基于LabVIEW三路抢答器.docx

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基于LabVIEW三路抢答器

6.结束语8

引言：

虚拟仪器是计算机技术和仪器测量技术相结合的产物，它充分利用计算机强大的运算处理功能，突破了传统仪器在数据处理、显示、传输、存储等方面的限制。

本文利用虚拟仪器平台，通过编写LabVIEW 软件对温度进行测量，可以减少硬件的重复开发，有利于系统的维护，也便于系统软件升级。

摘要：

用ATmega16单片机对温度数据进行处理，然后通过串口和数据采集卡上传到上位机，再利用虚拟仪器软件LabVIEW作为温度采集监测系统的开发平台，实现对温度的采集、显示、监测、报警等功能。

利用图形化虚拟仪器技术不仅简化了系统硬件，软件实现也很方便，同时图形化的显示使结果更直观、准确，并给出了模拟的系统程序。

1.虚拟仪器

1.1虚拟仪器的简介

虚拟仪器作为一种基于计算机的自动化检测仪器系统，是现代计算机技术和仪器技术完美结合的产物，也是当今计算机辅助测试领域的一项重要技术。

它利用加在计算机上的一组软件与仪器模块相连接，以计算机为核心、充分利用计算机强大的图形界面和数据处理能力提供对测量数据的分析和显示。

虚拟仪器的构成，如图1.1所示：

图1.1虚拟仪器的构成

NI提出的“软件即仪器”的口号，彻底打破了传统仪器只能由生产厂家定义，用户无法改变的模式，利用虚拟仪器，用户可以很方便地组建自己的自动检测系统。

显然，与传统仪器相比，虚拟仪器具有以下特点：

（1）.融合了计算机强大的硬件资源，突破了传统仪器在数据处理、显示、存储等方面的限制，大大增强了传统仪器的功能。

（2）.利用计算机丰富的软件资源，实现了部分硬件的软件化，增加了系统的灵活性。

通过软件技术和相应数值算法，可以实时、有效地对测试数据进行各种分析与处理。

同时，利用图形用户界面技术使得人机交互方便。

（3）.基于计算机网络技术和接口技术，具有方便、灵活的互联能力，广泛支持各种工业总线的标准。

因此，利用VI技术可方便地构建自动测试系统.1.2LabVIEW程序构成与模块简介。

LabVIEW的核心是VI（G语言编写的程序）。

该环节包含三个部分：

程序前面板、程序框图和图标/连接端口。

（1）.前面板

前面板是程序与用户交流的窗口，用于设置各种输入控制参数和观察输出量。

前面板的作用相当于传统仪器的面板，在它上面有用户输入和显示输出两类对象。

具体表现为开关、旋钮、拨盘等用户输入的控制对象和图形、图表等显示对象。

（2）.程序框图

每个前面板都有相应的程序框图与之对应。

程序框图是VI的图像化源代码，是实现程序的核心，可以把它想象为传统仪器机箱中用来实现功能的零部件，它可以控制和操纵定义在前面板的输入和输出功能。

程序框图由节点、端口和连线等要素组成。

2.课程设计目的

（1）了解常用LabView软件的设计方法、步骤和设计原则。

（2）进行一次工程技术的基本训练。

培养学生查阅书籍、参考资料、产品手册、

工具书的能力，上网查询信息的能力，运用计算机进行工程绘图的能力，编制技

术文件的能力等，从而提高学生解决实际工程技术问题的能力。

3.程设计题目描述和要求

3.1基于LabVIEW的多路抢答器设计

要求：

多组参赛队伍，每队一个抢答按钮，指示灯显示抢答组别。

设计有计时和计分功能。

3.2设计目标 

1.抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮K1 ~K4表示。

2.设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。

 3.抢答器具有锁存与显示功能。

即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。

选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4.抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如10秒）。

当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间1秒左右。

5.参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

6.如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00 

7.每抢答一次，主持人对其答案进行评分一次。

最后抢答全部结束后，循环显示各组的得分情况。

4.下位机设计思路 

显示：

采用4位7段数码管LED显示，显示的数据有初始化动画、抢答选手和剩余时间（S），采用动态显示的方式，显示的动能被单独做成一个程序DISPLAY，当其他程序需要调用时会立即跳转至该程序。

定时器：

为了降低占用单片机CPU的资源采用中断计时的方式，即在运行其他程序时，如果定时时间到了则会自动产生一个定时中断来通知CPU计时，本程序中利用的定时器0，设置方式为方式0（有待改进）。

并且最低计时单位为1S，具体定时时间是由主持人设定，主持人只需在用户界面中输入定时的秒数，则会被发送到下位终端，当抢答系统启动后则会进入定时状态。

另外，最大的定时时间为255秒，对于抢答系统足够了。

选手判定：

在本系统中，采用判断P1口各个位的电平值来实现的，当8位选手中某一位选手抢先按下某按钮，系统就会自动扫描到该按钮被按下，然后根据编号将数据发送到计算机终端，并且不能响应其他选手的动作。

5.控制面板如图2所示

图2抢答器控制面板图

5.1“B”抢答器控制面板后面板

图3“B”抢答器控制面板后面板

5.2“C”抢答器控制面板后面板

图4“C”抢答器控制面板后面板

5.3“A”抢答器控制面板后面板

图5“A”抢答器控制面板后面板

5.4“A”记分板后面板

图6“A”记分板后面板

5.5“B”记分板后面板

图7“B”记分板后面板

5.6“B”记分板后面板

图8“B”记分板后面板

5.7停止程序

图9停止程序

6.结束语

本设计可进行温度的采集且趋势图“温度历史趋势”显示实时采集的数据。

采集过程结束后，可在图表中画出数据曲线，同时在Mean、Max和Min数字显示栏中显示出温度的平均值、最大值和最小值。

可见，在LabVIEW图形化语言环境下设计的虚拟温度采集系统简单快捷。

用户完全可根据实际环境温度的需要，调用不同功能的软件模块，改变设定的参数，就可在同一台计算机中对采样信号进行非实时的在线和离线分析，便可以准确地判断当前温度是否超出规定的温度范围，从而对温度进行精确地监控。

参考文献

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重庆大学,2002. 

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电子科技大学,2006. 

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西安交通大学出版社,2005. 

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北京航空航天大学出版社，2004. 

[8]张毅,周绍磊.虚拟仪器技术分析与应用[M].北京:

机械工业出版社,2004.