电压采集系统设计毕业设计毕业论文及文献综述管理资料

摘要为了充分利用计算机资源进行数据采集及分析，设计了一种数据采集系统。该系统使用虚拟仪器技术，可实现实时数据采集、存储以及对历史数据的复现和结果显示。与传统数据采集系统相比，该系统具有成本低、控制容易、采样精度高、使用方便灵活等特点。本设计借助LabVIEW软件来控制整个DAQ系统，利用开关、旋纽、随机数产生器、波形产生器等对象端子仿真外界环境模拟信号的变化，系统能实时的通过相应的端子将变化的信号采集进来，通过交互式的图形化前面板来控制系统，数据采集完成之后，再利用功能强大的数据分析程序，若现场数据超出设定值实现报警提示功能，再将原始数据转换成有意义的结果，达到利用虚拟仪器的技术仿真DAQ系统。除任意波形发生器、示波器等通用测量与分析仪器外，各个领域都存在不计其数的特殊参量测量要求，如果建立了虚拟仪器平台，那么只要按照测量原理，借助信号分析与处理技术编制软件程序，就能设计建造各种不同的测试仪器。关键词：数据采集；虚拟仪器；VI；图形化界面AbstractThesystemwasdesignedfordataacquisitionandanalysisthroughcomputer.ByusingthetechnologyofLabview,thesystemcouldrealizereal-timedataacquisition,datamemory,andsignalrecallanddisplaytheresult.Comparedwithtraditionaldataacquisition,thisdataacquisitionsystembasedonLabviewhadcharactersoflow-cost,highsamplingprecision,convenientandflexibleinuse.WiththisdesignLabVIEWsoftwaretocontrolthewholeDAQsystem,useofswitches、Mechanics、randomnumbergenerator,waveformgeneratorsandotherobjectsoutsideterminalsimulationenvironmentanalogsignalchanges,Theadoptionofreal-timesystemcorrespondingtotheterminalwillchangethesignalacquisitionin,throughaninteractivegraphicalfrontpaneltocontrolthesystem,afterthecompletionofdataacquisition,Re-usepowerfuldataanalysisprocedures,ifthedatabeyondsettingthescenerealizationpromptedalarmfunction,andthentherawdataintomeaningfulresults,achievedusingvirtualsimulationtechnologyequipmentDAQsystem.Inadditiontoarbitrarywaveformgenerators,oscilloscopes,andothercommonmeasurementandanalysisinstruments,therearecountlessareasofspecialparametersofmeasurementrequirements,ifavirtualinstrumentplatform,thensolongasmeasuredinaccordancewiththeprincipleofusingsignalanalysisandprocessingtechnologiesofsoftwareprograms,Willbeabletodesigntheconstructionofavarietyoftestequipment.Keywords：DataAcquisition;VirtualInstrumentation;VI;GraphicalInterface目录TOC\o"1-4"\u绪论 11.虚拟仪器的数据采集技术 3数据采集的起源 4数据采集系统的组成 4数据采集系统的发展 62.系统设计任务及要求 8系统设计任务 8系统设计要求 83.容量采集系统设计 9容量采集系统分析 9前面板的设计 9数据显示模块 9控制报警模块 11系统控制模块 11程序框图的设计 12模拟信号产生模块 12报警系统模块 13缓冲模块 13数组及滤波模块 14数据保存及读取模块 14前面板整体修饰 154.电压采集系统设计 18电压采集系统分析 18前面板的设计 18开关及旋钮控制模块 18报警及开关模块 19波形显示模块 19程序框图的设计 19模拟信号模块 19报警及定时等待模块 20数据保存及读取模块 21前面板整体修饰 225.扩展及展望部分 23总结 24致谢 25参考文献 26绪论随着现代电子技术和计算机技术的迅猛发展、数据采集技术的快速进步和普及应用，使得在自动化测试和电子测量仪器这些领域发生了革命性的变化，仪器技术也在高速发展中。在计算机广泛应用的今天，数据采集的重要性是十分显著的。它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。各种类型信号采集的难易程度差别很大。实际采集时，除了有一些基本原理要注意，还有更多的实际的问题要解决。从用户的观点来讲，今天的测试领域面临着三大主要挑战测试成本不断增加、测试系统越来越庞杂以及对测试投资的保护要求越来越强烈。在经历了模拟仪器、数字化仪器、智能仪器以及单台仪器、叠架式仪器系统、虚拟仪器系统这样两条发展主线后，虚拟仪器技术开始慢慢普及。单片机在某些采集时其CPU无法进行如此大的工作，这时候就需要借助电脑来完成对信号量的采集，这里就要用到虚拟仪器技术。在产品的研究、开发与研制、生产的全过程中，不同阶段有不同的测试要求。在研究、开发阶段，技术责任单位不仅需要用高性能的测试设备来检查其设计是否达到技术规格书上的要求，而且还要确定其安全裕量是否足够。在生产阶段对测试系统的主要要求是易于使用和测试快捷。而军队现场使用的测试设备则要求便携、坚固，并具有快速、准确的诊断能力。这势必使用户的测试投资难于得到有效的保护。面对这些挑战，用户最可能的做法是试图在单位内选用标准化硬件平台(如VXIbus与统一的计算机平台)。硬件的标准化可以部分地降低测试成本，但作用是非常有限的。而使用VI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，从而降低测试成本。而且，由于VI是基于模块化软件标准的开放系统，用户可以选择他认为最适合于其应用要求的任何测试硬件。例如，你完全可以自己定义最适合于你生产线上用的低成本测试系统，或为研究与开发项目设计高性能的测试系统，而这些系统的软件或硬件平台可能是相同或兼容的。简言之，采用基于VI的统一测试策略将有助于你面对当今的测试挑战而在激烈的竞争中处于优势地位。 许多领域都应用到了数据采集技术和虚拟仪器技术，例如：工业生产中对容量的监测控制，对反应炉压力的控制等等。本设计则借助LabVIEW软件来控制整个DAQ系统，利用开关、旋纽、随机数产生器、波形产生器等对象端子仿真外界环境模拟信号的变化，系统实时的通过相应的端子将变化的信号采集进来，通过交互式的图形化前面板来控制系统，数据采集完成之后，再利用功能强大的数据分析程序，若现场数据超出设定值实现报警提示功能，再将原始数据转换成有意义的结果，达到利用虚拟仪器的技术仿真DAQ系统。除任意波形发生器、示波器等通用测量与分析仪器外，各个领域都存在不计其数的特殊参量测量要求，如果建立了虚拟仪器平台，那么只要按照测量原理，借助信号分析与处理技术编制软件程序，就能设计建造各种不同的测试仪器。1.虚拟仪器的数据采集技术虚拟仪器[1]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机的出现使仪器的计算机化成为可能。在仪器计算机化领域中，美国国家仪器公司(NationalInstruments．Nt)走在了前列，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，。对虚拟仪器和LabVIEW长期的、系统的和有效的研究开发使得NI公司成为业界公认的权威。NI公司开发的Labview是基于图形编译语言(G语言)的实验室虚拟仪器集成环境(Lab．oratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkBench)，它具有十分强大的功能，包括函数数值运算、数据采集、数据分析、信号生成、信号处理、输入，输出控制，以及图像获取、处理和传输等等。与传统编程采取的文本语言相比．Labview使用图形语言(各种图标、图形符号、连线等)G语言编程，界面友好直观，都是人们熟悉的开关、旋钮、波形图等。是一种直觉式图形程序语言。传统的编程语言如C、Fortran等用于虚拟仪器控制，需要工程人员有相当丰富的编程经验。他们必须将自己关于仪器和应用的知识转化成一行行的程序代码，以形成程序测试。而Labview编程无须太多的编程验，只要以很直觉的方式建立前面板人机界面和方块图程序，便可完成编程过程。这样就可以使没有丰富编程经验的工程师从繁重的程序文字编码中解脱出来，把更多的精力放在试验和测试上。不像传统的编程语言程序必须逐行地执行。Labview的执行顺序是依方块图间数据的传递来决定的，因此可以设计出可同时执行多个程序的流程图。Labview[2]的开发环境分为三部分：前面板(Pane1)、框图程序(DiagramProgramme)和图标/连接端口(Icon／Termina1)。前面板就是图形化用户界面．用于设置输入数值和观察输出量。在前面板中，输入量被称为控制fContro1)，输出量被称为指示(Indicator)，它们通过各种图标如按钮、旋钮、开关、图表等出现在前面板上，模拟真实仪器。框图程序由节点(Node)和数据连线(Wire)组成，它利用图形语言对前面板上的控制对象即输入量和输出量进行控制。节点用来实现函数和功能调用，数据连线表示程序执行过程的数据流。它定义了程序框图内的数据流动方向。图标、连接端口用于把Labview程序定义为一个子程序，从而实现模块化编程。图标是子程序在其它程序框图中被调用的节点表现形式，连接端口则表示节点数据的输入、输出口。Labview具有三个可移动的图形化工具模板：工具模板(ToolsPalette1、控件模板(ControlsPalette1和功能模板(FunctionPalette)。工具模板提供了用于图形操作的各种工具，比如定位、标注、断点、连线、文字注释等；控件模板提供了前面板编辑所需的图像图标、一些特殊的图形：功能模板则提供了一些基本的数学函数和其他功能函数。这三个模板是Labview编程的主要工具。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。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。虚拟仪器的强大功能归因于它的层次化结构，用户可以把创建的VI程序当作子程序调用，以创建更复杂的程序，而这种调用的层次是没有限制的。数据采集的起源数据采集系统[3]起始于20世纪50年代，最早在美国运用于军事的测试系统，大约在60年代末期国外开始有成套的数据采集设备进入市场并用于专用的系统。到70年代开始逐渐出现了采集器、仪表与计算机溶为一体的数据采集系统，并且数据采集的系统开始分成两类：一类是实验室数据采集系统，另一类则是工业现场数据采集系统。80年代起数据采集系统有了极大的发展，开始逐步推出了通用的数据采集与自动测试系统。该阶段的数据采集系统主要分为两类：一类是以仪器仪表和采集器、通用接口总线和计算机等构成，另一类则主要以数据采集卡、标准总线和计算机构成。到了80年代后期，数据采集系统的发展更为迅速：工业计算机、单片机及大规模集成电路的组合，开始使用软件进行管理，这些都使得数据采集系统的成本降低，体积减小，功能成倍增加，从而让数据处理能力得到了很大范围的加强。从90年代起至今，在技术较为先进的地方，数据采集技术已开始广泛的应用于军事，航空电子设备及宇航技术，工业等各项领域，并已经在这些领域中成为一项专门的技术被使用。虚拟仪器设计数据采集系统的特征是：每个VI都有一个用户界面单元。使用传统的编程语言方式，甚至用于一个典型测试程序的简单用户命令行界面都是一座输入输出基本指令的迷宫。这些输入输出的基本指令通常是加在编写完的程序核心的后面。有了VI，用户界面成为软件模型中不可缺少的组成部分。用户界面使得在系统开发过程中频繁地、交互式地测试软件模块变得容易。而且，由于用户界面是每个VI中必要的组成部分，当错误发生时，总能提供系统的故障检修。这对数据采集系统来说提供了很大的方便，因此虚拟仪器被越来越多的应用于软硬件开发中来，尤其是数据采集这块。数据采集系统的组成数据采集系统[4]包括硬件和软件两大部分。而软件是整个系统的灵魂，在数据采集系统中的作用越来越重要。整个设计也主要运用软件来实现，包括信号模拟输入，采样，数据分析和处理、模拟输出等。典型系统如：模拟输入模拟输入采样/量化1101…数字输入数字信号处理1101…数字输出模拟重建模拟输出图1-1信号分为数字量和模拟量。数字量包括开/关信号、脉冲队列，模拟量包括直流信号、时域信号、频域信号。本设计中主要是用模拟量来仿真外界环境数据。将外部信号采集到计算机后需要进行信号调理，对信号进行放大、滤波、信号转换等处理，最后输出。根据Nyquist采样定律[5]：能够正确显示信号而不发生畸变的最大频率叫做Nyquist频率，它是采样频率的一半：fs>=2*fmax（fs：采样频率；fmax：信号最高频率），一般最小为fs>=*fmax。过低采样率下的采样结果足够的采样率下的采样结果过低采样率下的采样结果足够的采样率下的采样结果图1-2数据采集的意义及发展在计算机广泛应用的今天，数据采集的重要性是十分显著的。它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。各种类型信号采集的难易程度差别很大。实际采集时，有一些基本原理要注意，还有更多的实际的问题要解决。从用户的观点来讲，今天的测试领域面临着三大主要挑战测试成本不断增加、测试系统越来越庞杂以及对测试投资的保护要求越来越强烈。虽然增加产品的电气程度可以增加其功能与性能，但所增加的功能与性能都需要通过测试来保证其质量。因此，随着产品电气程度的增加，测试成本也在不断增大。随机走访几家大专院校、科研院所与工厂的实验室或生产车间，就会发现各种各样、互不相同的测试系统。这些测试系统往往既不兼容，又不能共享软、硬件资源。即使在同一个单位，这种状况也是屡见不鲜。造成这种状况的根源在于缺乏统一的测试策略其问题不全出在用户单位的管理上，而在于传统仪器无法向用户提供统一的测试策略。在产品的研究、开发与研制、生产的全过程中，不同阶段有不同的测试要求。在研究、开发阶段，技术责任单位不仅需要用高性能的测试设备来检查其设计是否达到技术规格书上的要求，而且还要确定其安全裕量是否足够。在生产阶段对测试系统的主要要求是易于使用和测试快捷。而军队现场使用的测试设备则要求便携、坚固，并具有快速、准确的诊断能力。这势必使用户的测试投资难于得到有效的保护。面对这些挑战，用户最可能的做法是试图在单位内选用标准化硬件平台(如VXIbus与统一的计算机平台)。硬件的标准化可以部分地降低测试成本，但作用是非常有限的。而使用VI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，从而降低测试成本。而且，由于VI是基于模块化软件标准的开放系统，用户可以选择他认为最适合于其应用要求的任何测试硬件。例如，你完全可以自己定义最适合于你生产线上用的低成本测试系统，或为研究与开发项目设计高性能的测试系统，而这些系统的软件或硬件平台可能是相同或兼容的。简言之，采用基于VI的统一测试策略将有助于你面对当今的测试挑战而在激烈的竞争中处于优势地位。VI技术[6]经过十余年的发展，正沿着总线与驱动程序的标准化、硬/软件的模块化，以及编程平台的图形化和硬件模块的即插即用(Plug&Play)化等方向发展。现在，VI技术在发达国家的应用已非常普及，而我国基本上还处于传统测试仪器与计算机互相分离的状态。因此，从引进国外先进的VI技术和产品入手，大力推广VI的应用，无论对加速发展我国自己的电子仪器工业，还是提高我们的测试水平都是有益的。现今，由数据采集系统技术所产生出的数据采集器与计算机组成独立的监测诊断系统，这个系统将设备上的震动传感器及过程传感器等所获得的信号作为其输入，使用各种测量分析技术和多种显示方式，应用于对机器设备等的定期状态监测和故障诊断。在数据采集系统上国内技术与国外相比较在功能多样性、体积大小和使用的方便程度等上稍微有些差距，但也都达到了国外的一般水平，并且也开始广泛应用于各个领域。未来的数据采集系统将被更为广泛的应用于这些相关领域，并且能在以太网上得到更大的发展，在现场设备控制层，促进信息从传感层到管理层的集成这些方面都能得以很好的应用。2.系统设计任务及要求本设计要求借助labview软件来控制整个DAQ系统–包括采集原始数据、分析数据、给出结果等。基于VI的数据采集仿真系统利用虚拟仪器的技术仿真一个DAQ系统。设计要求至少要两种环境数据仿真外界模拟信号的变化，用户能够自行设定系统参数，要求提供VI前面板图及流程框图。系统设计任务（1）利用开关、旋纽、随机数产生器、波形产生器等对象端子仿真外界环境模拟信号的变化，系统能实时的通过相应的端子将变化的信号采集进来。（2）设计相应的对象端子显示现场的数据变化。（3）若现场数据超过了设定的安全值，能发出报警信号及提示信息。（4）将采集到的所有数据以文件的方式记录下来,以备今后查阅；并能随时调用以往的记录。系统设计要求系统要求至少要两种环境数据仿真外界模拟信号的变化，系统参数能够由用户自行设定。本设计中模拟容量的采集和电压的采集来达到仿真的效果，根据设计任务将采集的信号通过数值和图形等对象端子显示出来，在将其转为数组格式把采集的信号存储到文本文件中，以备随时调出查看。并在信号采集的过程中要设计一个报警系统，当现场数据超过设定的安全值时，系统发出报警信号。3.容量采集系统设计容量采集系统分析容量数据采集系统使用系统产生的随机数作为信号源。由电脑生成0到1的随机数，经过公式：“随机数*80＋15”的转换，转换成为一定容量范围内随机变化的仿真模拟容量信号，设置仪器保持最低容量为15，最高为95的容量。界面上给予用户相应的容量数据显示，用户还可以自定义安全值。这样一个简单的模拟容积信号设计完成，接着便是对此模拟信号进行采集。将采集的容量值及其变化送到一个液罐界面上显示出来，并将采集到的数据以数字形式显示，这便完成了第一步基础的数据采集系统的设计。下面要对此容量采集系统的功能进行具体设计。容量在一个范围内变化，但在实际运用中若容积的容量过高或过低都会影响实际工业操作，造成压强等各项因素的变化，根据本设计的原理，能保证最低容量为15，所以这里要设置一个超限报警系统，系统设定一个默认安全值，将模拟信号的大小与安全值进行比较，用户也可根据另行进行设定安全值，若高于安全值时系统会发出声音提示并亮起报警灯对用户进行报警提示，提醒用户进行处理。当用户需要比较详细的采集信息的时候，例如我们容量采集中需要掌握容量的最大值和最小值或者需要得到容量的大致水平，要求得所采集容量的平均值时，因此仅仅显示信号采集的即时数据是不能满足需要的。这里就需要使用滤波技术，判断出采集过程中数据的最大和最小值，并求出其平均值，并将这些数值显示在界面上方便用户察看。为了方便用户随时调用查看这些数据，需要将采集到的数据保存到文本中，这就要对数据文件进行存档保留。使用户可以根据自己需要随时调出文本，对采集信号的数据进行查阅。前面板的设计前面板分别由输入控制和输出显示构成。控制是用户输入数据到程序内的接口，显示是输出程序所产生的数据接口。控制和显示的种类有很多，可以在控制模板中的各子模板中选择。当用操作工具点击选择了控制部件后则可以将模板放在前面板上。数值显示模块数值模板包括了对数值的控制以及显示，将鼠标放置于其标志上的时候此模板会展开出更多的子模块供用户的需要选择，如图示：图3-1这里我们需要一些数值输入、显示模板和数组模块，如图示：图3-2在这些显示控件中用户我们可以直接在安全值显示框内输入数据，也可以使用显示框左边的上下箭头点击来对数据进行微量调整。其他的四个显示框，分别用来显示数据采集过程中所采集到的容量的最大值和最小值以及每一次采集到的容量值，采集完后计算得出采集过程的平均容量，并显示出来。为了使得系统采集的数据更直观的体现出来，就需要设计一个数据图形显示模块，这里选用数值模板中那个液罐图形显示的子模板，如图所示：图3-2用户可以在前面板的容积表上看出容量变化的幅度，了解容量的当前变化情况。报警模块布尔值子模板Boolean包含了对逻辑数值的控制和显示。如图示：图3-4当采集数据超过规定的安全值时，需要报警，这就要设计报警指示灯。在布尔模板下选择一个圆形指示灯，在属性任务栏把亮灭颜色改成深红色和浅红色，达到报警的警示效果。此系统中对采集到的数据和用户设定的安全值的比较结果进行逻辑判断，若为真，即大于安全值，报警指示灯会亮起；若判断结果为假，报警灯熄灭或者不亮。如图所示：图3-5系统控制模块系统运行结束时需要一个控制开关来控制采集程序的停止。就在布尔子模板下选择一个开关控制，并适当调整大小。如图示：图3-6以上就是前面板的图形界面的各个模块。程序框图的设计框图程序是由节点、端点、图框和连线四个元素构成。用选择和连线工具可以将节点、端点之间互相连线。鼠标右键点击节点或端点，在弹出菜单中选择“CreateConstant”“CreateControl”或“CreateIndicator”等命令，在被创建的端点与所点击对象间会自动进行连线。模拟信号产生模块数值运算子模板Numeric和比较子模板Comparison是进行数值的运算包括多种函数的运算和数值比较的重要的模板。要让系统产生一个一定范围内变化的模拟信号首先需要一个随机数，在数值子模板中选择随机数(0-1)模块，此模块会随机产生0到1之间的任意数。接下来需要利用“随机数*80＋15”这个公式对数值变化范围进行控制，这样就模拟出了一个容量仿真信号，其程序框图如下：图3-7此流程图中显示出系统产生的信号最低值为15，最高值为95，即设定容量的最大和最小值不会超出此范围，显示出系统容量安全控制。根据此流程所产生的信号要送达到前面板中显示出来，只需要将产生的数据流与容量计模块和数据显示模块在程序框图中的对象端点相连接就可以实现了。因为数据都设置为双精度，所以数据流的连线颜色均显示为黄色。显示流程如图所示：图3-8报警系统模块系统的自动报警是根据一个比较判断而发生的。将采集的数据和设定的安全值进行比较判断，判断结果为真则报警指示灯开启，若为假则指示灯关闭。此系统中为了提示用户另外还附加设计一个声音报警。判断条件需要在结构子模板Structures中选择条件结构CaseStructure，创建一个结构框，然后在图形声音子模板Graphics&Sound中选择蜂鸣器发音放置于Case结构的TRUE中，若判断为真，就会发出声音。判断的布尔类型数据连线为绿色。如图所示：图3-9缓冲模块为了不让机器运作太频繁，可以使用Timing子模板中的WaitUntilNextmsMultiple模块对每次采集的时间间隔进行设置，时间单位为ms。如图：图3-10这样一个带有报警功能的采集系统的基本体系就完成了，在前面的这些过程外加一个for循环结构ForStructure，设置循环次数为20次，即采集20次数据。完成以上设计后就需要对采集到的信号进行处理了。数组及滤波模块数组是相同数据类型的集合，这些数据类型可以是数组型，布尔型，字符串型等。数组子模板Array是对数组进行处理转换的模板，在数组模板中选择数组最大值与最小值模块获取采集到信号的最大值和最小值，并分别输出到前面板中显示最大值和最小值的模块在程序框图中的对象端点，这样最大值和最小值就会在前面板中分别对应显示出来。概率统计子模板Probability&Statistics是对数据进行统计处理包括滤波之类处理的模块。在概率与统计模板中选择均值模块对一系列采集到模拟信号的数据进行计算取平均值，然后输出到平均容量的对象端子中，在前面板中显示出。信号处理系统如图所示：图3-11数据保存及读取模块为了采集信号的数据更为直观的被保存下来，先将信号做一定的处理，使用创建把所要保存的信号转换为一维数组。文件I/O子模板包含了各种保存和读取文件的方式。我们在此模板中选择写入电子表格文件子模板。这样用户采集到的数据就可以保存下来以便将来查看，所以这里需要设计一个文件保存路径的模块，还是在文件I/O模块中的文件常量子模板中选择路径常量，我们在路径常量中输入保存文件的默认路径，这样用户能将文件保存到自己设定的位置。保存模块如图所示：图3-12在读取文件模块中，我们通过读取电子表格文件，再填加一个数组显示模块显示我们上面存储的数据。为了达到控制的功能，我们用一个布尔开关控制条件结构，当条件为真时，我们显示读取的数据，条件为假时则不显示。如图所示：图3-13最后在最外层设计一个While循环结构，使用一个开关控制采集的开始，程序框图的设计就完成了。前面板整体修饰为了使前面板看起来更美观一些，最后我们需要对整个前面板进行修饰。首先我们在控件中选择修饰模板对前面板进行修饰，打开子模板进行修饰：图3-14修饰完成之后我们再进行颜色的设置，这里就需要用到工具选板：图3-15这里我们需要先进行相应颜色的设置，再用吸管样的工具对你想改变颜色的界面去获取颜色。如图所示：图3-16这样进行修饰之后就可以使前面板总体视觉效果更美观一些。如图所示：图3-174.电压采集系统设计电压采集系统分析电压采集系统中使用系统产生的一个以基本函数发生器的信号输出连接到任意信号发生器产生波形，曲线变化的模拟信号做为虚拟电压变化量。用户自定义电压的最大值和最小值，系统产生按基本函数发生器产生的曲线规则变化的仿真模拟信号，幅值和相位也可由用户自行设定。波形显示图上曲线会随着循环次数的增加自动进行延伸。数据每隔一定时间进行一次采集，在波形图表上显示将采集到的数据以连续曲线的表示出图形，并以仪表形式显示出每一次采集到的电压信号量。设置两个输入控件自定义电压范围，若采集到的信号值超过设定的电压范围时进行报警声音提示，亮起报警灯。当要对采集结果进行保存的时候使用另一种保存方式，即保存波形数据至文件，这样如果需要读取数据的话就能直接将波形读取出来，可以直接使此波形记录显示在波形图表上，直观的表现出之前信号数据的变化趋势。前面板的设计开关及旋钮控制模块同理，选择数值子模板Numeric中的数值输入控件、数值显示控件和仪表控件，当用户需要对数值进行更改的时候，只要输入设定值便可以改变数值大小，设置各种不同的要求，并通过仪表显示数据结果。如图所示：图4-1报警模块报警模块的前面版设计与容量采集系统的设计方法类似，在布尔选板中填加指示灯子模板。波形显示模块系统采集一个任意波形的曲线，将信号波形显示在波形图，可以看出信号的变化趋势，如图所示：图4-2程序框图的设计模拟信号模块在信号处理模版中的波形生成子模板下选择基本函数发生器，在信号生成子模版下选择任意波形发生器模块，此模块会产生任意波形，再将函数发生器连接波形发生器，使得系统产生任意波形数据，另外对输入数值进行一些处理，通过调节幅值和相位，使得此曲线设定在一定的变化范围之间，这就形成了一个电压的仿真模拟信号，如图：图4-3信号输出显示部分需要设计一个数组，将采集结果进行转化，并设定按照循环的次数不停的更新数组，将采集到的信号显示出来。此系统中另外填加时间标识，在定时模板中选择时间标识常量子模板，用来显示当前采集数据的时间。如图：图4-4报警及定时等待模块系统的自动报警是根据一个比较判断而发生的。此设计中分别用大于？子模板、小于？子模板分别和最大电压、最小电压进行比较，再用布尔模板中的或结构进行判断，判断结果为真则报警指示灯开启，若为假则指示灯关闭。另外附加一个声音报警。在结构子模板Structures中选择条件结构CaseStructure，创建一个结构框，然后在图形声音子模板Graphics&Sound中选择蜂鸣器发音放置于Case结构的TRUE中，若判断为真，就会发出声音。判断的布尔类型数据连线为绿色。如图所示：图4-5这样一个带有报警功能的采集系统的基本体系就完成了，同样在前面的过程外加一个循环结构ForStructure，设置循环次数为20次。采集的时间间隔同样进行设置，时间单位为ms。如图：图4-6数据保存及读取模块数据保存和读取模块和容量采集原理一样，如图示：图4-7最后再填加一个while循环到整个系统中，用一个开关来控制采集的停止，系统便设计完成了。前面板整体修饰图4-85.扩展及展望部分(1)扩展设计一个完整的数据采集仿真系统。系统还可以扩展其它功能：能够通过其它不同的对象端子仿真外界环境信号；能够将采集的信号进行各种处理，包括各种数学模板中的端子应用，并将处理结果也进行保存；系统发出报警信号后能够采取相应的处理；保存的数据文件能以各种不同的方式打开查看。(2)展望本设计还可以通过系统中其它对象端子仿真其它各种不同的信号，并对信号进行相应的处理，将模拟信号进行显示、存储、转换等各种相关操作，实现虚拟仪器的强大的数据处理功能。在本设计中，信号的仿真、显示以及存储还可以有多种方式，可以通过不同的对象端子表现出来，“绘制”相应的程序流程图，真正灵活实现虚拟仪器的图形化程序语言。总结本设计通过对LabVIEW软件的运用，达到设计要求的各项具体任务。信号的仿真、数据的处理可以有很多方式，本设计也只是用到一部分。虽然这种图形化程序语言运用起来比较方便，但实际设计过程中也存在不少问题，例如用随机数等端子仿真容量数据可以用数值选板中很多不同的子选板，但就要考虑到怎样设计最合理，符合真实的容量数据。数据显示中也有各种显示方式，我们需要选择最形象的显示方式，以方便用户的查看。最后的文件保存及查看也需要通过数组的创建、转换等各种方式进行实现。要达到这些设计要求就必须对LabVIEW软件非常熟悉，掌握各种对象端子的输入输出的格式要求，才能做好总体设计。通过本次设计使我对虚拟仪器有了更好的认识及操作，虚拟仪器不仅是设计方便的图形化编程语言，更已成为计算机化领域中的一个重要方向。总体论文的书写过程中，通过大量的查阅资料，使我的基础知识得到了不断的巩固，也让自己的思维不限定在某个死角，思维不断开阔，设计思路逐渐开始明朗，开阔了思维，提高了自己独立处理问题的能力。致谢论文终于顺利完成了，在此我要非常感谢我的指导老师高浪琴老师以及王晓荣老师的指导和答疑，正因为有她们的耐心教导，我的论文才得以顺利的完成。高老师工作认真负责，对我们的要求也比较严格，经常利用休息时间对我们进行指导，论文只要有哪里做得不合要求的地方，她都是会很耐心的给我说明，指出论文的不足之处。王老师虽然不是我的论文指导老师，但我的毕业设计有什么不懂的地方，她还是抽出时间很认真仔细的给我进行讲解。另外我还要感谢倪海辉同学，我们做的设计虽然不同，但同样要用到虚拟仪器，我有不熟的地方，他都主动把他的书借我看，让我再从中去学习这个软件。这大学四年里，给我教过课的老师们，帮助过我的同学们，我都要谢谢你们，正因为有你们的孜孜不倦的教导和帮助，我的大学才能过得这么充实、快乐。我会永远记得这四年的美好时光。祝愿我亲爱的老师们家庭美满、全家人身体健康，祝愿我亲爱的同学们都能有个美好的前程。参考文献[1]周求谌等著.虚拟仪器与LabVIEW7Express程序设计.北京航空航天大学出版社[2]labview教程.北京清华大学出版社[3]周林等编著.数据采集与分析技术.西安电子科技大学出版社[4]沈兰荪编著.数据采集技术.中国科学技术大学出版社.1990(8)[5]胡广书等著.数字信号处理.清华大学出版社[6]杨乐平等著.LabVIEW高级程序设计.电子工业出版社[7]徐爱钧编著.智能化测量控制仪表原理与设计.北京航空航天大学出版社[8]杨乐平等著.LabVIEW程序设计应用.电子工业出版社[9]李庆扬等著.数值计算原理.清华大学出版社[10]郑君里等著.信号与系统.高等教育出版社[11]周求湛钱志鸿等编著.虚拟仪器与LabVIEW7Express程序设计.北京航空航天大学出版社.2004(7)[12]石博强赵德等编著..中国铁道出版社出版[13]汪敏生等译著.LabVIEW基础教程.电子工业出版社.2002(1)[14]李行善左毅孙杰主编.自动测试系统集成技术.电子工业出版社[15]刘君华主编.基于LabVIEW的虚拟仪器设计.电子工业出版社[16]（美）Gary,RichandJennings著.LabVIEWDelineationtranslate.北京大学出版社[17]（美）Bishop,.LabVIEW6ipracticalitytutorial.电子工业出版社[18]NationalQuickStartGuide,2004(3)[19]NationalInstruments.LabVIEWReleaseNotes,2004(3)[20]NationalStartedwithLabVIEW,2003(4)文献综述LabVIEW图形编程：LabVIEW是一个划时代的图形化编程系统,

应用于数据采集与控制.

数据分析,

以及数据表达等方面,

它提供了一种全新的程序编写方法,

即对称之为“虚拟仪器”的软件对象进行图形化的组合操作。据独立的市场调查分析，LabVIEW是科学家和工程师们进行仪器应用开发的首选工具。

LabVIEW让您充分享受功能强大的编程语言才具备的灵活性,

而且简单易用。如果您想对仪器系统进行编程,

而又不希望降低其性能，那么就需要选择这种用于测试与测量。数据采集与控制，以及过程监控的革命性软件开发一套完整的仪器系统。利用LabVIEW，您通过交互式的图形化前面板来控制系统，并显示所得的结果。您可以利用几千种设备进行数据采集，这些设备包括，GPIB、VXI、串口设备、PLC以及插入式数据采集卡等。您也可以通过网络、交互应用通讯和结构化查询语言(SQL)等方式与其他的数据源相联。数据采集完之后，您可以利用LabVIEW中功能强大的数据分析程序,

将原始数据转换成有意义的结果。本书旨在为致力于数据采集与控制、数据分析，以及数据表达等方面的科学家和工程师们提供一种全新的程序编写方法，即对称之为“虚拟仪器”(VirtualInstruments，VIS)的软件对象进行图形化的组合操作。书中讲解了如何通过交互式的图形化前面板来控制系统，并显示所得的结果；如何利用LabVIEW中功能强大的数据分析程序将原始数据转换成有意义的结果；以及如何利用多种设备进行数据采集等方面。LabVIEW教程：本书详细介绍了在最新版LabVIEWExpress环境中进行虚拟仪器开发的方法。首先介绍了入门知识和编程基本方法，进而深入介绍了非连线数据交换、事件驱动、程序动态控制、线程分析等高级编程概念与方法，最后全面讲述了数据记录、信号采集、网络技术与其他应用程序的通讯等工程中普遍应用的技术。书中最后两章提供了完整的机械工程测试实验教学方案和丰富的工程实例，融入了LabVIEW的许多精华，也是作者近年来从事虚拟仪器教学与研究的成果。数据采集与分析技术：主要包括计算机数据采集与分析技术概述、计算机基础、数据采集信号处理基础、输入/输出接口技术、数据采集系统常用电路、D/A转换和A/D转换、传感器技术、数据采集系统抗干扰技术、总线接口技术、计算机数据采集系统设计和数据分析与处理等。计算机数据采集与分析系统的设计与开发可能是读者最为关心的问题，因此，在本书的最后分别介绍了使用LabVIEW、CVI和MATLAB三种常用的开发工具开发计算机数据采集与分析系统的方法和技巧，并详细介绍了实例的开发过程。本书的例子均来源于工程实践，例子简明实用，对读者进行工程实践具有很大的帮助。智能化测量控制仪表原理与设计：随着微电子技术的迅速发展和超大规模集成电路的出现,

特别是单片机的出现,

正在引起测量控制仪表领域内的一场新的技术革命。单片机又称微控制器(Microcontroller),

是在一块芯片上同时集成了CPU、ROM、RAM以及各种功能I／O接口的超大规模集成电路。单片机具有体积小、价格低、功能强、可靠性高以及使用方便灵活的特点,

通过它能够很容易地将计算技术与测量控制技术相结合,

组成新一代的所谓“智能化测量控制仪表”。这种新型的智能仪表易于更新换代,

维修方便。用单片机研制开发各种智能化测量控制仪表,

周期短,

成本低,

在计算机与仪表一体化设计中具有其他微型计算机无法比拟的优势,

这一点对仪表的研制开发人员来说具有极大的吸引力。现在很多厂商、研究所以及高等院校都在研制开发各种智能化测量控制仪表,

广大的仪表设计、生产和使用人员都迫切希望了解和掌握单片机在测量控制仪表中的应用技术。本书就是为了适应这种发展趋势,

根据我们在教学和研制开发智能化测量控制仪表中的经验体会而编写的。它全面系统地阐述了基于单片机的智能化测量控制仪表的基本原理与设计方法。介绍了Intel8051、8XC51、PHILIPS8XC552等增强型单片机的基本原理及应用。详细论述了智能化测量控制仪表的人机接口、过程通道接口、串行和并行通讯接口、硬件和软件抗干扰技术、数据处理技术、仪表硬件及软件的设计方法给出了大量实用的硬件电路和软件程序；还介绍了一种适用于IBM—PC及其兼容机的MCS—51系列单片机模拟仿真软件SIM8051的使用方法。数字信号处理：本书系统讲述数字信号处理的基本原理、算法及其实现方法。主要讲述时域离散信号与系统的基本概念和时域、频域的分析方法。重点介绍离散傅里叶变换及其快速算法、数字滤波的基本概念与理论、数字滤波器的设计与实现方法。介绍模拟信号数字处理原理与方法、多采样率数字信号处理的基本理论和高效实现方法，数字信号处理的典型应用。基于LabVIEW的虚拟仪器设计：虚拟仪器的功能与计算机技术同步发展。这是因为计算机是虚拟仪器的核心设备,

该仪器的功能是通过软件仿真实现的。它将传统仪器由硬件电路实现的数据分析处理与显示功能,

改由功能强大的计算机来执行,

所以计算机是其核心,当计算机与适当的I/O接口设备配置完毕,

虚拟仪器的硬件平台就被确定,

此后软件就成为仪器的关键部分,

这也是“软件就是仪器”之说的来由。这意味着只要按照测量原理,

采用适当的信号分析技术与处理技术,

编制某种测量功能的软件就可构成该种功能的测试仪器。虚拟仪器发展的特点是它的队伍宏大,

规模壮阔。这是因为虚拟仪器的测量功能可以由用户根据需要来定义或扩展,

而不是只能由厂家事先定义且固定不可变更。除示波器，任意波形发生器、数字表、频谱分析仪等通用测量与分析仪器外,

各个领域都存在不计其数的特殊参量测量需求,

如果建立了虚拟仪器平台,

那么只要按照测量原理,

借助信号分析与处理技术编制软件程序,

就能自己设计建造自己的测试仪器。所以,

作为仪器的使用者,

广大科研工作者同时也是虚拟仪器的设计者与发展者。信号分析与处理技术是实现测量功能软件编程的基石。基于相关时域分析、领域频谱分析、数字滤波、统计分析等常用信号分析与处理技术,

已建造了相关分析仪、频谱分析仪、传递函数分析仪、数字滤波器等各种商用虚拟仪器。这些仪器是传统观念上的“高级责族式”仪器。因为它们采用硬件来实现,

且电路复杂、昂贵,

以往是很难实现的。今天“软件就是仪器”的虚拟仪器时代，使那些“贵族仪器”走出“贵族经院”，得到普及。近年来,

神经网络技术、模糊技术、小波技术等信号分析新技术在科学研究领域内取得了很大的发展和丰硕的成果。混沌技术刚刚开始崭露头角,

在测量领域内已展现出它的应用潜力。本书的目的是介绍基于最新的信号分析与处理新技术而建造，设计具有不同测量功能虚拟仪器的工作原理与方法。它所涉及的多项信号分析与处理新技术,

力求避免苫涩的数学公式推导,

侧重于实现虚拟仪器的原理与设计方法。所列举的不同层次设计举例,

供读者学习后能在工作领域内举一反三之用。本书只提供所需要的基础知识,

便于自学。