2數(shù)據(jù)采集33.3采集結(jié)束4四、前面板設(shè)計4五、運行結(jié)果6六、課程設(shè)計總結(jié)6七、參考文獻(xiàn)77一、概述隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，虛擬儀器正逐漸成為測試領(lǐng)域的發(fā)展方向。虛擬儀器是指在通用的計算機(jī)平臺上，用戶根據(jù)自己的需求定義和設(shè)計具有測試功能的儀器系統(tǒng)，即虛擬儀

2、器是由用戶利用一些基本硬件及軟件編程技術(shù)組成的各種各樣的儀器系統(tǒng)。虛擬儀器的三大主要功能是：數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)測試和分析；結(jié)果輸出顯示。虛擬儀器的研究中涉及的基礎(chǔ)理論主要有計算機(jī)數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號處理。目前在這一領(lǐng)域內(nèi)，使用較為廣泛的計算機(jī)語言就是美國NI公司的LABVIEW。LabVIEW是基于通用PC建立的可編程儀器及儀器系統(tǒng)，就是在以通用計算機(jī)為核心的硬件平臺上，由用戶設(shè)計定義、具有虛擬前面板、測試功能由測試軟件實現(xiàn)的一種計算機(jī)儀器系統(tǒng)。作為一種以計算機(jī)軟件為核心的新型儀器系統(tǒng)，虛擬儀器具有功能強、測

3、試精度高、測試速度快、自動化程度高、人機(jī)界面優(yōu)異、靈活性強等優(yōu)點，通常被認(rèn)為是第三代自動測試系統(tǒng)的同義語。使用虛擬儀器系統(tǒng)可以避免儀器編程過程中的大量重復(fù)性勞動，從而大大縮短復(fù)雜程序的開發(fā)時間，并且客戶可以用不同的模塊來構(gòu)造自己的虛擬儀器系統(tǒng)，選擇統(tǒng)一的測試策略。通過LabVIEW軟件實現(xiàn)虛擬溫度測量系統(tǒng)，改善了工作條件，提高了精度，節(jié)約了時間，降低了成本。該系統(tǒng)的擴(kuò)展性很強，可進(jìn)一步擴(kuò)充其功能。二、方案設(shè)計溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計方案如下為：1.由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器（0～1）產(chǎn)生的20到40之間的隨機(jī)數(shù)，作為采集的

4、攝氏溫度數(shù)據(jù)。2.用戶可以有華氏和攝氏兩種顯示模式，并通過波形圖顯示。3.用戶可以設(shè)置溫度上限溫度，溫度超過上限值時，報警燈亮。4.用戶可以設(shè)置溫度下限溫度，溫度低于下限值時，綠色指示燈亮。5.系統(tǒng)開始采集數(shù)據(jù)前，要對系統(tǒng)清零，進(jìn)行初始化設(shè)置。6.采集系統(tǒng)過程中，用戶若單擊“暫停”按鈕則系統(tǒng)暫停，且會彈出對話框“系統(tǒng)處于暫停狀態(tài)”表示暫停采集。三、程序設(shè)計溫度監(jiān)測系統(tǒng)的程序框圖如圖3-1所示，框圖的最外層是一個平鋪循環(huán)結(jié)構(gòu)。7圖3-1溫度檢測系統(tǒng)程序框圖圖3-2系統(tǒng)登陸程序3.1系統(tǒng)初始化通過對相應(yīng)輸入

5、文本框進(jìn)行極限輸入實現(xiàn)初始化設(shè)置。值得注意的是，初始化過程中用到的局部變量都是寫入型的。3.2數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集部分程序圖如圖3-1所示，最外層是一個for循環(huán)結(jié)構(gòu)框，通過循環(huán)執(zhí)行25次來實現(xiàn)溫度的采集。圖中包括六部分內(nèi)容：7（1）溫度的顯示，通過數(shù)值運算將0-1內(nèi)的隨機(jī)數(shù)轉(zhuǎn)換為攝氏溫度值，再分別將其通過顯示控件顯示；（2）設(shè)置上限溫度為35oC，溫度超過35oC時，高溫報警燈亮。（3）設(shè)置下限溫度為22oC，溫度低于22oC時，低溫警告指示燈亮；（4）波形顯示，構(gòu)建一個一維數(shù)組，通過數(shù)組數(shù)據(jù)來控制波形的

6、顯示；（5）暫?？刂疲ㄟ^將“暫停”按鈕連接到一個條件框圖上來實現(xiàn)控制；（6）數(shù)據(jù)采樣間隔，通過一個等待函數(shù)實現(xiàn)0.1s的采樣間隔。3.3采集結(jié)束如圖3-1程序框圖的最右邊，數(shù)據(jù)采集完畢后，輸出波形改變。四、前面板設(shè)計前面板設(shè)計及運行結(jié)果如圖4-1所示。圖4-1系統(tǒng)登錄界面7圖4-2溫度檢測實時監(jiān)控前面板界面圖4-3溫度檢測系統(tǒng)曲線前面板界面7五、運行結(jié)果（1）波形圖圖5-1實時曲線波形顯示六、課程設(shè)計總結(jié)通過這次溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計，我對虛擬儀器的應(yīng)用及Labview的掌握程度又上升了一個臺階。這次課程

7、設(shè)計，是我們對本學(xué)期這門課程所學(xué)知識的綜合運用，把我們在本學(xué)期學(xué)的理論提高到實踐的高度。不僅鍛煉了自己動手實踐操作的能力，而且學(xué)到了很多書本上學(xué)不到的東西，使實踐與實際結(jié)合起來，達(dá)到能力的綜合提高。在整個設(shè)計中我們學(xué)會了在復(fù)雜的問題面前怎樣去分析，找到問題的關(guān)鍵所在，而且認(rèn)識到這種能力的重要性。在此過程中，我也增加了學(xué)習(xí)的興趣，對自己成果的成就感必須在經(jīng)歷汗水后才能體會到。在這次課程設(shè)計中，如果一個人做會遇到很多困難，很難完成什么，也讓我明白了團(tuán)隊的精神的重要性，只有大家分工協(xié)作，互相幫助，才能做出理想

8、的成果。這次設(shè)計也暴露出了我們的許多不足之處，理論聯(lián)系實際的能力不夠，我們還是缺乏工程實踐的能力，這需要我們在以后的學(xué)習(xí)工作中多留心，積累經(jīng)驗。7七、參考文獻(xiàn)[1]侯國屏,王坤.Labview7.1編程與虛擬儀器設(shè)計.清華大學(xué)出版社,2002[2]楊樂平.LabVIEW程序設(shè)計與應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2001[3]張凱等.LabVIEW虛擬儀器工程設(shè)計與開發(fā).國防工業(yè)出版社,2004[4]張凱，郭棟.虛擬儀器工程設(shè)計與開發(fā).國防工業(yè)出