面向机载传感器基于Labview的数据采集系统设计任务书+开题报告

1、任务书题目面向机载传感器基于labview的数据采集系统设计题目来源横向课题学生姓名学号专业班级指导教师职称教研室毕业论文（设计）任务与要求本课题要求学生利用所学理论和专业知识，设汁出面向机载传感器基于labview的数据 采集系统。一、毕业设计应完成的主要任务 查阅数据采集系统的相关文献资料，清楚实现的基本技术； 显示具体内容：测量交流电压峰峰值（ov30v）；测量交流电压频率（100khz）; 测量直流电压（ov30v可调）；测量直流电流（4ma20n）a）;测量电阻（lkq 100kq ）o 信号处理模块的电路设计； labvicw的程序设计； 完成毕业论文撰写及2500字的相关外文资料

2、翻译。二、毕业论文的基本要求 资料要充分、结构要完整，论述要清晰； 重要数据及应用他人成杲必须要有明确岀处； 格式要符合我校论文书写规范； 按时完成毕业论文各阶段工作，独立完成，不抄袭； 每周主动和老师沟通论文工作进度，探讨设计内容。毕业论文（设计）工作进程起止时间工作内容第12周2017.12.07-2017.12.29 第35周2018.01.03-2018.01.22第57周2018.1.232018.4.15第49周201&4.16-2018.4.30 第1011周2018.5.1 2018.5.13 第12周2018.5.14-2018.5.20查阅相关资料，学习相关理论知识

3、，掌握国内外研究现状及常 用的技术手段。根据所学理论知识设计合理电路方案，并进行仿真。完成电路设计及封装，并完成电路调试。完成labview程序设计。综合调试，撰写毕业论文，整理资料准备答辩。指导教师（签字）毕业论文工作组组长（签字）学生（签字）毕业论文（设计）起止时间：2017年12月27日至2018年5月25日注：本表由指导教师填写，于每学年第1学期18周，经毕业论文工作组审批，随毕业论文 装 订由学院存档。开题报告论文（设计）题目设计学生姓名学号指导教师一、研究目的及意义随着科学技术的飞跃发展和生产规模的日益扩大，检测自动化的水平在不断提 高，并且日趋复杂。为了掌握生产过程的动态和了解生

4、产过程的全况，就必须对许 多参量进行经常性的检测，以供进一步运算、处理和调节控制。显然常规的检测仪 表和记录仪器现在已开始出现难以胜任的趋势。伴随着现代电子技术、计算机技术的不断发展，对各种仪器的稳定性与精密性 的要求越来越苛刻，因此数据采集这一环节在现代电子技术中成为不可或缺的重要 一环。同时随着计算机技术和智能仪器仪表的深入发展，数据采集处理技术作为数 字信号处理的前期工作之一，被广泛应用于军事、工业、通信、消费电子、医疗等 测控领域。然而当今的测控领域面临三大挑战：（1）测控成本不断增加；（2）测控 系统越来越庞大；（3）对测控投资的保护要求越来越强烈。面对这些挑战，用户最 可能的做法是

5、选用标准化硬件平台。硕件的标准化可以部分降低测试成本，但作用 是非常有限的，而使用虚拟仪器则可以大大缩短用户软件的开发周期，增加程序的 可复用性，从而降低测控成本，而且由于虚拟仪器是基于模块化软件标准的开发系 统，突破了传统仪器由厂家定义功能用户无法改变的固定模式，用户可以选择最合 适于其应用要求的任何测试硬件。机载传感器是能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件 和装置，它是测量技术的前端，也是信息技术的源头，主要用于测量飞机的飞行姿 态、状态、导航定位参数、动力装置及燃滑油系统工作参数，测量武器火控系统以 及飞控、液压、电源、起落架、环控、救生、安全与防护等机载设备系统的工作

6、参 数,供驾驶员直接了解飞机的有关状态，对各种机载装置和系统进行控制。机载传感 器安装在飞机的各个部位,应用在飞机的各个不同的系统中。一方面同一性质的传 感器可能要应用在不同的机载系统和部位，另一方面同一系统、同一部位又可能设 置多个相同的传感器以保证系统工作的可靠性与安全性。本次项目的研究是而向这 一重要器件的数据采集系统设计。通过对机载传感器电压电流的测量，测试其工作 时电压电流状态，依此來确定飞机运行时的各项性能。为此采用基于labview数据 采集系统使用一块数据采集卡和一种编程语言，就可以在windows操作系统下实现 对数据的釆集、处理、存储等功能，使用方便灵活。二. 国内外发展状

7、况口前国外数据采集技术已经较初期有了很大的发展。从近来 国外公司的新产品可以看出，主要的发展趋势趋向于功能的多样化、微型化、使用简便三方而。且技 术成熟，先进。上世纪80年代末到90年代初我国已研制出了多种数据采集器，其 状况监测和故障诊断基本已经达到了国外数据采集器的初期水平但是国内数据采 集器与冃前国外数据采集器相比在技术上仍然存在着一定的差距主要表现在：（1） 由于数据采集器的内存不大数据采集器木身的信号处理功能不强在现场只能做一 些简单诊断，精密诊断需要离线到计算机上去做，现场精密诊断功能较弱；（2）设 备的软件水平仍在设备维修管理和基本频谱分析上徘徊机器故障诊断系统还需完 善，人机界

8、而有待改进。数据采集是整个工厂自动化的最前端，测试精度、速度与 实现该功能的成本是几个重要因素，采集也正朝着这几个方向发展。实时数据采集 在运动控制爆炸检测医疗设备如磁共振,石油化工过程和变电站自动化等领域都有 非常重要的应用。这些行业屮对高速数据采集的需求远远超过目前实际可以实现的 程度，用户的需求促进了技术的发展和新产品的击现因此数据采集仍然会有长足的 发展。三、研究内容该研究围绕以下几个方面展开：1针对机载仪器仪表及相应传感器所给定的交直流电压、电流、电阻等电信号, 通过前端调理电路处理实现对传感器直流电压值、交流电压峰峰值、频率、直流电 流值和电阻值的采集。2通过电平兀配利用研华高速采

9、集卡完成采集数据的测量、传输与分析。3利用labview虚拟仪器技术完成系统人机交互模块与前方界面和后方程序 设计使各种采集数据实时显示出来。显示具体内容测量交流电压峰峰值(ov 30v)测量交流电压频率(100khz)测量直流电压(ov30v可调)测量直 流电流(4ma20ma)测量电阻(lkqlookq)。四、研究方案以及步骤本次数据采集系统设计思路是以美国nt公司的labvtew作为开发平台，配合 研华板卡，实现该系统的设计。系统可实现对机载传感器电信号的采集、处理与显 zj o1 便件结构图1虚拟仪器硬件结构原理图系统工作原理:机载传感器将信号首先输送至调理电路按照研华采集卡规格做 第

10、一步处理，第二步将处理的电信号输送至采集卡进行数据采集与模数转换，然后 将采集到的数据保存至输出缓冲区，第三步在上位机模块编写labview程序进行数 据的调用，最后设计显示界面将数据实时显示岀来。2. 信号调理模块（1）传感器输出信号比较微弱，因此信号在进入采集卡之前要进行放大，原理 图如图2. 1输入信号放大电路信号放大图2.1信号放大原理图（2）传感器输出信号夹杂有干扰成分，需要进行滤波处理，处理方式如图2. 2输入信号rc网络和集成信号滤波运放电路图2.2信号滤波原理图（3）研华数据采集卡所测信号为电压信号，需要将电流信号转换为±10v电压信号，处理方式如图2. 3电流信号运

11、算放大器组成 i/v转换电路输出电压信号图2.3i/v转换原理图（4）电阻信号通过内置电源施加电压测出电流通过欧姆定律算出电阻。（5）将处理的信号输入到数据采集模块进行下一步操作。3. 数据采集模块（1）采集卡实物图木次设计所需的硬件设备pci-1780u数据采集卡集d/a转换,a/d转换及定时 器与计数器为一体，且支持dma方式和双缓冲区模式，保证了实时信号不间断采集 与存储。图3 pci-1780u数据采集卡功能模块图（2）采集卡功能模块pci-1780u是一款pci总线的多通道计数器定时器卡。该卡使用了 am9513芯 片，能够通过cpld实现计数器/定时器功能。此外，该卡还提供8个16

12、位计数器 通道、8路数字量输出和8路数字量输入，提供了数字量输入、数字量输入中断、 数字量输出、事件计数、脉冲输岀、测频、pw.tn和pwm_out等功能如图3.2,它 将出入进来的标准模拟信号经过一系列的信号调理，数据转换输入到虚拟仪器的采 集系统板卡中。 8路数字ttl输出，8路数字ttl输入 可编程逻辑器件 8个独立16位计数器（3）频率采集模块此模块用于对频率的测量，测量时需要2个计数器一个用于上行循环周期、另 一个用于下行循环周期，整体构成一个周期。给每个计数器使用一个时钟脉冲。计 数器0将对上行循环进行计数，计数器1将对下行循环计数如图3. 3。将待测信号 连接至计数器0然后使用寄

13、存器选择选通源，计数器0选择“gaten”，计数器1 选择“gaten-l ",通过i寸钟源选择寄存器为每个计数器使用标准时钟，进行频率测 量。图3.3频率测量4. labview上位机模块本次上位机模块程序设计采用labview进行编程，labview是laboratory virtual instrument engineering workbench的缩写，它是一个使用图形符号來 编写程序的编程环境，作为数据采集和仪器控制软件的标准，被广泛应用于工业界、 学术界和研究性实验室。labview是功能强人、灵活多变的多平台仪器和分析软件 体系统，可运行于windows, mac o

14、s x和linux系统上，还可以运行在pda （palmos, pocketpc或windowsce设备）、实时平台上，甚至可以将labview程序嵌入到fpga 芯片和32位微处理器中。labview来源于传统设计语言的顺序特性并以易用的图 形化设计环境为特色，包括数据采集（daq）、数据分析、结果显示等必需的所有工 具。使用图形化设计语言，也称为g语言，可以采用能编译成机器代码的图形框图 编程。很多场合都需要某些测量一一对于烤炉、冷库、温室、绝对无尘室或液体容器 一般耍测量其温度，除温度之外，用户还要测量压力、应力、位移、应变、ph值 等。事实上任何地方都可以使用个人计算机。labview

15、推动了 pc和测量仪器的结 合，这不仅仅是因为它容易使用，还因为它带来了很多功能，包括分析和显示测量 结果、根据需要进行传输等。（1）后台程序设计 针对本次测量的信号设置采集卡通道数为五通道对所测参数进 行同时采集由于采集卡上只有一个ad转换器，若要测试五通道需使用模拟开关来分时采集不同 通道的数据，然后将采集到的数据进行保存至输击缓冲区。labview拥有庞大的函 数和子程序库，也包含特定的应用程序出代码，所以使用labvtew自带的daq vt 就可以读取，程序设计框图如图34。(2) 前台界面设计 设计显示界面对处理的数据进行实时显示，方便技术人员进行 比对，本次设计共采集五种信号，在界

16、面屮将五种信号分为五个部分进行显示，界面还包括时间的 显示，界面显示出每一组数据采集的时刻，可以精确的对每一组数据进行分析，界 面将具体显示以下数据:交流电压峰峰值交流电压频率直流电压直流电流 电阻五个测量值。五、论文提纲1绪论1.1选题的目的与意义1.2数据采集系统的优点及发展1.2.1数据采集系统的优点1.2.2数据采集系统的发展趋势1.3本课题主要研究内容1. 4本章小结2数据采集系统的信号调理模块2.1信号调理电路2. 1. 1信号放大2. 1. 2信号滤波2.2信号转换电路2.2.1电流信号转化为电压信号2.2.2电阻信号转化为电压信号2.3频率采集及处理模块2. 4木章小结3 la

17、b view上位机模块3.1后方程序设计3.2前方界面设计3. 3本章小结4数据采集系统综合调试4.1信号处理电路运行和调试4.2软件系统调试4.3电路及软件综合调试结果4. 4本章小结六、工作量的估计、工作条件1 工作量的估计2016 年 12 月 5 h 至 2017 年 5 月 12 h2.工作条件1) 大创平台资源；2) 专业的指导老师；3)机电工程创新研发 中心的实验室平台；4)图书馆及网络资源。七、存在的问题及拟解决采取的措施1 存在的问题由于整个硬件机构一方面要实现简易的操作，另一方面要保证机构低成木、长寿命、美观实用，所以此项目的研发既具有很高的技术价值又面临很大的技术挑战。设

18、计研究主要解决以下关键问题:(1) 前端采集信号的调理；(2) 人机交互接口的设计。2解决问题的具体措施(1) 查阅相关资料，学习相关内容，完成采集电路的设计。(2) 通过labview自带的图形支持系统，模拟飞机控制仪表盘，设计出便于 飞行员观测的ui界面，并支持更多的交互操作，实现优良的人机交互功能。参考文献1 何克忠，李伟计算机控制系统北京:清华大学出版社，199&2 陈仲生，杨拥民，杨光瑜.di-720系列高速数据采集卡及其应用j自动 检测技术，2002 , 21(1):55-58 .3 陈真，王延红，王钊.基于labv tew的远程数据采集系统开发j 仪 表技术与传感器，20

19、06(6):27-294 张丙才，刘琳，等.基于labview的数据采集和信号处理.j 仪表技术与 传感器.,2007(12).5 陆起涌，李向华，张忠海基于计算机的虚拟仪器测试平台设计j 仪器 仪表学报，2003, 24(8 增刊):546-548, 562.6 马海瑞，田树森，周爱军.苦于声卡的labv iew虚拟信号发生器设计j 国外电子测量技术，2005（4）:27-297 修运访，罗凯，高天徳，等基于labview事件结构的电台自动化测试系统 j 测控技术，2008, 27（2）:38-40 .8 冯国彦，石林锁，岳增平基于l abv iew的一种新型过程控制方法及实 现j 电子测量

20、与仪器学报，2007指导教师意见及建议（从选题、理论与实证准备、研究（设计）方法、工作安排等方面给出评 价，并提出指导意见）：选题来源于企业横向课题，方案可行，技术路线完备，同意开题。指导教师签名:年 月 日毕业论文工作组意见及建议毕业论文工作组组长签字：年 月 日注：1.此表白学生填写后，交指导教师签署意见，经毕业论文（设计）工作组审批后，才能开 题。2. 此表随毕业论文装订并白学院存档。中期检查表论文（设计）题目面向机载传感器基于labview的数据采集系统设计学生姓名学号指导教师计划完成时间20xx. 05. 16按照进度安排应完成的任务1、查阅国内外有关数据采集系统设计的相关文献和资料

21、，掌握国内外研究现状和常用的技术 路线；2、掌握数据采集系统的结构及工作原理，掌握数据的采集方式和信号的处理；3、拟定数据采集系统设计方案，并对其进行充分论证；4、对系统信号处理电路进行设汁，包括：芯片选型、模块电路设计、系统电路集成等，对设 计好的电路运用专业电路仿真软件进行仿真测试，在仿真测试成功的基础上，设计制作pcb板。实际完成情况1、通过查阅国内外有关数据采集系统设计的相关文献和资料，完成开题报告。2、已掌握数据采集系统的结构及工作原理，掌握数据的采集方式和信号的处理；3、制定数据采集系统设计方案，并已经验证了方案的可行性；4、完成了对芯片选型、模块电路设计。目前有哪些问题和困难，拟

22、采取的解决方法问题：1、部分电器元件的数据还未确定。2、信号的抗干扰处理。解决方法：1、通过计算、模拟、实验进一步 确定部分电器元件的准确数据。2、查找相关资料，上网搜索解决方案，进一步落实。（以上栏目由学生填写）检查中发现的问题与建议审核通过毕业论文工作组组长签名：年月日注：1.最后一栏由指导教师填写。2.此表 随毕业论文装订并由学院存档。指导教师评分表学院：xxx专业班级:xxxxxx xxxxxx学生姓名:xxx学号:xxx毕业论文题目面向机载传感器基于labview的数据采集系统设计评价项 目（参考）分值打分工作态度01工作态度,工作作风2010.002毕业论文完成情况能力 水平03查

23、阅文献资料能力4025.004综合运用知识能力05研究方案的设计能力06研究方法和手段的运用能力07外文应用能力论文质量08文题相符程度4025.009写作水平10写作规范程度11篇幅，论文工作量12论文的理论或实际价值综合评定成绩60.0评 价 意 见该牛毕设课题相关参数选取源于西飞横向课题，基木能够根据功能要求设计相 应的采集调理电路，上位机界面基本形成，但数据采集实验缺乏数据支撑。毕 业论文行文、格式、图表的规范性有待进一步加强。是否同意答辩同意指导教师（签名）：年 月 日评阅教师评分表学院：xxxx专业班级:xxxx xxxxx学生姓名:xxx学号:xxx毕业论文题目面向机载传感器基于labview的数据采集系统设计评价项 目（参考）分值打分能力 水平01查阅文献资料能力5035.002综合运用知识能力03研究方案的设计能力04研究方法和手段的运用能力05外文应用能力论文质量06文题相符程度5040.007写作水平08写作规范程度09篇幅，论文工作量10论文的理论或实际价值综合评定成绩75.0评 价 意 见论文设计了基于labview的数据采集系统。设计了前端处理电路，将直流电压、交流 电压、交流频率和电阻转换成±1（）v的电压量，