虚拟仪器课程设计-温度采集系统设计.doc

虚拟仪器课程设计虚拟仪器课程设计报告课程名称：虚拟仪器技术课程名称：温度采集系统设计专业班级： 测控1102班 学生姓名： 学 号: 11401600211 指导老师： 2014年12月8日目 录一系统设计要求二设计方案三程序框图四程序框图五调试及分析六设计总结七心得体会一、系统设计要求为了设计方便，本设计用一个随机数据来代替温度传感器测试电路产生的电压输出。1) 设置温度采集数以及采集的速度。2) 通过判断温度是否在设置的范围内，进行报警和不报警处理：如果超出温度范围，虚拟面板的LED灯亮，同时报警次数+1；反之则不亮，报警次数不变。3) 采集的温度数据需要同时通过两种方式显示：(a)可通过虚拟面板的波形图显示；(b)可通过表格显示。其中表格中数据要求有采集时间。4) 同时在虚拟面板上，需要有：(a)当前时间显示；(b)采集开始按键、采集停止按键、暂停按键等操作按键；(c)摄氏度和华氏度两种显示。二、设计方案1）前面板控件组成此温度采集系统包含：4个按钮：开始采集、暂停、清除警报和停止采集。4个数值输入控件：上限温度、下限温度、采集点数和采集间隔。4个显示控件：温度计、LED报警灯、显示温度数值的显示控件和显示报警次数的显示控件。1个波形图表(实时显示温度波形)。1个Express表格(每当采集一个温度就会显示出时间和温度数值)。前面板如下图所示：三、程序框图程序运行后执行2个步骤即程序结束：第一步，必须保证温度采集系统并未开始执行，必须由按钮“开始采集”触发后执行采集数据。第二步，在这一步中，包含2个同步事件，分别有暂停事件、停止采集事件。1）停止采集事件：当按下“停止采集”按钮，无论其它情况，必须程序第二步结束。2）暂停事件：当按下“暂停”按钮，采集卡必须停止收集数据，同时波形图表和Express表格也不再动态显示，各显示控件也将保持暂停前状态直至释放“暂停”按钮恢复原态。第二步中还包含有当采集数据数达到预给的采集点数时，程序自主停止结束。综上，得出如下主流程框图：四、软件设计第一步：这个步骤主要服务按钮“开始采集”，所以当按钮未触发的条件下，应使主程序始终停留在主程序顺序结构中的第一帧，所以这里采用一个while循环，循环体便是按钮“开始采集”接在此while循环的条件接线端上。当按钮未触发，则主程序始终停留在这一帧。当按钮触发，while循环结束，这一帧执行结束，进入下一帧，即第二步。程序框图如下图所示：第二步：此步包含2个大体事件：停止采集和暂停。2个事件是同步的，即各自独立运行，互不干扰，但却对第二步程序运行的结果有着意义。同第一步，要保持顺序结构的第二帧不在条件不满足的条件下执行结束，也要在第二帧执行后进入一个while循环，在这个while循环中执行第二步的程序，直到满足程序结束条件时退出while循环结束第二帧，并退出主程序。温度计、温度值、Express表格和波形图表a温度为了设计方便，本设计用一个随机数据来代替温度传感器测试电路产生的电压输出。这里生成一个-50250的随机数来表示温度。同时还有扭转开关去表示是摄氏度还是华氏度。摄氏与华氏的转换公式如下：华氏 = 摄氏*9/5 + 32；随机温度值设计如下：bExpress表格将每次产生的温度值送入表格显示，在前面板创建一个Express表格，然后再程序框图中将温度送出的值送到表格的信号接点即可，如下图所示：为了能显示温度值收集到时的时间值，可选择表格属性，勾选包含时间数据项，如下图：c波形图表将数据实时显示到波形图中，这里采用的方法如下所述：由于执行第二帧即进入了一个大while循环结构，在这个循环体中再放一个for循环，由于温度值是单个数据，进入波形图必须是数组格式数据信号，则将采集温度放置到这个for循环中，温度值输出到for循环外的波形图中，如此便构成了数组格式数据到波形图。再者，要实现实时显示，必须满足采集数据越少越好，才能更快的显示到波形图中，如果数据过多，则只能等到这一组数据采集完了才能显示，如此便有失实时一意，如此，此for循环仅执行一次，也就是每采集一个数据便显示到波形图中。程序如下：d日期时间和采集间隔显示时间即在程序中获取当前时间字符串，输出到一个字符串显示控件即可，如下图：采集间隔由用户自定义，即给温度采集设定一个采集间隔时间，在循环中加入一个定时即可，定时时间由采集间隔输入控件给出，如下图：e报警灯与报警次数当采集到的温度值大于上限温度值或小于下限温度值时，报警灯要亮灯示警，同时报警次数自动加1；否则灭灯，报警次数不变。这里采用一个条件结构，当满足报警条件则执行条件为真的程序即自动加1，不满足则执行条件为假程序。并且报警次数通过主while循环的移位寄存器来记录，并传给for循环。在for循环中，报警次数传给自动加1或不变的条件结构前有一个“清除警报”的条件结构，当按钮“清除警报”未触发时，即条件为假程序中将while循环移位寄存器的值不做任何改变传递给自动加1程序结构，而当按钮“清除警报”触发时，即条件为真程序中将while循环移位寄存器的值清零处理后传给自动加1程序结构。程序如下：f暂停操作当“暂停”按钮触发时，主while循环不执行任何程序即空程序，而未触发时，则执行温度采集程序等其他操作，因此，按钮“暂停”指向一个条件结构，条件真时为空程序，条件假时包含上一小节的for程序。同时，整个系统的采集数据个数也交给这个“暂停”操作和主while循环完成计数。即主while循环添加一个移位寄存器，在没有暂停时，对于寄存器中的值没执行一次while循环就自动加1，而在暂停时，对寄存器中的值不做任何修改，如此便可得到真正采集到的数据个数。程序如下图：g程序结束1） 当采集个数与用户自定义的采集点数相等时，程序要结束。2） 当按钮“停止采集”触发时，程序要结束。综上，两个条件为任一满足时都要结束程序，所以两个信号相或，或后的信号输出到主while循环的条件接线端即可。程序如下图：五.调试及分析调试主要是检测设计系统是否能完成任务要求的功能。首先让系统自动连续运行，在设置里面设置上限温度为10，下限温度为100采集数量为10个，采集间隔两秒，点击开始采集，系统显示图如下：图十一 系统调试图从调试的图中可以查看到采集的十个数种有八个在10度到100度之外，所以报警八次，而从采样数据显示的八个数中的确有八个数不在采集温度区间之内。重新设置采集参数，实验三次，结果一致，所以可以的出这次的采集系统设计很成功。六.调试及分析该系统在实时测温的同时还不停的监测并记录物体出现过的最高温度和最低温度，这样可以更好的检测物体的状态，同时系统还具有预警和报警功能。当物体的温度超出正常的范围但在允许温度范围内时，系统将给出预警信号；当温度超过允许范围时，系统直接报警。按照以上程序连接和设置好个参数，单机运行，开始采集，然后单机前面板暂停按钮。该系统的用户界面如下图：为了更加清晰的了解数据的流向，以及传输的过程。然后单击高亮运行，后面板如下图所示：七、心得体会课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，lanview已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域， 在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握labview的开发技术是十分重要的。回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识