基于LabVIEW的监控系统设计 (2)

2013 届本科毕业设计（论文）摘 要本监控系统主要采用虚拟仪器的思想，结合计算机的结构特点，提出了一种以计算机为平台，基于 LabVIEW 的监控系统，它是以采集目标源信息，采集输入到信号分析模块经过判断来确定系统是否稳定的一种监控手段。在本监控系统主要流程是数据采集输入、输出、信号分析、判断、 结果显示。在本程序中将采集到的数据输入到信号分析模块分析判断最后输出显示。实验结果表明：系统能正确的接收采集的数据和显示数据，并判断系统数据是否正常，可以应用于该范围内的一般系统监控，也可以用于其它一些接收数据接近的系统当中，此方法生成的监控软件交互性好，性价比高，且实现简单，还可以根据不同的系统对程序进行修改，以满足系统的需要，为低成本构建数据采集提供了一种思路。在 LabVIEW 环境中实现了对测试系统的监测和控制。关键词：LabVIEW、数据采集、FOR 循环、while 循环、信号分析。2013 届本科毕业设计（论文）The abstractThe control system is mainly based on virtual instruments, and combining the features of the structure of the computer, a computer as a platform, LabVIEW-based monitoring system, which is based on source information collection target, Acquisition of input signal analysis module judgment to determine whether the stability of supervision. In the main control system data acquisition process is input and output, signal analysis, judgment, the results showed. In this procedure will be collected data input to the signal analysis module, analysis showed that the final output. Experimental results show : The system can correct the reception of data acquisition and display data, and data to judge whether it is normal, can be used within the scope of the general system monitoring, and can also be used for other data close to the receiving system, This method of generating interactive control software, and high performance-price ratio, very easy to realize. also under different systems of modifying the program to meet the needs of Construction of low-cost data acquisition with a new idea. In LabVIEW environment to achieve the right test system monitoring and control.Keywords : LabVIEW, data acquisition, FOR cycle while loops, the signal analysis 2013 届本科毕业设计（论文）目 录摘 要 .2The abstract.3引言 .3LabVIEW 简介： .3第一章 绪论 .511 虚拟仪器简介： .51.2 本次设计的主要内容 .6第二章 程 序 结 构 .82.1 循环结构 .82.1.1 While 循环 .82.1.2 For 循环 .102.2 分支结构 .132.3 顺序结构 .142.3.1 平铺顺序结构 .142.4 公式节点 .15第三章 图形显示 .1631 概述 .1632 Graph 控件 .1733 Chart 的独有控件 .183.4 XY 图形控件（XY Graph） .2035 强度图形控件（Intensity Graph） .213.6 数字波形图控件（Digital Waveform Graph） .21第四章 数 据 采 集 .2241 数据采集基础 .234.1.1 数据采集系统的构成 .234.1.2 信号调理 .244.1.3 测量系统的连接方式 .2542 采样定理的应用 .2743 模入 VI 的组织与简介 .294.3.1 传统 DAQ VI 分为类简介 .294.4 DAQ 波形模入 .304.4.1 使用易用函数进行波形采集 .304.4.2 使用中级模入 VI 进行波形采集 .3145 DAQ 连续模入 .3246 DAQ 波形模入 .334.6.1 DAQ 连续模出与周期信号的连续模出 .344.6.2 模拟边沿触发 .352013 届本科毕业设计（论文）47 模入、模出的并行安排 .36第五章 信号处理与分析 .3851 概述 .3852 信号的产生 .4053 标准频率 .4354 数字信号处理 .435.4.1 FFT 变换 .435.4.2 窗函数 .465.4.3 谐波失真与频谱分析 .4855 数字滤波 .515.6 曲线拟合 .56第六章 结束语 .58参考文献 .59致 谢 .60附图 .612013 届本科毕业设计（论文）毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 基于 LabVIEW 的监控系统设计 系： 机电 专业： 班级： 学号： 学生： 指导教师： 接受任务时间 教研室主任 （签名） 系主任 （签名）1毕业设计（论文）的主要内容及基本要求1.整体设计方案；2.程序设计；3系统实现；4.编写设计说明书2指定查阅的主要参考文献及说明1.LabVIEW7.1 编写与虚拟仪器设计2.LabVIEW 程序设计与应用3.LabVIEW 基础教程3进度安排设计（论文）各阶段名称 起 止 日 期1 查阅和搜集设计资料，在此基础上制定设计方案2 进行整体方案设计3 监控程序设计4 系统实现5 编写说明书2013 届本科毕业设计（论文）引 言在现代仪器系统中，计算机已经与仪器结合得非常紧密，已成为整个系统的核心，许多传统仪器正在逐渐被计算机部分、甚至全部取代。粗略地说这种结合有两种方式：一种是将计算机装入仪器；另一种方式是将仪器装入计算机，即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，其实质就是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。美国 NI 公司的 LabVIEW 就是目前在这一领域内使用较为广泛的计算机语言。LabVIEW 简介：LabVIEW 是一种图形化的编程语言和开发环境，它广泛的被工业界，学术界，和研究实验室所接受，被公认为标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW 不仅提供了与遵从 GPIB，VXI，RS232 和 RS485 协议的硬件及数据采集卡通信的全部功能，还内置了 TCP/IP，ActiveX 等软件标准的函数，而且其图形化的编程界面使办成变的生动有趣，LabVIEW 是一个功能强大且灵活的软件，利用它可以方便的建立自己的虚拟仪器。以 LabVIEW 为代表的图形化程序语言，又称“G”语言。使用这种语言编程时，基本上不用编写程序代码，而是绘制流程图。LabVIEW 尽可能使用工厂技术所熟悉的术语、图标和概念，因而它是一种面向最终用户的开发工具，可以增强工厂人员构建自己的科学和工厂系统的能力，了为仪器编程和数据采集系统提供便捷途径。LabVIEW 广泛应用于数据采集与控制、信号处理以及数据表达等方面，它提供了一种全新的编程方法，即对软件对象“虚拟仪器（VI） ”进行图形化的组合操作 。LabVIEW 程序的执行顺序是按数据流的方式确定的，可以实现多任务的并行。LabVIEW 的程序由前面板（frontpanel）和流程图（blockdiagram）两部分组成，整个程序是基于多线程的设计，前面板和流程图各占用一个线程。前面板是 LabVIEW 程序的图形用户接口，此接口集成了用户输入，并显示程序的输出，相当于传统仪器的面板。流程图包含虚拟仪器程序的图形化源代码，编程控制和定义在前面板上的输入和输出功能。在虚拟仪器设计中，从控制模板中选取所需的控制及显示对象构建出仪器的操作面板；在功能模板中选取适当的2013 届本科毕业设计（论文）功能模块并进行必要的连接与设置，制作控制流程图，完成所设计仪器应具有的功能，程序的模块化与层次化更为直观。2013 届本科毕业设计（论文）第一章 绪论11 虚拟仪器简介：虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统，其研究中涉及的基础理论主要是数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，较为广泛的计算机语言和开发环境是美国 NI 公司的 LabVIEW。主要特点有：1 尽可能采用通用的硬件，各种仪器的只要差异是软件。2 可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，乐意创造出功能强大的仪器。3 用户可以根据自己的需要定义和执照各种仪器。常见的虚拟仪器组建方案：虚拟仪器的主要特点有：（1）尽可能采用通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。（2）可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能强大的仪器。（3）用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。数据采集系统的主要任务是将被测对象的各种参数做 A/D 转换后送入计算机，并对采集到的信号做相应的处理。数据采集系统分为软件和硬件两个部分。数据采集软件通常根据用户的要求进行编写，选择好的开发平台可以起到事半功倍的效果。LabVIEW 是一个较好的图形化开发环境，它内置了信号采集、测2013 届本科毕业设计（论文）量分析与数据显示功能，提供超过 450 个内置函数用于分析测量数据及处理信号，将数据采集、分析与显示功能集中在了同一个开方式的开发环境中。LabVIEW 的交互式测量、自动代码生成以及与多种设备的简易连接功能，使它能够较好的完成数据采集。 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 Microsoft 公司的 Windows 诞生之前，NI 公司已经在 Macintosh 计算机上推出了 LabVIEW2.。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。普通的 PC 有一些不可避免的弱点。用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不可能太高。目前作为计算机化仪器的一个重要发展方向是制定了 VX 工标准，这是一种插卡式的仪器。每一种仪器是一个插卡，为了保证仪器的性能，又采用了较多的硬件，但这些卡式仪器本身都没有面板，其面板仍然用虚拟的方式在计算机屏幕上出现。这些卡插人标准的 VX 工机箱，再与计算机相连，就组成了一个测试系统。VXI 仪器价格昂贵，目前又推出了一种较为便宜的 PXI标准仪器。虚拟仪器研究的另一个问题是各种标准仪器的互连及与计算机的连接。目前使用较多的是工 EEE488 或 GPIB 协议。未来的仪器也应当是网络化的。虚拟仪器技术指在包含数据采集设备的通用计算机平台上，根据需求可以高效率地构建形形色色的测量系统。对大多数用户而言，主要的工作变成了软件设计。虚拟仪器技术突破了传统仪器的局限，可以将许多信号处理的方法方便地应用于军事、航空、航天、等领域和科研院所，现在已经越来越多地出现在工厂及其他的民用场合。1.2 本次设计的主要内容当今科学技术的不断进步，对测量技术的要求越来越高，电子技术测量技术在各个领域得到了越来越广泛的应用。传统的电子测量仪器由于功能单一，体积庞大，已经很难满足实际测量工作中多样性、多功能的需要。随着集成电路和计算机技术的迅猛发展，虚拟仪器技术应运而生，它与传统仪器相比，功能更强、处理速度更快、用途更广而且操作更简单、体积小，可扩允性更好。虚拟仪器可以允分利用计算机的运算、存储和显示功能。因而在降低仪器成本2013 届本科毕业设计（论文）的同时，使仪器灵活性和数据处理能力大大提高，可以很方便的组建军测试系统，更好的满足多种测量的要求。在这种情况下，虚拟仪器所组成的监控系统也就取代了原电子测量仪器与组成的监控系统。本设计首先要进行监控系统总体方案设计;由于技术条件有限，所以本次设计采用单通道的数据采集方式。设计中应掌握虚拟仪器的软件编程环境LabVIEW 的使用;熟悉数据采集模块使用，进行示波器硬件模块的设计;本设计基于恒温控系统 在 LabVIEW 环境下进行设计，采集温度数值，通过 I/O 串口技术将温度值传送给 LabVIEW 系统中的数据模入部分，然后通过数据模出部分将采集到的信号模给信号分析处理部分，由信号分析与处理模块判断系统是否稳定，最后由 LabVIEW 系统发出指令保持系统温度恒定不变。本次设计在形式上注重实际应用，定时分析；在对程序的编辑，和例程的选取上，也注重代表性和易读性。本次设计工分六章：第一章虚拟仪器简单了解，国内外发展动态，基本组成以及本次的主要内容和方案选定。第二章节主要介绍 LabVIEW 的程序，介绍了 LabVIEW 的 FOR 循环，while 循环，事价节点和公式节点等内容。第三章主要介绍图形显示，介绍了 Graph 控件，Chart 的独有控件，XY 图形控件（XY Graph） ，强度图形控件（Intensity Graph） ，数字波形图控件（Digital Waveform Graph） ，3D 图形显示控件（3D Graph）等第四章主要介绍数据采集，介绍了数据采集基础，采样定理的应用，模入 VI 的组织与简介，DAQ 波形模入，DAQ 连续模入，模入、模出的并行安排等。第五章主要介绍信号分析与处理，介绍了信号的产生，标准频率，数字信号处理， 数字滤波，曲线拟合。第六章 结束语。 2013 届本科毕业设计（论文）第二章 程 序 结 构计算机编程的实践证明，仅仅有顺序执行的语法和语义是不够的，还必须有循环、分支等特殊的控制程序流程的程序结构才可能设计出功能完整的应用程序。这一章将要介绍 LABVIEW 远程监控系统为所常用的程序结构，包括 While loop(While 循环)、 Case Structure（分支结构） 、顺序结构、For 循环以及公式节点等。前三种可以在 Functions-Execution Contorl 子模板上找到，其余的可以在 Functions-All Functions-structures 子模板上找到.2.1 循环结构2.1.1 While 循环如图(2-1)所示为 Functions-Execution Contorl 子模板,While 循环是该子模板上的第一个模块.在这个子模板上还有 Flat Sequence 和 Case Structure 两种程序结构,Tume Delay 和 Elapsed Time 两个 Express VI 用于程序的时间控制.这里先介绍 While 循环.图(2-1) Execution Contorl 子模板和 While 循环模块把 While 循环放置到框图上的步骤如图 2-2 所示.在 Functions-Execution Contorl 子模板的 While 循环模块上单击鼠标左键后,指针变为手形.把鼠标指针移到框图上.可以看到, 鼠标指针变成了一个缩小的 While 循样子.在框图适当位置按下鼠标左键,并拖曳出虚线框,虚线框的范围就是鼠标松开时 While 循环结构所占据的矩形区域.2013 届本科毕业设计（论文）图(2-2)把 While 循环放置在框图上While 循环和其他几种程序结构一样属于框图上的容器对象,即在内部可以包含任意的图形化程序代码,而且这种结构还可以进行嵌套,即结构中还可以有其他的程序结构,正如文本语言中的各种程序控制结构一样.可以在放置 While 循环结构之后向其中添加代码,也可以在拖曳生成 While循环时,直接用虚线框框住所要放置于其中的已有程序代码.向 While 循环中添加代码时的操作与直接向框图的空白区添加程序代码方法相同.可以看到,当从 Functions-Execution Contorl 子模板中添加 While 循环结构时,循环继续条件端子上已默认连接了一个布尔类型的控制器.在Functions-All Functions-structures 子模板上添加 While 循环模块时不会自动生成这个控制器,如果不打算使用这个控制器作为循结束的控制,那么可以将其删除.从 Functions-All Functions-structures 子模板添加的 While 循环模块结构如图 2-3 所示:图(2-3)While 循环结构While 循环模块循环执行流程可作文本编程语言的伪代码形式:Do执行子图框While 条件判断的结果为继续循环2013 届本科毕业设计（论文）如果在已经设为 Stop if True 的条件端子上接入假值布尔类型常量,或者在已经设置为 Continue if true 的条件端子上接入布尔类型常量,则 While 循环将永远运行下去,这时只能通过工具条上的停止按钮强制停止运行.While 循环被放置在框图上之后,仍然可以改变其大小,方法与改变前机板控件大小的方法相似.2.1.2 For 循环For 循环只能通过 Functions-All Functions-structures 子模板添加.该子模板的布局在图 2-4 所示:(2-4) structures 子模板上包含的程序结构模块For 循环添加到框图和方法和 While 循环的方法相似,与 For 循一起常用的还有一个模块,那就是 Time Delay 模块,该 Express VI 的位置为 Functions-Execution Contorl-Time Delay,是一个用于为程序增加延时功能的 Express VI,他一般放置在 For 循内部,如图 2-5 所示,为 Time Delay Express VI 的配置对话框.图(2-5) Time Delay Express VI 的配置对话框向框图上添加 For 循环,并使得已有代码加入到循环中的最后结构图如图2-6 所示:2013 届本科毕业设计（论文）图(2-6)在已有代码周围建立 For 循环如 While 循环一样,For 循环也可以在循环结构之后向其中添加代码,也可以在拖曳生成 For 循环时,直接用虚线框框住所要放置于其中的已有程序代码.For 循环的结构如图 3-7 所示.For 循环与 While 循环的区别在于 For 循环没有每次循环结束后自动判断循环结束的 STOP 命令,取而代之的是通过左上角计数端子(N)的整数类型值来控制循环的次数,所以 For 循环在循环之前,其循环的次数就早已经确定.图(2-7)For 循结构For 循环的流程如下:在开始 For 循环之前,从计数端子读入循环需要执行的次数,然后在重复端子上输出 0 值,即当前已经执行的循环次数;接下来执行For 循环内部的子框图代码.框图代完成后,如果运行次数没有达到预设次数,则继续循环;否则退出循环.如果计数端子的初始值为 0,则 For 循环内的程序一次都不会运行,For 循环的运行为式还可以通过其它方式来决定.For 循环的伪代码如下所示:For i=0 to N-1执行循环体End下面介绍一个 While 循环和 for 循环共存的例子:2013 届本科毕业设计（论文）例 2-1:该例为二个值不停变化的数,通过 Add 加法运算函数将其叠加,再输入到 Sine 函数值,将其改变成正弦波的形式通过 Waveform chart 输出正弦波形,由于 X 值是随机产生,因此.输出的波形也是随机的,图 2-8(a)为该例的框图,2-8(b)为前面板波形示意图:图(2-8)a 正弦波随机发生器框图图(2-8)b 正弦波随机发生器前面板示意图2013 届本科毕业设计（论文）2.2 分支结构分支结构(Case Structure)位于 Functions-Execution Contorl 和Functions-All Functions-structures 子模板上.分支结构放置在框图上的方法和循环结构放置方法相同,分支结构的组成如图 2-9 所示:图(2-9)分支结构的组成分支结构左边框上有一个输入端子,该端子中心有一个问号,称为选择器端子;上边框上有分支选择器标签.下面由一个例子,对分支结构作简单的介绍,如图 2-10 所示:该程序是在 While 循环内部, Get Menu Selection 函数等待的默认的超时时间 200ms,如果超过超时时间还没有菜单选择操作发生,则函数返回,且item name 输出参数为空子符串,而 Case 结构的空字符串分支不进行任何操作,此时自动进入下一循环.2013 届本科毕业设计（论文）图(2-10)使用 Get Menu Selection 函数的菜单操作2.3 顺序结构在 LABVIEW 中,得用数据流机制可以实现很多顺序执行功能.但是只有数据流控制的顺序执行机制是不够的,在某些情况下,需要更强的顺序执行控制结构.Suquence 就是为了满足这一需求而引入的.下面以平铺顺序结构来对顺序结构作简单的介绍.2.3.1 平铺顺序结构平铺顺序结构电初建立只有一帧,需要在边框上弹出快捷菜单中选取择 Add Frame After,将这一帧的后面添加一个空白帧, 平铺顺序结构在 Functions-Execution Contorl 和 Functions-All Functions-structures 子模板上都能找到,其结构如图 2-11 所示.图(2-11)平铺的顺序结构下面以一个不铺结构的例子来对其进行说明,如图 3-12 所示:图(2-12)平铺顺序结构示例该程序通过平铺顺序结构,来对二个 Tick count 实现顺序连接,连接的间隔时间通过 Time Delay 来控制.最后由一个减法器来计算二个 Tick count 之差的绝对值,再除以 100,最后通过一个十进制数字输显示器将计算的值显示到前面板上.2013 届本科毕业设计（论文）2.4 公式节点作为一门比较完善的图形化编程语言,LABVIEW 的程序描述能力已经足够强大.然而仅仅如此还不够,因为一些复杂的算法完全依赖图形代码来实现会过于繁琐.为此,LABVIEW 中还包含了以文本编程形式实现程序逻辑的公式节点(Formula Node).公式节点位于 Functions-All Functions-structures 子模板上,新添加的公式节点如图 2-13 所示:（公式节点图 2-13）下面以公式节点对中间变量进行处理的例子来对公式节点进行简要的介绍,如图 2-14 所示,Y 是一个计算过程中的中间变量,也作为输出端子引出公式节点,但是 Y 并不与外界代码连接,因为这个中间变量的值并不受的重视.图(2-14) 公式节点对中间变量处理示例2013 届本科毕业设计（论文）第三章 图形显示31概述图形显示对于虚拟仪器面板设计是一个重要的内容。LabVIEW 为此提供了丰富的功能。在前面几章我们已经接触了这个问题，现在较系统地介绍一下。我们不从图形的实现方法上去讨论问题,那是计算机图形学的课题。但我们需要从用户的可能的需求角度探求一下，如果你需要做虚拟仪器方面的开发，那么可能遇到些什么图形问题。LabVIEW 在这方面所做的工作是非常值得借鉴的。在 LabVIEW 的图形显示功能中 Graph 和 Chart 是两个基本的概念。一般说来 Chart 是将数据源（例如采集得到的数据）在某一坐标系中，实时、逐点地显示出来，它可以反映被测物理量的变化趋势，例如显示一个实时变化的波形或曲线，传统的模拟示波器、波形记录仪就是这样。而 Graph 则是对已采集数据进行事后处理的结果。它先将被采集数据存放在一个数组之中，然后根据需要组织成所需的图形显示出来。它的缺点是没有实时显示，但是它的表现形式要丰富得多。例如采集了一个波形后，经处理可以显示出其频谱图。现在，数字示波器也可以具备类似 Graph 的显示功能。LabVIEW 的 Graph 子模板中有许多可供选用的控件，其中常用的见下表：Chart GraphWaveform（波形） * *XY *Intensity（强度图） * *Digital（数字图） *3D Surface（三维曲面） *3D Parametric（三维参变量） *3D Curve（三维曲线） *由表中可以看出，Chart 方式尽管能实时、直接地显示结果，但其表现形式有限，而 Graph 方式表现形式要远为丰富，但这是以牺牲实时为代价的。在2013 届本科毕业设计（论文）LabVIEW 6i 版本中还包含有极坐标等其他图形（Plot） ，本章不讨论。32Graph 控件各种图形都提供了相应的控件，以 Graph 为例介绍。图 3所示为它的控件。所有这些控件都包含在图形快速菜单的 Visible Items 选项下。曲线图例可用来设置曲线的各种属性，包括线型（实线、虚线、点划线等） 、线粗细、颜色以及数据点的形状等。图形模板可用来对曲线进行操作，包括移动、对感兴趣的区域放大和缩小等。光标图例可用来设置光标、移动光标，帮助你用光标直接从曲线上读取感兴趣的数据。刻度图例用来设置坐标刻度的数据格式、类型（普通坐标或对数坐标） ，坐标轴名称以及刻度栅格的颜色等。曲线图例刻度图例(Scale Legend)图形模板(Graph Palette)光标图例(Cursor Legend)标签(Label)说明(Caption)2013 届本科毕业设计（论文）图 3-1 Graph 的图形控件33Chart 的独有控件Chart 的数据并没有事先存在一个数组中，它是实时显示的，为了能够看到先前的数据，Chart 控件内部含有一个显示缓冲器，其中保留了一些历史数据。这个缓冲器按照先进先出的原则管理，其最大容量是 1024 个数据点。 滚动条(Scrollbar)它直接对应于显示缓冲器，通过它可以前后观察缓冲器内任何位置的数据。 数据显示(Digital Display)选中它，可以在图形右上角出现一个数字显示器，这样可以在画出曲线的同时显示当前最新的一个数据值。 刷新模式(Update Mode)Chart 提供了三种画面的刷新模式，分别是： Strip Chart Mode（条状图）：它与纸带式图表记录仪类似。曲线从左到右连续绘制，当新的数据点到达右部边界时，先前的数据点逐次左移。 Scope Chart Mode（示波器模式）：它与示波器类似。曲线从左到右连续绘制，当新的数据点到达右部边界时，清屏刷新，从左边开始新的绘制。它的速度较快。 Sweep Chart Mode（扫描模式）：与示波器模式的不同在于当新的数据点到达右部边界时，不清屏，而是在最左边出现一条垂直扫描线，以它为分界线，将原有曲线逐点向右推，同时在左边画出新的数据点。如此循环下去。 堆叠式图区（Stack Plots）2013 届本科毕业设计（论文）在相同的纵坐标下，由于各种测量信号的差异，将几条曲线显示在同一个图区有困难时，可以组织出一种纵坐标相同，而有各自横坐标的堆叠式图区。打开LabVIEWExamplesGraphschart.lib 目录的 Charts.vi，那里提供了有关 Chart 的各种形态的例子，以及堆叠式图区的例子练习 31 Chart 和 Graph 的比较：目的：创建一个 VI，用 Chart 和 Graph 分别显示 40 个随机数产生的曲线，比较程序的差别。前面板及流程图如下图 32 Chart 和 Graph 的比较显示的运行结果是一样的。但实现方法和过程不同。在流程图中可以看出，Chart 产生在循环内，每得到一个数据点，就立刻显示一个。而 Graph 在循环之外，40 个数都产生之后，跳出循环，然后一次显示出整个数据曲线。从运行过程可以清楚地看到这一点。2013 届本科毕业设计（论文）值得注意的还有 For 循环执行 40 次，产生的 40 个数据存储在一个数组中，这个数组创建于 For 循环的边界上（使用自动索引功能） 。在 For 循环结束之后，该数组就将被传送到外面的 Graph。仔细看流程图，穿过循环边界的连线在内、外两侧粗细不同，内侧表示浮点数，外侧表示数组。练习 31 结束3.4 XY 图形控件（XY Graph）波形图（Waveform Graph）有一个特征，其 X 是测量点序号、时间间隔等，Y 是测量数据值。但是它并不适合描述一般的 Y 值随 X 值变化曲线。适合于这种情况的控件是 XY Graph。我们通过一个构成利萨育图形的例子来看一下它的使用。我们知道如果控制 XY 方向的两个数组分别按正弦规律变化（假设其幅值、频率都相同） ，如果它们的相位相同，则利萨育图形是一条 45 度的斜线，当它们之间相位差 90 度时为圆，其他相位差是椭圆。练习 32利用 XY Graph 构成利萨育图形。图 33利用 XY Graph 构成利萨育图形2013 届本科毕业设计（论文）面板和框图如图 33 所示。面板上除了一个 XY Graph 外，还有一个相位差输入控件。在框图中使用了两个 Sine Waveform.vi，第一个所有输入参数（包括频率、幅值、相位等）都使用缺省值，所以其初始相位为。第二个将其初始相位作为一个控件引到面板上。它们的输出是包括 t0、dt 和 Y 值的簇，但是对于 XY Graph 只需要其中的 Y 数组，因此使用波形函数中的 Get Waveform Components 函数分别提取出各自的 Y 数组，然后再将他们捆绑在一起，连接到 XY Graph 就可以了。当相位置为 45 度时，运行程序，得到如图所示的椭圆。练习 32 结束35 强度图形控件（Intensity Graph）强度图形控件提供了一种在二维平面上表现三维数据的方法。例如可以用屏幕色彩的亮度来反映一个二维数组元素值的大小。图 33 就是这样的一个例子。注意图中的 x、y 轴刻度对应的是数组行、列的序号。图 33用强度图形表现一个二维数组及其元素值的大小3.6 数字波形图控件（Digital Waveform Graph）该控件的例子见图 35。面板上有一个输入控制，共输入了 7 个十进制数，还有一个二进制显示对象，显示了这些十进制数对应的二进制数，最右边是一个 Digital Waveform Graph。注意这个图中数据应当从纵方向读出，在横坐标2013 届本科毕业设计（论文）上的刻度是数据的序号（0 到 6） ，其中最后一个数的序号是 6，纵坐标从下向上读是 11111111，第一个数的序号是 0，其值从上向下读是 00000001，而第二个数（序号）是 00000010。图 35数字波形图控件的例图该程序的框图中值得注意的问题有以下几点： 十进制数可以直接送给 Digital Waveform Graph，不必事先转化为二进制数。 在送给 Digital Waveform Graph 之前，需要经过一个捆绑（bundle 函数） 。 捆绑的顺序是 x0、deltx 、输入数据，最后是 Number of Ports。这2013 届本科毕业设计（论文）里的 Number of Ports 将反映二进制的位数或字长，为 1 时是 8 位，为 2 时变为 16 位，余类推。第四章 数 据 采 集数据采集是 LABVIEW 的核心技术之一。LABVIEW 提供了与 NI 公司的数据采集硬件相配合的丰富的软件资源，使得它能够方便地将现实世界中各种物理量数据采集到计算机中，从而为计算机在测量领域发挥强大的功能奠定了基础。本章主要介绍 LABVIEW 的数据采集功能。41 数据采集基础4.1.1 数据采集系统的构成要将数据采集到计算机里，并对共进行全理的组织，需要建一个完整的数据采集（Data AcQuisition,DAQ）系统。它包括：传感器和变换器、信号调理设备、数据采集卡、驱动程序、硬件配置管理软件、应用软件、计算机等。使用不同的传感器和变换器可以测量各种不同的物理量，并将它们转化成最信号；信号调节设备可对采集到的电信号进行加工，使它们适合数据采集卡等设备的需求；计算机通过数据采集卡等获得测量数据；软件则控制着整个测量系统，它告诉采集设备什么时候从那个通道获取数据，同时还要对原始数据进行分析处理，并将最后结果表示成容易理解的方式，例如图表、文件等。传感器和变换器的种类繁多，客观存在们直接与各种物理量打交道，并将这些物理量转换为 DAQ 系统可以采集的电信号。在设计自动化测量系统前，必须要对侍测对象和测量需求作出详细的分析，从而正确选择合适的传达室感器和变换器。信号调量设备对传感器和变换器送来的信号采取放大、滤波、隔离等措施，将它们转化成采集设备容易读取的信号。如果实际的信号符合数据采集卡等采集设备的要求，则信号调理模块可以省略。采集设备将信号传达室送到计算机中，比较常见的是插入式数据采集卡，2013 届本科毕业设计（论文）它可以直接插到台式机的 PCI 插槽上；还有基于 PXI 规范的采集设备，它内部可以插入多个数据采集卡，相当于扩展了计算机的 PCI 插槽；另外还有通过各种其他总线与计算机相连的外置式 DAQ 设备，总线形式包括并口、串口、USB口以用笔记本电脑中常用的 PCMCIA 口等；很多仪器也可以通过 GPIB 等总线与计算机相连，实现数据采集的功能。要与硬件打交道，首先需要有驱动程序，如 NIDAQmx、传统 NIDAQ、NIVISA 等；根据需要提供应用程序编程接口，再上一层就是 LABVIEW等编程环境软件；最后是用户自已根据需要构建的应用程序。提及的是，NI 自 LABVIEW7.0 以来,提供了二种驱动程序:Traditional NIDAQ(传统 NIDAQ)和 NIDAQmx.这两种驱动程序分别提供了不同的应用程序编程结构软硬件设置方法和编程方式,并且在 LABVIEW 环境中不能同时运行.4.1.2 信号调理从传感器处到的信号大多要经过调理才能进入数据采集设备.信号调理的方法包括放大、隔离、滤波、激励、线性化等。由于不同的传感器有不同的特征，因此除了这些通用功能，还要根据具体传感器的特性和要求来选择特殊的信号调理功能。1、 放大对微弱信号都进行放大，以提高分辩率，并使调理信号的电压范围与 ADC的电压范围相匹配。信号调理模块尽可能靠近信号源或传感器，使得信号在受到传输信号的环境的噪声影响之前被放大，从而提高信噪比。2、 隔离隔离是指使用变压器、光或电容耦合等方法在被测系统和测试系统之间传递信号，避免直接的电连接。使用隔离的原因有二个：一是从安全的角度考虑；另一个是可以从数据采集卡读出来的数据不受地电位和输入模式的影响。如果数据采集卡的地与信号地之间有电位差，而又不进行隔离，那么就有可能形成接地回路，引起误差。3、 滤波滤波的目的是从所测量的信号中除去不需要的频率成分，大多数调量模块都有低通滤波器，用来滤除噪声。为了滤除滤作信号中需要的最高频率经上的所有频率的信号，通常需要使用抗混叠滤波器。某些高性能的数据采集卡自身2013 届本科毕业设计（论文）带有搞混叠滤波器。4、 激励信号调理设备通常能够为某些传感器提供所需要的激励信号，比如应变传感器、热敏电阻等需要外界电源或电流激励信号的传感器。5、 线性化许多传感器对被测量的影响是非线性的，因而需要对其输出信号进行线性化，以补偿传感器带来的误差。数据采集系统可以通过软件来解决这一问题。6、 数字信号调理即使传感器直接输出数字信号，有时也有必要进知调理。其作用是将传感器输出的数字信号进行必要的整形和电平调整。大多数数字信号调理模块还提供其他一些电路模块，这使的用户可以通过数据采集卡的数字 I/O 直接控制电磁阀、电灯、电动机等外部设备。4.1.3 测量系统的连接方式电压信号可以分为接地和浮动二种类型。测量系统楞以分为差分、参考地单端、无