基于LabVIEW的温度分析仪毕业设计论文.docx

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基于LabVIEW的温度分析仪毕业设计论文

毕业设计（论文）

题目：

基于LabVIEW的温度分析仪

毕业设计（论文）诚信声明书

本人声明：

本人所提交的毕业论文《基于LabVIEW的温度分析仪》是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注；对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。

本人完全清楚本声明的法律后果，申请学位论文和资料若有不实之处，本人愿承担相应的法律责任。

论文作者签名：

时间：

年月日

指导教师签名：

时间：

年月日

西安邮电大学

毕业设计（论文）任务书

学生姓名

指导教师

职称

工程师

院（系）

自动化

专业

自动化

题目

基于LabVIEW的温度分析仪

任务与要求

基于LabVIEW虚拟平台，使用图形语言编程，利用软件代替数据采集卡进行温度数据的采集，模拟温度测量。

利用“演示读取电压”子程序来仿真电压测量，然后把所测得的电压值装换成摄氏或华氏温度读数。

在数据采集过程中，温度计控件能够实时地显示温度数据。

开始日期

2012年3月8日

完成日期

2012年6月20日

院（系）主任（签字）

2012

年

1

月

8

日

西安邮电大学

毕业设计（论文）工作计划

学生姓名_____指导教师____职称__工程师_______

院（系）__自动化学院____专业_自动化__________

题目___基于LabVIEW的温度分析仪

_______________________________________________________

工作进程

起止时间

工作内容

2011.03.08—2012.3.15查阅相关资料，了解题目要求。

2012.03.16—2012.3.28撰写开题报告

2012.03.29—2012.4.06构建温度分析仪界面

2012.04.07—2012.4.30构建各环节模块

2012.05.01—2012.5.31系统调试

2012.06.01—2012.6.20撰写毕业论文，准备答辩

主要参考书目（资料）

主要参考书目（资料）

1.LabVIEW高级程序设计

2.LabVIEW编程及应用

主要仪器设备及材料

1.计算机

2.LabVIEW软件

论文（设计）过程中教师的指导安排

每周周二下午答疑指导

对计划的说明

无

西安邮电大学

毕业设计（论文）开题报告

自动化院（系）自动化专业08级05班

课题名称：

基于LabVIEW的温度分析仪

学生姓名：

学号：

指导教师：

报告日期：

2012年3月18日

1．本课题所涉及的问题及应用现状综述

本课题所涉及的问题：

1.了解LabVIEW的发展状况以及LabVIEW的工作原理；

2.温度分析仪工作原理以及数模转换原理；

3.系统软件设计等。

应用现状综述：

虚拟仪器技术，就是用户在通用计算机平台上，根据测试任务的需要来定义和设计的测试功能，其实质是充分利用计算机来实现和扩展传统仪器的功能，软件就是仪器反映了虚拟仪器技术的本质特征，美国国家仪器公司生产的NI-LABVIEW是目前最为成功，应用最为广泛的虚拟仪器开发系统，它是一种基于G语言的32位编译型图形化编程语言，其图形化界面可以方便的进行虚拟仪器的开发，在现代工业生产中，需要对温度测量和控制的场合越来越多，测量温度方法也是多种多样的LabVIEW是图形化开发环境,它具有功能强大、编程效率高、界面友好、参数修改方便等优点,同时它在功能完整性和应用灵活性上也不逊于任何高级语言。

虚拟仪器，是基于计算机技术而发展起来的仪器测量技术，是计算机技术和仪器技术密切结合的产物，是将来仪器发展的一个重要方向。

计算机和仪器的结合方式主要有两种。

一种是将计算机装入仪器，比较典型的例子是智能化仪器，随着计算机功能日益强大及体积的日趋缩小，这类仪器的功能也越来越强大，逐渐形成含嵌入式的仪器。

另一种方式是将仪器系统装入计算机，以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能，常说的虚拟仪器主要是这种方式，美国国家仪器（NT）公司开发的Labview软件是目前实现虚拟仪器最流行的设计工具软件之一。

其应用在工业界，学术界和研究室各个领域，被公认为标准的数据采集和仪器控制软件，现已成为测试测量和控制行业的标准软件平台。

1）虚拟仪器的构成

传统仪器体积庞大,价格极高,缺乏相应的计算机接口,在数据采集及数据处理等方面十分不便。

利用虚拟仪器测量系统,可使我们从繁复的仪器堆中解放出来,而且还可实现自动测量、自动记录、自动数据处理。

这是因为:

虚拟仪器系统是将测量仪器的硬件搭载到笔记本电脑、台式计算机等平台上,再加上相应的应用软件而构成,通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体。

虚拟仪器集成了计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力,降低了仪器硬件的成本,缩小了仪器硬件的体积。

通过应用软件实现对数据的显示、存储、分析及处理。

可谓方便之极。

2）虚拟仪器的特点

虚拟仪器具有功能多样、测量准确、界面友好、操作简易、易于扩展、价格低廉等特点。

2．

本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析

关键问题：

本课题首先要解决的任务是进行方案论证，在基于LabVIEW虚拟的平台上，使用图形语言编程，利用软件代替数据采集卡进行温度数据的采集，模拟温度测量。

在数据采集过程中，温度计控件能够实时地显示温度数据。

实现预期目标的步骤如下：

1、学习LabVIEW的基本知识；

2、实践LabVIEW的基本功能；

3、建立基于LabVIEW的温度分析仪的基本方案；

4、完成全部功能的实现。

3．完成本课题的工作方案

03月08日至03月26日调研课题现状，查阅相关资料。

03月29日至04月02日学习LabVIEW的相关知识。

04月03日至04月16日做LabVIEW相关的简单实验。

04月19日至04月27日熟悉基本知识，基本软件使用。

04月30日至05月18日撰写论文，完成论文初稿。

05月21日至05月25日完善并修改毕业论文。

05月28日至06月01日准备答辩。

4．指导教师审阅意见

指导教师（签字）：

　　　　　　年月日

说明：

本报告必须由承担毕业论文（设计）课题任务的学生在毕业论文（设计）正式开始的第1周周五之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。

西安邮电大学毕业设计（论文）成绩评定表

学生姓名

性别

男

学号

专业班级

自动0805班

课题名称

基于LabVIEW的温度分析仪

课题

类型

教学

实践

难度

一般

毕业设计（论文）时间

2012年　3月8日～　6月20日

指导教师

（职称：

工程师）

课题任务

完成情况

论文（千字）；设计、计算说明书（千字）；图纸（张）；

其它（含附件）：

指导教师意见

分项得分：

开题调研论证分；课题质量（论文内容）分；创新分；

论文撰写（规范）分；学习态度分；外文翻译分

指导教师审阅成绩：

　　　　指导教师（签字）：

　　　　　　　　2012　年　月　日

评

阅

教

师

意见

分项得分：

选题分；开题调研论证分；课题质量（论文内容）分；创新分；

论文撰写（规范）分；外文翻译分

评阅成绩：

　　　　评阅教师（签字）：

　　　　　　　　2012年　月　日

验收小组意见

分项得分：

准备情况分；毕业设计（论文）质量分；（操作）回答问题分

验收成绩：

　　　验收教师（组长）（签字）：

　　　　　　　　2012　年　月　日

答

辩

小组

意

见

分项得分：

准备情况分；陈述情况分；回答问题分；仪表分

答辩成绩：

答辩小组组长（签字）：

　2012年月日

成绩计算方法

（填写本院系实用比例）

指导教师成绩20（％）评阅成绩30（％）验收成绩30（％）答辩成绩20（％）

学生实得成绩（百分制）

指导教师成绩评阅成绩验收成绩

答辩成绩总评

答辩委员会意见

毕业论文（设计）总评成绩（等级）：

院（系）答辩委员会主任（签字）：

院（系）（签章）

年月日

备

注

西安邮电大学毕业论文（设计）成绩评定表（续表）

摘要

随着电子测试技术的不断发展，测试技术正向自动化，智能化，数字化和网络化的方向发展。

其中数字滤波器作为测试技术的重要工具而被广泛的使用与各个领域。

本课题是用LabVIEW来实现温度检测系统的设计以及应用首先，本论文介绍LabVIEW相关知识，利用虚拟仪器的开发平台——LabVIEW开发的软件系统，主要包括五个模块：

数据采集，显示记录，数据回放，数据处理和数据分析。

VI是计算机技术和传统的仪器技术相结合的产物，是仪器发展的一个重要方向，LabVIEW是一个基于图形虚拟仪器的软件开发工具，主要用于自动测试、过程控制、仪器设计和数据分析等领域，其基本思想是在仪器设计或测试系统中尽可能用软件代替硬件，即“软件就是仪器”，他是在通用计算机平台上，根据用户需求来定义和设计仪器的测试功能，其实质是充分利用计算机的最新技术来实现和扩展传统仪器的功能。

本文重点介绍了虚拟仪器的界面LabVIEW的应用，并设计一个基于虚拟仪器的数字和控制系统，阐述了系统开发过程中数据的采集和软硬件的设计。

关键字：

LabVIEW温度测量数据采集

Abstract

Alongwiththeelectronictesttechnology'sunceasingdevelopment,thetesttechnologyforwardautomation,theintellectualization,digitizedandthenetworkdirectiondevelops.Andthedigitalfiltertakethetesttechnologytheimportanttoolbythewidespreaduseandeachdomain.Thistopicisrealizesthetemperatureexaminationsystem'sdesignaswellastheapplicationwithLabviewfirst,thepresentpaperintroducedthattheLabviewrelatedknowledge,theusehypothesizedinstrument'sdevelopmentplatform--Labviewdevelopment'ssoftwaresystem,mainlyincludesfivemodules:

Thedataacquisition,demonstratestherecord,playbacking,thedataprocessingandthedataanalysis.

VIistheproductwhichthecomputertechnologyandthetraditionalinstrumenttechnologyunifies,isanimportantdirectionwhichtheinstrumentdevelops,Labviewisonebasedonthegraphhypothesizedinstrument'ssoftwaredevelopmenttool,mainlyusesindomainsandsoontestautomation,processcontrol,instrumentaldesignanddataanalysis,itsbasicphilosophyisusesthesoftwareintheinstrumentaldesignorthetestsystemtoreplacethehardwareasfaraspossible,namely“thesoftwareistheinstrument”,heisinthegeneral-purposecalculatorplatform,definesanddesignsinstrument'stestfunctionaccordingtotheuser'sneeds,itsessenceisrealizesfullyusingcomputer'snewesttechnologywiththeexpansiontraditioninstrument'sfunction.Thisarticleintroducedwithemphasisthehypothesizedinstrument'scontactsurfaceLabviewapplication,anddesignsonebasedonthehypothesizedinstrument'sdigitandthecontrolsystem,elaboratedinthesystemperformancehistorydatagatheringandsoftwareandhardware'sdesign.

Keyword:

LabVIEWTemperaturesurveyDataacquisition

1引言

虚拟仪器是基于计算机技术而发展起来的仪器测量技术，是计算机技术和仪器技术密切结合的产物，是将来仪器发展的一个重要方向。

计算机和仪器的结合方式主要有两种。

一种是将计算机装入仪器，比较典型的例子是智能化仪器，随着计算机功能日益强大及体积的日趋缩小，这类仪器的功能也越来越强大，逐渐形成含嵌入式的仪器。

另一种方式是将仪器系统装入计算机，以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能，常说的虚拟仪器主要是这种方式，美国国家仪器（NT）公司开发的LabVIEW软件是目前实现虚拟仪器最流行的设计工具软件之一。

其应用在工业界，学术界和研究室各个领域，被公认为标准的数据采集和仪器控制软件，现已成为测试测量和控制行业的标准软件平台。

本文所介绍的应用软件,即基于LabVIEW的温度分析仪，是基于LabVIEW8.6虚拟平台，使用图形语言编程，利用软件代替DAQ数据采集卡进行温度数据的采集，模拟温度测量；利用“演示读取电压”子程序来仿真电压测量，然后把所得的电压数值换成摄氏或者华氏温度读数。

在数据采集过程中，温度计控件能够实时地显示温度数据。

用户可以设置温度上限，并计算出采集温度的最大值、最小值和平均值。

其优点表现在，开发成本低，开发环境简单，操作简单，应用范围广等，而且其发展的空间也相当的大。

2虚拟仪器概述

和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。

粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。

随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。

另一种方式是将仪器装入计算机。

以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。

虚拟仪器（virtualinstruments）主要是指这种方式,充分利用现有计算机资源，配以独特设计的软硬件，实现普通仪器的全部功能以及一些在普通仪器上无法实现的功能。

2.1虚拟仪器的特点及优势

虚拟仪器是基于计算机的功能化硬件模块和计算机软件构成的电子测试仪器，而软件是虚拟仪器的核心，如图1-1所示，其中软件的基础部分是设备驱动软件，而这些标准的仪器驱动软件使得系统的开发与仪器的硬件变化无关。

这是虚拟仪器最大的优点之一，有了这一点，仪器的开发和换代时间将大大缩短。

虚拟仪器中应用程序将可选硬件（如GPIB，VXI，RS-232，DAQ板）和可重复用库函数等软件结合在一起，实现了仪器模块间的通信、定时与触发。

源代码库函数为用户构造自己的虚拟仪器（VI）系统提供了基本的软件模块。

由于VI的模块化、开放性和灵活性，以及软件是关键的特点，当用户的测试要求变化时可以方便地由用户自己来增减硬、软件模块，或重新配置现有系统以满足新的测试要求。

这样，当用户从一个项目转向另一个项目时，就能简单地构造出新的VI系统而不丢失己有的硬件和软件资源。

虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，很容易构建，所以应用面极为广泛。

虚拟仪器技术十分符合国际上流行的“硬件软件化”的发展趋势，因而常被称作“软件仪器”。

它功能强大，可实现示波器、逻辑分析仪、频谱仪、信号发生器等多种普通仪器全部功能，配以专用探头和软件还可检测特定系统的参数，如汽车发动机参数、汽油标号、炉窑温度、血液脉搏波、心电参数等多种数据；它操作灵活，完全图形化界面，风格简约，符合传统设备的使用习惯，用户不经培训即可迅速掌握操作规程。

图1-1虚拟仪器开发框图

2.1.1虚拟仪器测试系统的组成

集部件（如外置或内置数据采集卡、图形图像采集卡及摄像机及其用于辅助测量并能与计算机通讯的常规仪器等）、通用计算机、打印机等构成。

系统软件部分通常用专虚拟仪器是基于计算机的仪器。

计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。

这种结合基本有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。

随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。

另一种方式是将仪器装入计算机。

以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能，虚拟仪器主要是指这种方式[9]。

虚拟仪器的组成与传统仪器一样，主要由数据采集与控制、数据分析和处理、结果显示三部分组成。

如图1-2所示。

图1-2虚拟仪器内部功能的划分

对于传统仪器，这三个部分几乎均由硬件完成；对于虚拟仪器，前一部分由硬件构成，后两部分主要由软件实现。

与传统仪器相比，虚拟仪器设计日趋模块化、标准化，设计工作量大大减小。

通常虚拟仪器测试系统硬件组成部分是由传感器部件、信号调理及信号采用的虚拟仪器开发语言（如LabVIEW）编写而成，并可通过Internet实现网络扩展。

2.1.2虚拟仪器I/O接口设备

I/O接口设备主要用来完成被测输入信号的采集、放大、模数转换。

可根据实际情况采用不同的I/O接口硬件设备，如数据采集卡/板（DAQ）、GPIB总线仪器、VXI总线仪器、串口仪器、USB等。

这里主要讲数据采集卡。

DAQ（DataAcquisition）数据采集卡是指基于计算机标准总线（如ISA、PCI、USB等）的内置功能插卡。

其中USB是最新技术的数据采集卡，具有精度高，可携性好等优点，它更加充分地利用计算机的资源，大大增加了测试系统的灵活性和扩展性；利用DAQ卡可方便快速地构建虚拟仪器系统。

在性能上，随着A/D转换技术，滤波技术和信号调理技术的发展，DAQ卡的采样速率已达1GB/s，精度高达24位，通道数高达64个，并具有数字I/O，模拟I/O和计数器/定时器等通道。

各仪器厂家生产了大量的DAQ卡功能模块供用户选择，如示波器、串行数据分析仪、动态信号分析仪、任意波形发生器等。

在计算机上挂接多个DAQ功能模块，配合相应的软件，就可以构成一台具有多功能的测试仪器。

这种基于计算机的仪器，既具有高档仪器的测量品质，又能满足测量需求的多样性。

对我国大多数用户来说，它具有很高的性能价格比，是一种特别适合我国国情的虚拟仪器方案。

2.1.3虚拟仪器的软件结构

虚拟仪器技术的核心是软件，其软件基本结构如图1-3所示。

用户可以采用各种编程软件来开发自己所需要的应用软件。

以美国NI公司的软件产品LabVIEW和LabWindows/CVI为代表的虚拟仪器专用开发平台是当前流行的集成化开发工具。

这些软件开发平台提供了强大的仪器软面板设计工具和各种数据处理工具，再加上虚拟仪器硬件厂商提供的各种硬件的驱动程序模块，简化了虚拟仪器的设计工作。

随着软件技术的迅速发展，软件开发的模块化、复用化，和各种硬件仪器驱动软件的模块化、标准化，虚拟仪器软件开发将变得更加快速、方便。

图1-3虚拟仪器软件结构

2.1.4虚拟仪器发展历程

虚拟仪器的起源可以追朔到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。

PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。

对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。

虚拟仪器从概念的提出到目前技术的日趋成熟，体现了计算机技术对传统工业的革命。

大致说来，虚拟仪器发展至今，可以分为三个阶段，而这三个阶段又可以说是同步进行的。

第一阶段，利用计算机增强传统仪器的功能。

由于GPIB总线标准的确立，计算机和外界通信成为可能，只需要把传统仪器通过GPIB和RS-232同计算机连接起来，用户就可以用计算机控制仪器。

随着计算机系统性能价格比的不断上升，用计算机控制测控仪器成为一种趋势。

这一阶段虚拟仪器的发展几乎是直线前进。

第二阶段，开放式的仪器构成。

仪器硬件上出现了两大技术进步：

一是插入式计算机数据处理卡（plug-inPC-DAQ）；二是VXI仪器总线标准的确立。

这些新的技术使仪器的构成得以开放，消除了第一阶段内在的由用户定义和供应商定义仪器功能的区别。

第三阶段，虚拟仪器框架得到了广泛认同和采用。

软件领域面向对象技术把任何用户构建虚拟仪器需要知道的东西封装起来。

许多行业标准在硬件和软件领域以产生，几个虚拟仪器平台已经得到认可并逐渐成为虚拟仪器行业的标准工具。

发展到这一阶段，人们也认识到了虚拟仪器软件框架才是数据采集和仪器控制系统实现自动化的关键。

2.2虚拟仪器的开发软件

2.2.1图形化虚拟仪器开发平台——LabVIEW

LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineering）是一种图形化的编程语言，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。

LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。

它还内置了便于应用TCP/PI、ActiveX等软件标准的库函数，是一个功能强大且灵活的软件。

利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都更加形象化。

传统的文本式编程是一