智能儀器與儀表綜合設(shè)計(jì)（一）：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理

智能儀器儀表集成設(shè)計(jì)班： 姓名： 學(xué)生證： 指導(dǎo)教師：張立新 馮璐玉靜 寫作日期：2013年6月7日 摘要 虛擬儀器是儀器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、總線技術(shù)和軟件技術(shù)的緊密結(jié)合，利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大的數(shù)字處理能力，實(shí)現(xiàn)了儀器的大部分功能，打破了傳統(tǒng)儀器的框架，形成了新的儀器模式。本設(shè)計(jì)采用研華數(shù)據(jù)采集卡，采用虛擬儀器及相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)溫度采集系統(tǒng)。系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)同步采集、采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)管理、報(bào)警記錄等功能。本文首先總結(jié)了測(cè)控技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)，討論了虛擬儀器總線及其標(biāo)準(zhǔn)、框架結(jié)構(gòu)和開發(fā)平臺(tái)，然后介紹了數(shù)據(jù)采集的相關(guān)理論，并在分析的基礎(chǔ)上介紹了程序模塊。系統(tǒng)的功能需求。最后給出了本設(shè)計(jì)的前后面板圖。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；數(shù)據(jù)采集??; 目錄 第一章介紹 11.1 介紹 11.2 課程設(shè)計(jì)背景 1 第二章虛擬儀器介紹 32.1 虛擬儀器概念及特點(diǎn) 32.2 應(yīng)用虛擬儀器 4 第 3 章語言和函數(shù)介紹 53.1 LAb VIEW 語言概述 53.

20世紀(jì)70年代以來，計(jì)算機(jī)、微電子等技術(shù)發(fā)展迅速。在它們的推動(dòng)下，測(cè)控儀器和技術(shù)不斷進(jìn)步，智能儀器、pC儀器、VXI儀器、虛擬儀器和可互換的虛擬儀器應(yīng)運(yùn)而生。儀器及其自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代儀器設(shè)備之間的界限日益模糊，測(cè)控領(lǐng)域和范圍不斷擴(kuò)大。近年來，以計(jì)算機(jī)為中心、以網(wǎng)絡(luò)為中心的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)得到越來越多的應(yīng)用，尤其是在航天、航空等國防科技領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)一般由測(cè)控終端和傳輸介質(zhì)兩部分組成。隨著個(gè)人電腦的飛速發(fā)展，越來越多的測(cè)控終端位置被個(gè)人電腦所占據(jù)。其中，軟件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心。，甚至是整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的靈魂，應(yīng)用于測(cè)控領(lǐng)域的軟件系統(tǒng)稱為監(jiān)控軟件。由傳輸介質(zhì)組成的通信網(wǎng)絡(luò)主要完成數(shù)據(jù)的通信和采集。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的主體，是完成測(cè)控任務(wù)的主力軍。所以，這種“監(jiān)控軟件-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”框架的測(cè)控體系結(jié)構(gòu)已在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，形成了一套完整的理論體系。1.2 課程設(shè)計(jì)背景 傳統(tǒng)的手動(dòng)控制溫度、濕度、液位等信號(hào)壓力測(cè)量和力控系統(tǒng)，外圍電路相對(duì)復(fù)雜，測(cè)量精度低，分辨率不高，且需要進(jìn)行溫度校準(zhǔn)（非線性校準(zhǔn)、溫度補(bǔ)償、傳感器校準(zhǔn)等）；而且體積大，使用不方便。更重要的是，參數(shù)設(shè)置需要其他儀器的參與。外部設(shè)備多，成本高，所以適應(yīng)性越來越強(qiáng)。能'

在多類型、多通道信號(hào)的同時(shí)檢測(cè)和控制方面，傳統(tǒng)的測(cè)控系統(tǒng)能力有限。如何將計(jì)算機(jī)與各種設(shè)施設(shè)備結(jié)合起來，簡化人的操作 1 第一章 引言，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，滿足社會(huì)的需要，已成為一個(gè)非常緊迫的問題。溫度檢測(cè)是現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的重要組成部分，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源和安全生產(chǎn)起到關(guān)鍵作用。由單片機(jī)和集成電路組成的溫度傳感器種類越來越多，測(cè)量精度越來越高，響應(yīng)時(shí)間越來越短。由于使用方便，不需要轉(zhuǎn)換電路，因此得到了廣泛的應(yīng)用。隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步和人民生活水平的逐步提高，各種方便生產(chǎn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)開始走進(jìn)人們的生活，以虛擬儀器為核心的溫度采集系統(tǒng)就是其中之一。其中。這也標(biāo)志著自動(dòng)控制領(lǐng)域已成為數(shù)字時(shí)代的一員。它實(shí)用性強(qiáng)、功能齊全、技術(shù)先進(jìn)，使人們相信它是科技進(jìn)步的結(jié)果。溫度是工業(yè)控制中的主要控制參數(shù)之一，尤其在冶金、化工、建材、食品、機(jī)械、石油等行業(yè)，它具有舉足輕重的作用。隨著電子技術(shù)和微機(jī)的飛速發(fā)展，微機(jī)測(cè)控技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。該虛擬儀器具有處理能力強(qiáng)、運(yùn)行速度快、檢測(cè)精度高等優(yōu)點(diǎn)。用于溫度測(cè)控，控制簡單方便，測(cè)量范圍廣，精度高。

虛擬儀器（VI）是計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)儀器技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是儀器發(fā)展的重要方向。它是一種基于圖形化編程語言的虛擬儀器軟件開發(fā)工具。本文重點(diǎn)介紹虛擬儀器的接口和應(yīng)用，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于虛擬儀器的數(shù)字溫度測(cè)控系統(tǒng)。講解了系統(tǒng)開發(fā)過程中的數(shù)據(jù)采集和軟硬件設(shè)計(jì)。虛擬儀器設(shè)備可由用戶定義。，這意味著您可以自由組合實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序所需的計(jì)算機(jī)平臺(tái)、硬件（包括傳統(tǒng)儀器）、軟件和各種附件。這種靈活性在傳統(tǒng)的由供應(yīng)商定義、功能固定、獨(dú)立的儀器中是很難實(shí)現(xiàn)的。常用的數(shù)字萬用表、示波器、信號(hào)發(fā)生器、數(shù)據(jù)記錄儀、溫度和壓力監(jiān)測(cè)儀器都是這種傳統(tǒng)儀器的代表。從傳統(tǒng)儀器設(shè)備到虛擬儀器設(shè)備的轉(zhuǎn)變，給現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)帶來了更多的實(shí)際利益，同時(shí)也促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方法的不斷更新。2 第2章虛擬儀器介紹第2章虛擬儀器介紹2.1虛擬儀器的概念和特點(diǎn)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)儀器的結(jié)合已成為一種趨勢(shì)，虛擬儀器是通用的 在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上，用戶可以根據(jù)自己的需要定義和設(shè)計(jì)具有測(cè)試功能的儀器系統(tǒng)。也就是說，虛擬儀器是由用戶使用一些基本的硬件和軟件編程技術(shù)組成的各種儀器系統(tǒng)。

2.1.1 軟件是虛擬儀器的核心。虛擬儀器的硬件建立后，其抗混疊濾波、小波分析等功能主要由軟件實(shí)現(xiàn)。該軟件在虛擬儀器中很重要。地位。美國國家儀器公司曾經(jīng)提出一個(gè)著名的口號(hào)軟件就是儀器。2.1.2 虛擬儀器具有成本效益。一方面，虛擬儀器可以實(shí)時(shí)高效地同時(shí)測(cè)量多個(gè)參數(shù)。同時(shí)，由于信號(hào)傳輸和數(shù)據(jù)處理幾乎都是基于數(shù)字信號(hào)或通過軟件實(shí)現(xiàn)，因此也大大降低了環(huán)境干擾和系統(tǒng)誤差的影響。此外，用戶還可以根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)整虛擬儀器的功能，大大縮短了更換測(cè)量對(duì)象時(shí)儀器的更新周期；另一方面，使用虛擬儀器還可以減少測(cè)試系統(tǒng)的硬件環(huán)節(jié)，從而降低開發(fā)成本和維護(hù)成本，因此，使用虛擬儀器比傳統(tǒng)儀器更經(jīng)濟(jì)。2.1.3 虛擬儀器具有良好的人機(jī)界面。虛擬儀器中的測(cè)量結(jié)果是通過軟面板實(shí)現(xiàn)的，該軟面板具有類似于傳統(tǒng)儀器面板的圖形界面，由計(jì)算機(jī)屏幕上的軟件生成。. 3 第二章虛擬儀器介紹2. 2 虛擬儀器的應(yīng)用經(jīng)過十多年的發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)現(xiàn)在朝著總線和驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化、硬件/軟件模塊化、編程平臺(tái)圖形化和硬件模塊即插即用的方向發(fā)展。近年來，國內(nèi)也出現(xiàn)了利用虛擬儀器實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和控制功能的例子。虛擬儀器系統(tǒng)已成為儀器領(lǐng)域的基本方法，是技術(shù)進(jìn)步的必然結(jié)果。也有利用虛擬儀器實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和控制功能的例子。虛擬儀器系統(tǒng)已成為儀器領(lǐng)域的基本方法，是技術(shù)進(jìn)步的必然結(jié)果。也有利用虛擬儀器實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和控制功能的例子。虛擬儀器系統(tǒng)已成為儀器領(lǐng)域的基本方法，是技術(shù)進(jìn)步的必然結(jié)果。

2.2.1 虛擬儀器在測(cè)量中的應(yīng)用 虛擬儀器系統(tǒng)開放靈活，能夠跟上計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。它在測(cè)量中的應(yīng)用，可以提高精度，降低成本，大大節(jié)省用戶的開發(fā)時(shí)間，因此在測(cè)量領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。2.2.2 虛擬儀器在監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用 虛擬儀器系統(tǒng)可以隨時(shí)采集和記錄來自傳感器的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、數(shù)字濾波、頻域分析等處理，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。目前，氣體傳感器正朝著快速響應(yīng)、小型化、經(jīng)濟(jì)化方向發(fā)展。這種發(fā)展趨勢(shì)導(dǎo)致了微電子氣體傳感器的發(fā)展。< @2.2.3 虛擬儀器在測(cè)試中的應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)室中，利用虛擬儀器開發(fā)工具開發(fā)專用的虛擬儀器系統(tǒng)，可以將個(gè)人計(jì)算機(jī)變成一套用于數(shù)據(jù)/圖像采集、控制和仿真的測(cè)試儀器。2.2.4 虛擬儀器在教育中的應(yīng)用 現(xiàn)在，隨著虛擬儀器系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，越來越多的教學(xué)部門也開始使用它來搭建教學(xué)系統(tǒng)，不僅大大節(jié)省了錢，而且由于虛擬儀器系統(tǒng)具有靈活性和可重用性的優(yōu)點(diǎn)，教學(xué)方法也更加靈活。4第3章語言和函數(shù)介紹第3章語言和函數(shù)介紹3.

得到了工業(yè)學(xué)術(shù)界的普遍認(rèn)可和好評(píng)。它可以將復(fù)雜、繁瑣、耗時(shí)的語言編程簡化為一種簡單的圖形化編程方法，即使用菜單或圖標(biāo)提示來選擇功能（圖形），并用線條連接各種功能（圖形）。對(duì)于沒有編程經(jīng)驗(yàn)的用戶來說，這是一種簡單的圖形化編程方法。編程、錯(cuò)誤檢查和調(diào)試提供了一個(gè)簡單、方便、完整的環(huán)境和工具，特別適合從事科研開發(fā)的科學(xué)家和工程師。它是一種虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)軟件。憑借其直觀簡單的編程方法，眾多的源代碼級(jí)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，以及多種分析表達(dá)函數(shù)的支持，它可以快速構(gòu)建用戶在實(shí)際項(xiàng)目中需要的東西。儀表系統(tǒng)創(chuàng)造了基本條件。與其他計(jì)算機(jī)語言相比，有一個(gè)特別重要的區(qū)別：其他計(jì)算機(jī)語言使用基于文本的語言來生成代碼行，而使用圖形化編程語言-G語言，生成的程序是框圖的形式，這是易學(xué)易學(xué)的。特別適合硬件工程師、實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員、生產(chǎn)線工藝技術(shù)人員的學(xué)習(xí)和使用。它可以在短時(shí)間內(nèi)掌握并應(yīng)用于實(shí)踐。編程就像設(shè)計(jì)電路圖；因此，硬件工程師、現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員和測(cè)試技術(shù)人員熟悉學(xué)習(xí)，可以在短時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)和應(yīng)用。

功能非常強(qiáng)大。與C或C++等其他計(jì)算機(jī)高級(jí)語言一樣，它也是一個(gè)通用的編程系統(tǒng)，具有各種強(qiáng)大的功能庫，包括數(shù)據(jù)采集、GpIb、串口儀表控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。甚至還有目前非常流行的網(wǎng)絡(luò)功能。還有完善的仿真調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、單步執(zhí)行等。動(dòng)態(tài)連續(xù)跟蹤模式可以連續(xù)動(dòng)態(tài)地觀察程序中數(shù)據(jù)的變化，比其他語言的開發(fā)環(huán)境更方便有效。5 3 and 簡介3. 2 語言特點(diǎn) G語言編寫的程序稱為虛擬儀器VI()，因?yàn)樗慕缑婧凸δ芘c真實(shí)儀器非常相似，而且在環(huán)境中開發(fā)的應(yīng)用程序都以VI為前綴來表示虛擬儀器的含義。VI 由交互式用戶界面、數(shù)據(jù)流圖和圖標(biāo)連接端口組成。同時(shí)，G語言最好地實(shí)現(xiàn)了模塊化編程思想。用戶可以將一個(gè)應(yīng)用程序分解為一系列任務(wù)，然后再細(xì)分任務(wù)，將一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用程序分解為一系列簡單的子任務(wù)，為每個(gè)子任務(wù)創(chuàng)建一個(gè)VI，然后將這些VI組合起來完成最終的應(yīng)用程序。VI 由交互式用戶界面、數(shù)據(jù)流圖和圖標(biāo)連接端口組成。同時(shí)，G語言最好地實(shí)現(xiàn)了模塊化編程思想。用戶可以將一個(gè)應(yīng)用程序分解為一系列任務(wù)，然后再細(xì)分任務(wù)，將一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用程序分解為一系列簡單的子任務(wù)，為每個(gè)子任務(wù)創(chuàng)建一個(gè)VI，然后將這些VI組合起來完成最終的應(yīng)用程序。VI 由交互式用戶界面、數(shù)據(jù)流圖和圖標(biāo)連接端口組成。同時(shí)，G語言最好地實(shí)現(xiàn)了模塊化編程思想。用戶可以將一個(gè)應(yīng)用程序分解為一系列任務(wù)，然后再細(xì)分任務(wù)，將一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用程序分解為一系列簡單的子任務(wù)，為每個(gè)子任務(wù)創(chuàng)建一個(gè)VI，然后將這些VI組合起來完成最終的應(yīng)用程序。

因?yàn)槊總€(gè)都可以單獨(dú)執(zhí)行，所以很容易調(diào)試。宏的運(yùn)行機(jī)制不再是傳統(tǒng)的馮諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的執(zhí)行方式。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)語言（如C語言）中的順序執(zhí)行結(jié)構(gòu)被并行機(jī)制所取代：本質(zhì)上是一個(gè)具有圖形化控制流結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流模型。數(shù)據(jù)流編程規(guī)定一個(gè)目標(biāo)只有在其所有輸入都有效時(shí)才能執(zhí)行；并且目標(biāo)的輸出只有在其功能完成后才有效。也就是說，這個(gè)數(shù)據(jù)流程序概念中程序的執(zhí)行是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的，不受操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)等因素的影響。這樣，連接的功能節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)控制了程序的執(zhí)行順序，并且不同的文本程序受到行序執(zhí)行的約束。因此，我們可以通過功能節(jié)點(diǎn)之間的相互連接來快速簡潔地開發(fā)應(yīng)用程序，甚至多個(gè)數(shù)據(jù)通道也可以同步運(yùn)行。使用編程圖時(shí)，無需受限于常規(guī)編程的語法細(xì)節(jié)。首先，從功能菜單中選擇需要的功能節(jié)點(diǎn)，并將其放置在面板上合適的位置；然后使用()連接程序圖中各個(gè)功能節(jié)點(diǎn)的端口，實(shí)現(xiàn)功能節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸。這些節(jié)點(diǎn)包括簡單的算術(shù)函數(shù)、高級(jí)數(shù)據(jù)采集和分析 VI，以及用于存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)的文件輸入和輸出函數(shù)以及網(wǎng)絡(luò)函數(shù)。

編譯的圖形 VI 是分層和模塊化的。我們可以將它用于頂層()程序，也可以作為其他程序或子程序的子程序。顯然依附并發(fā)展了模塊化編程的概念。圖形化編程簡單、直觀、開發(fā)效率高。6 第3章語言和功能介紹3.3 虛擬儀器的軟件開發(fā)平臺(tái)是一個(gè)高效的圖形化編程環(huán)境，它結(jié)合了簡單易用的圖形化開發(fā)環(huán)境和靈活強(qiáng)大的G編程語。提供與測(cè)量緊密結(jié)合的直觀環(huán)境。在這個(gè)平臺(tái)上，各個(gè)領(lǐng)域的專業(yè)工程師和科學(xué)家可以通過定義和連接代表各種功能模塊的圖標(biāo)虛擬儀器圖形化編程語言labview教程，輕松快速地構(gòu)建高級(jí)應(yīng)用程序。對(duì)于測(cè)試測(cè)量和過程控制領(lǐng)域，儀表盤中提供了大量的控制對(duì)象，如表頭、旋鈕、圖表等。通過控件編輯器，可以將現(xiàn)有的控件對(duì)象修改為適合自己工作區(qū)的控件對(duì)象。用圖表來表示功能模塊，用圖標(biāo)之間的聯(lián)系來表示功能模塊之間傳遞的數(shù)據(jù)，使編程過程與思維過程非常相似。提供程序調(diào)試功能。可以在源碼中設(shè)置斷點(diǎn)，一步步執(zhí)行源碼，

繼承傳統(tǒng)編程語言結(jié)構(gòu)化、模塊化編程的優(yōu)點(diǎn)，采用編譯方式運(yùn)行32位應(yīng)用，提高程序運(yùn)行速度。支持多種系統(tǒng)平臺(tái)。在任何平臺(tái)上開發(fā)的應(yīng)用程序都可以直接移植到其他平臺(tái)上。提供了大量的函數(shù)庫供調(diào)用。具有實(shí)時(shí)性，支持?jǐn)?shù)據(jù)采集板卡和GpIb、串口設(shè)備、VXI儀器、pIC、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線和用戶專用板卡，免費(fèi)提供600多種GpIb儀器、串口儀器、VXI儀器設(shè)備來自世界主要制造商的驅(qū)動(dòng)程序。提供DLL庫接口和CIN代碼調(diào)用，使用戶可以在平臺(tái)上使用其他軟件平臺(tái)（如C）編譯的模塊?？傊?，它是一個(gè)高效的圖形編程環(huán)境。它結(jié)合了簡單易用的圖形化開發(fā)環(huán)境和靈活強(qiáng)大的G編程語言，提供了一個(gè)與測(cè)量緊密結(jié)合的直觀環(huán)境，讓工程師能夠與科學(xué)家一起快速開發(fā)與數(shù)據(jù)采集、分析和顯示相關(guān)的解決方案。今天虛擬儀器圖形化編程語言labview教程，數(shù)以萬計(jì)的工程師、科學(xué)家和技術(shù)人員正在使用它來構(gòu)建測(cè)量和自動(dòng)化系統(tǒng)。7 第四章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 第四章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般包括模擬信號(hào)輸入輸出通道和數(shù)字信號(hào)輸入輸出通道。它結(jié)合了簡單易用的圖形化開發(fā)環(huán)境和靈活強(qiáng)大的G編程語言，提供了一個(gè)與測(cè)量緊密結(jié)合的直觀環(huán)境，讓工程師能夠與科學(xué)家一起快速開發(fā)與數(shù)據(jù)采集、分析和顯示相關(guān)的解決方案。今天，數(shù)以萬計(jì)的工程師、科學(xué)家和技術(shù)人員正在使用它來構(gòu)建測(cè)量和自動(dòng)化系統(tǒng)。7 第四章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 第四章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般包括模擬信號(hào)輸入輸出通道和數(shù)字信號(hào)輸入輸出通道。它結(jié)合了簡單易用的圖形化開發(fā)環(huán)境和靈活強(qiáng)大的G編程語言，提供了一個(gè)與測(cè)量緊密結(jié)合的直觀環(huán)境，讓工程師能夠與科學(xué)家一起快速開發(fā)與數(shù)據(jù)采集、分析和顯示相關(guān)的解決方案。今天，數(shù)以萬計(jì)的工程師、科學(xué)家和技術(shù)人員正在使用它來構(gòu)建測(cè)量和自動(dòng)化系統(tǒng)。7 第四章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 第四章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般包括模擬信號(hào)輸入輸出通道和數(shù)字信號(hào)輸入輸出通道。提供與測(cè)量緊密結(jié)合的直觀環(huán)境，并允許工程師與科學(xué)家一起快速開發(fā)與數(shù)據(jù)收集、分析和顯示相關(guān)的解決方案。今天，數(shù)以萬計(jì)的工程師、科學(xué)家和技術(shù)人員正在使用它來構(gòu)建測(cè)量和自動(dòng)化系統(tǒng)。7 第四章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 第四章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般包括模擬信號(hào)輸入輸出通道和數(shù)字信號(hào)輸入輸出通道。提供與測(cè)量緊密結(jié)合的直觀環(huán)境，并允許工程師與科學(xué)家一起快速開發(fā)與數(shù)據(jù)收集、分析和顯示相關(guān)的解決方案。今天，數(shù)以萬計(jì)的工程師、科學(xué)家和技術(shù)人員正在使用它來構(gòu)建測(cè)量和自動(dòng)化系統(tǒng)。7 第四章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 第四章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般包括模擬信號(hào)輸入輸出通道和數(shù)字信號(hào)輸入輸出通道。

數(shù)據(jù)采集??系統(tǒng)的輸入也稱為數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸出也稱為數(shù)據(jù)分布。4.1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分類 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)多種多樣，用途和功能各不相同。常用的分類方法如下： 按數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能分類： 數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分發(fā)： 根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境分類：隔離與非隔離、集中與分布式、高速，中速和低速；根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制功能分類：智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、非智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；按模擬信號(hào)的性質(zhì)分類：電壓信號(hào)和電流信號(hào)、高電平信號(hào)和地電平信號(hào)、單端輸入（SE）和差分輸入（DE）、單極性和雙極性；按信號(hào)通道結(jié)構(gòu)分類：單通道模式、多通道模式。4.1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)，具體來說就是采集傳感器輸出的模擬新海信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。計(jì)算機(jī)，然后將其發(fā)送到計(jì)算機(jī)。不同的需求通過計(jì)算機(jī)計(jì)算和處理，得到所需的數(shù)據(jù)。同時(shí)，顯示和打印計(jì)算出的數(shù)據(jù)以監(jiān)測(cè)某些物理量。從數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)來看，

8 第4章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原則4.2.1硬件設(shè)計(jì)基本原則1、 經(jīng)濟(jì)合理的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)必須注意在滿足組件性能指標(biāo)的前提下，盡可能降低價(jià)格，以獲得較高的性價(jià)比。這是硬件設(shè)計(jì)中優(yōu)先考慮的重要因素，也是產(chǎn)品贏得市場(chǎng)的主要因素之一。2、安全可靠的設(shè)備選型應(yīng)考慮環(huán)境溫度、濕度、壓力、振動(dòng)、粉塵等要求，確保系統(tǒng)性能穩(wěn)定，在規(guī)定的工作環(huán)境下可靠運(yùn)行。必須有超量程和過載保護(hù)，以保證輸入和輸出通道的正常運(yùn)行。應(yīng)注意交流市電殘?jiān)?、電火花等的隔離，必須保證連接件接觸可靠。3、足夠的抗干擾能力。有完善的抗干擾措施，是保證系統(tǒng)準(zhǔn)確、正常運(yùn)行、無差錯(cuò)的必要條件。4.2.2 軟件設(shè)計(jì)的基本原則 1. 結(jié)構(gòu)合理的程序應(yīng)采用結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)。這不僅有利于程序的進(jìn)一步擴(kuò)展，也有利于程序的修改和維護(hù)。編譯程序時(shí)，盡量使程序?qū)哟吻逦子陂喿x和理解，同時(shí)簡化程序并減少程序使用的內(nèi)存量。當(dāng)程序中存在需要修改或頻繁修改的參數(shù)時(shí)，應(yīng)將其設(shè)計(jì)為獨(dú)立的參數(shù)，傳遞給組序列，避免程序的頻繁修改。2、良好的運(yùn)行性能。良好的操作部件是指使用方面。這對(duì)于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)非常重要。

在開發(fā)程序時(shí)，您應(yīng)該考慮如何降低對(duì)操作員專業(yè)知識(shí)的要求。3、 提高程序的執(zhí)行速度。4. 給出必要的程序描述。9 5 基于溫度采集系統(tǒng) 5 基于溫度采集系統(tǒng) 溫度采集是所有測(cè)試和測(cè)量的首要任務(wù)。測(cè)試產(chǎn)生的物理信號(hào)通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后通過數(shù)據(jù)采集卡采集并傳輸電信號(hào)。pC，借助軟件控制數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。其編程簡單，支持不同的數(shù)據(jù)采集卡，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，友好的人機(jī)界面，成為控制和開發(fā)數(shù)據(jù)采集卡的最佳軟件。圖5-1 基于第五章溫度采集系統(tǒng)核心軟件的溫度采集系統(tǒng) 5.1 程序前面板及操作介紹 與創(chuàng)新互聯(lián)軟件不兼容，需自行設(shè)計(jì)基于研華的 開發(fā)。前面板由電壓表、溫度計(jì)、在線報(bào)警、下限報(bào)警、報(bào)警顯示開關(guān)組成。本設(shè)計(jì)采用雙通道數(shù)據(jù)采集，采集顯示溫度計(jì)為型溫度計(jì)和K型溫度計(jì)。上限報(bào)警溫度為50攝氏度，下限報(bào)警溫度為10攝氏度。圖5-1 基于第五章溫度采集系統(tǒng)核心軟件的溫度采集系統(tǒng) 5.1 程序前面板及操作介紹 與創(chuàng)新互聯(lián)軟件不兼容，需自行設(shè)計(jì)基于研華的 開發(fā)。前面板由電壓表、溫度計(jì)、在線報(bào)警、下限報(bào)警、報(bào)警顯示開關(guān)組成。本設(shè)計(jì)采用雙通道數(shù)據(jù)采集，采集顯示溫度計(jì)為型溫度計(jì)和K型溫度計(jì)。上限報(bào)警溫度為50攝氏度，下限報(bào)警溫度為10攝氏度。圖5-1 基于第五章溫度采集系統(tǒng)核心軟件的溫度采集系統(tǒng) 5.1 程序前面板及操作介紹 與創(chuàng)新互聯(lián)軟件不兼容，需自行設(shè)計(jì)基于研華的 開發(fā)。前面板由電壓表、溫度計(jì)、在線報(bào)警、下限報(bào)警、報(bào)警顯示開關(guān)組成。本設(shè)計(jì)采用雙通道數(shù)據(jù)采集，采集顯示溫度計(jì)為型溫度計(jì)和K型溫度計(jì)。上限報(bào)警溫度為50攝氏度，下限報(bào)警溫度為10攝氏度。1 程序前面板及操作介紹 與創(chuàng)新互聯(lián)軟件不兼容，必須基于研華的子VI進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。前面板由電壓表、溫度計(jì)、在線報(bào)警、下限報(bào)警、報(bào)警顯示開關(guān)組成。本設(shè)計(jì)采用雙通道數(shù)據(jù)采集，采集顯示溫度計(jì)為型溫度計(jì)和K型溫度計(jì)。上限報(bào)警溫度為50攝氏度，下限報(bào)警溫度為10攝氏度。1 程序前面板及操作介紹 與創(chuàng)新互聯(lián)軟件不兼容，必須基于研華的子VI進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。前面板由電壓表、溫度計(jì)、在線報(bào)警、下限報(bào)警、報(bào)警顯示開關(guān)組成。本設(shè)計(jì)采用雙通道數(shù)據(jù)采集，采集顯示溫度計(jì)為型溫度計(jì)和K型溫度計(jì)。上限報(bào)警溫度為50攝氏度，下限報(bào)警溫度為10攝氏度。采集顯示溫度計(jì)為型式溫度計(jì)和K型溫度計(jì)。上限報(bào)警溫度為50攝氏度，下限報(bào)警溫度為10攝氏度。采集顯示溫度計(jì)為型式溫度計(jì)和K型溫度計(jì)。上限報(bào)警溫度為50攝氏度，下限報(bào)警溫度為10攝氏度。

外部溫度計(jì)和 K 型溫度計(jì)用于驗(yàn)證。在外圍電路中連接兩個(gè)熱電偶，調(diào)節(jié)熱電偶的溫度，將虛擬溫度計(jì)與顯示溫度計(jì)進(jìn)行比較，調(diào)整參數(shù)設(shè)置。前面板設(shè)計(jì)完成如下圖所示： 圖 5-2 虛擬溫度計(jì)前面板 11 基于第 5 章的溫度采集系統(tǒng)基于研華子 VI 創(chuàng)建度通道采集數(shù)據(jù)采集溫度計(jì)，采集通道需要改變。子程序只是一個(gè)單通道輸入。通過改變通道設(shè)計(jì)，它變成了多通道輸入。本實(shí)驗(yàn)使用溫度計(jì)型溫度計(jì)和K型溫度計(jì)，因此使用通道4和6進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。圖5-3 通道設(shè)置通過設(shè)置上下限溫度來保護(hù)溫度計(jì)。改進(jìn)溫度計(jì)的功能，使其更完美，更實(shí)用。圖5-3 溫度報(bào)警系統(tǒng)前面板。12 第5 章基于5.的溫度采集系統(tǒng)2 程序后面板的介紹和設(shè)計(jì)后面板是根據(jù)溫度計(jì)的要求設(shè)計(jì)的。將電壓系數(shù)轉(zhuǎn)換為溫度系數(shù)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，參數(shù)化溫度上限和溫度下限，設(shè)置通道選擇參數(shù)。圖5-4 虛擬溫度計(jì)后面板報(bào)警后面板系統(tǒng)設(shè)置，參數(shù)設(shè)置，對(duì)應(yīng)前面板，

圖5-5 溫度報(bào)警系統(tǒng)后面板 13 心得體會(huì) 經(jīng)過一周的智能儀器儀表設(shè)計(jì)，我在很多方面都取得了可觀的收獲。DAQ數(shù)據(jù)采集板等等，連接著很多方面的知識(shí)，讓我們充分連接平時(shí)學(xué)習(xí)的知識(shí)，全力以赴。它不僅鞏固了我以前學(xué)過的知識(shí)，加深了我對(duì)所學(xué)知識(shí)的印象，而且讓我發(fā)現(xiàn)自己還沒有扎實(shí)掌握理論知識(shí)，對(duì)一些知識(shí)點(diǎn)有錯(cuò)誤的理解。通過這個(gè)課程設(shè)計(jì)，我明白了學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程。在今后的學(xué)習(xí)生活乃至工作中，我必須繼續(xù)努力學(xué)習(xí)理論知識(shí)，不斷提高理論素質(zhì)。這一周，我有很多不明白的問題，但在同學(xué)們的指導(dǎo)下，我有一種豁然開朗的感覺。這些問題都迎刃而解。這說明了團(tuán)隊(duì)合作的重要性。我們永遠(yuǎn)不能學(xué)習(xí)。閉門造車。剛開始接觸虛擬溫度計(jì)這個(gè)話題，就開始通過圖書館和網(wǎng)上查詢相關(guān)資料，了解一些電路結(jié)構(gòu)原理、參數(shù)性能等，在這個(gè)過程中收獲了很多，學(xué)到了很多新知識(shí)，對(duì)一些知識(shí)點(diǎn)有了更深入的了解和領(lǐng)悟。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我學(xué)到了很多東西，培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，建立了對(duì)工作能力的信心。我相信這將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)、工作和生活產(chǎn)生非常重要的影響。

最后，回顧整個(gè)課程設(shè)計(jì)，我們看到了同學(xué)們潛心研究和忙碌的身影，也看到了學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和老師們的嚴(yán)格監(jiān)督和熱情指導(dǎo)?？傊?，這個(gè)課程設(shè)計(jì)讓我收獲頗豐。在以后的學(xué)習(xí)和生活中，我一定會(huì)更加努力，用激情去面對(duì)！總結(jié)者姓名：2013.6.714 參考文獻(xiàn) [1] 楊樂平．高級(jí)編程。清華大學(xué)出版社，2003 [2] 蔣繼光．電路原理。清華大學(xué)出版社社，1995 [3] 閆實(shí)．?dāng)?shù)字電子技術(shù)基金會(huì)。高等教育出版社，1998 [4] 侯國平．7.1 編程和虛擬儀器設(shè)計(jì)。清華大學(xué)出版社，2005 [5] 李文軍，田瑞麗，易立鵬等?；跀?shù)據(jù)采集和信號(hào)處理系統(tǒng)?，F(xiàn)代電子技術(shù)，2005 [6] 劉俊華、丁慧、賈慧琴等.虛擬儀器圖形化編程語言教程。中國電子科技大學(xué)出版社，2001 [7] 喬芳，林曉玲，于元等?；趯?shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。中國市政工程，2009 [8] 孫秋野、劉昂、王云雙等。8 5 快速啟動(dòng)與改進(jìn)。交通大學(xué)出版社，2009 [9] 孟武生，黃宏等。基于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。電子測(cè)量技術(shù)，2008 [10] 王建群．基于計(jì)算機(jī)工程的虛擬儀器開發(fā)與應(yīng)用，2003 [11] 金偉祥．圖形化編程G語言——與虛擬儀器，長沙電力大學(xué)學(xué)報(bào)，

新聞標(biāo)題：智能儀器與儀表綜合設(shè)計(jì)（一）：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理
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