基于labview的各项设计与改进实验.pdfVIP

LabVIEW 实验及相关设计 06300720370 陈立凡 LabVIEW 是实验室虚拟仪器集成环境（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench ）的简称，是美国国家仪器公司（NATIONAL INSTRUMENTS，简称NI）的创新软 件产品，也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境。 1 LabVIEW 软件概述 LabVIEW 是基于图形编译( Graphics ,G) 语言的虚拟仪器软件开发平台,它具有数据采集、 数据分析、信号生成、信号处理、输入输出控制等功能。与传统编程采取的文本语言相比,Lab VIEW 使用G 语言编程,界面更加友好直观,是一种直觉式图形程序语言。 LabVIEW 有2 个基本窗口:前面板窗口和流程图窗口。前面板窗口用于放置控制对象和 显示对象,相当于常规仪器的显示屏幕或指针。流程图窗口用于编写和显示程序的图形源代 码,它相当于语言编程中的语句,它由各种能够完成一定功能的模块通过连接线连接而成。 LabVIEW 的优点在于，其开发环境从流程式的编程、不需预先编译就存在语法检查、调 试过程使用的数据探针，到其丰富的函数功能、数值分析、信号处理和设备驱动等功能，都 令人称道。 2 硬件概述 211 硬件结构 该虚拟仪器的硬件结构如图1 所示。系统所需的硬件设备有数据采集卡、计算机。其中数据 采集卡为USB2002 ,它是USB 总线兼容的数据采集板,具有体积小、即插即用等优点。USB 板 上装有14Bit 分辨率的A/ D 转换器。为用户提供32 路单端模拟信号输入、16 路双端的模 拟输入通道、16 路开关量输入、16 路开关量输出。模拟电压输入范围为±5 V , ±10 V , 最大采样速率为400 bit/ s. 212 采集卡驱动方式 数据采集卡的驱动分为内置式驱动和外挂式驱动,对于NI公司推出的数据采集卡,用户可以 使用LabVIEW内部的DAQ库直接对端口进行操作,即内置式驱动,但由于这些数据采集卡价格 比较昂贵,影响了在科研中的应用;而如果采用一些国产数据采集卡,要使其能应用在 LabVIEW环境下,必须编写适用于LabVIEW的接口驱动程序,这给数据采集卡的使用带来了不 便。目前,国内一些中价位板卡已经开始提供基于DLL 的外挂式LabCIEW驱动器程序,如 USB2002 数据采集卡为用户定义外挂式驱动接口,位于数据采集卡安装目录下的USB2002. VI 文件中,用户只需从文件中复制所需的接口,将其粘贴到系统开发环境中即可。 图1 虚拟仪器硬件结构图 3 设计实例 4 设计功能进一步改进 1）温度计 在学会vi子程序运用后，我们尝试将温度计分成一个个独立的模块。这样模块化的编程 方式不仅易于阅读、调试，而且更是为以后大规模程序打下基础。 温度计程序的功能主要有：显示温 度数值、显示历史温度图标、华氏摄氏 温度两种量程。因为华氏摄氏温度转换 需要通过公式，所以先以此为初级模块。 程序框图如左图。 接着将此华氏摄氏温度转 换模块作为初级模块，带入 温度计设计。 再加入求最大、最小值、平均值、历史温度图表、延时等功能，得到以下程序框图。 输出的图表框如下。 2）步进电梯的改进设想 前面板： 除原有的电梯楼层7 段显示码、楼 层选择、停止运行这几个功能键外，加 入了超载报警、最大载重量设定。 程序框图如下： 在此基础上，我们还考虑可根据DAQ 数据卡上的8 大功能模块给步进电梯曾加更多的 功能。比如利用光强探测来检测每层楼电梯前是否站有乘客；利用红外探测来控制自动开关 门，防止乘客进门时被门挤伤；还可加入一些数学参数和模型，来适应多电梯运行模式，