虛擬儀器課程設(shè)計(jì)---基于labview 的溫度控制器的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：基于Labview 的溫度控制器的設(shè)計(jì)</p><p>　　基于labview的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)</p><p>　　1.設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及要求</p><p>　　設(shè)計(jì)基于Labview 的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。</p><p

2、>　　要求：1）掌握NI-DAQ使用方法。</p><p>　　2）了解溫度測(cè)量以及控制方法。</p><p>　　3）設(shè)定溫度，測(cè)量及顯示溫度，繪出溫度曲線，PWM方式控制溫度。</p><p>　　2.對(duì)設(shè)計(jì)論文撰寫內(nèi)容、格式、字?jǐn)?shù)的要求</p><p>　　（1）.課程設(shè)計(jì)論文是體現(xiàn)和總結(jié)課程設(shè)計(jì)成果的載體，一般不應(yīng)少于3000字

3、。</p><p>　?。?）.學(xué)生應(yīng)撰寫的內(nèi)容為：中文摘要和關(guān)鍵詞、目錄、正文、參考文獻(xiàn)等。課程設(shè)計(jì)論文的結(jié)構(gòu)及各部分內(nèi)容要求可參照《沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范》執(zhí)行。應(yīng)做到文理通順，內(nèi)容正確完整，書寫工整，裝訂整齊。</p><p>　?。?）.論文要求打印，打印時(shí)按《沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范》的要求進(jìn)行打印。</p><p>　　（4）.

4、 課程設(shè)計(jì)論文裝訂順序?yàn)椋悍饷?、任?wù)書、成績(jī)?cè)u(píng)審意見(jiàn)表、中文摘要和關(guān)鍵詞、目錄、正文、參考文獻(xiàn)。</p><p><b>　　3.時(shí)間進(jìn)度安排</b></p><p><b>　　中文摘要</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的題目是基于LabView的溫度控制系統(tǒng)，主要講述控制系統(tǒng)軟件方面的設(shè)計(jì)，首先對(duì)溫度傳感器采集

5、到的溫度信號(hào)（轉(zhuǎn)化并處理為電壓信號(hào)）輸入到采集卡模擬輸入端口，采集卡將信號(hào)送入LabView程序處理后從模擬輸出端輸出相關(guān)有效的PWM調(diào)制波形。由于條件有限本次課設(shè)忽略了傳感器的設(shè)計(jì)，只是通過(guò)模擬一個(gè)溫度值，就在采集卡的模擬輸入端送一個(gè)0~5V的可手動(dòng)調(diào)整的電壓，通過(guò)手動(dòng)改變的電壓，就可以模擬對(duì)外部溫度的變化的監(jiān)控行為。</p><p>　　本文中的溫度控制系統(tǒng)是為了應(yīng)對(duì)當(dāng)今對(duì)大規(guī)模、自動(dòng)化、智能化電子測(cè)控系統(tǒng)的

6、需求愈發(fā)迫切的形勢(shì)而設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)中所采用是由計(jì)算機(jī)計(jì)術(shù)、儀器技術(shù)和通信技術(shù)的結(jié)合而來(lái)的虛擬儀器技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的意義對(duì)儀器儀表、自動(dòng)控制領(lǐng)域的發(fā)展非常大，它大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的硬件設(shè)備，降低了開(kāi)發(fā)和更新的成本，并且使系統(tǒng)的靈活性增強(qiáng)，易于維修，方便工程人員開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，為工廠節(jié)省了大批大批的財(cái)富。　　</p><p>　　關(guān)鍵詞 虛擬儀器，LabView，自動(dòng)化控制，數(shù)據(jù)采集卡</p><p>&

7、lt;b>　　目錄</b></p><p>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)描述1</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)題目：基于labview的溫度控制器的設(shè)計(jì)1</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求1</b></p><p>　　1.2.1基本要求1</p><p>　　1.2.2發(fā)

8、揮部分1</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)思路2</b></p><p>　　2.1 DAQ數(shù)據(jù)的采集2</p><p>　　2.2溫度檢測(cè)部分2</p><p>　　2.3溫度控制部分3</p><p><b>　　2.4顯示部分3</b></p>

9、;<p>　　3 主程序流程圖4</p><p>　　4 溫度控制器的設(shè)計(jì)5</p><p>　　4.1 溫度采集的部分5</p><p>　　4.2 溫度判斷5</p><p>　　4.3 溫度調(diào)節(jié)器的多級(jí)控制8</p><p>　　4.3. 1制冷系統(tǒng)的溫度多級(jí)控制8</p>

10、<p>　　4.3. 2加熱系統(tǒng)的溫度多級(jí)控制9</p><p>　　4.4顯示部分的設(shè)計(jì)9</p><p>　　4.4.1溫度曲線圖像的設(shè)計(jì)9</p><p>　　4.4.2溫度調(diào)節(jié)器占空比圖像的設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.4.3溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的指示燈設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.5

11、溫度控制器前面版的設(shè)計(jì)12</p><p>　　5 系統(tǒng)的工作過(guò)程分析13</p><p>　　6 溫度控制系統(tǒng)的功能測(cè)試14</p><p>　　7 主要元器件介紹17</p><p>　　7.1 NI-DAQ采集卡17</p><p><b>　　小結(jié)18</b></p&g

12、t;<p><b>　　致謝19</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20</b></p><p>　　附錄 程序框圖21</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)描述</b></p><p>　　1.1設(shè)計(jì)題目：基于labview的溫度控制器的設(shè)計(jì)

13、</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　1.2.1基本要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)基于Labview 的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。</p><p>　　要求：1）掌握NI-DAQ使用方法。</p><p>　　2）了解溫度測(cè)量以及控制

14、方法。</p><p>　　3）設(shè)定溫度，測(cè)量及顯示溫度，繪出溫度曲線，PWM方式控制溫度。</p><p><b>　　1.2.2發(fā)揮部分</b></p><p>　　1）根據(jù)外部溫度的變化范圍自動(dòng)選擇溫度控制器的工作級(jí)別。</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)思路</b></p>

15、<p>　　本次設(shè)計(jì)要求使用LabView來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度控制器的設(shè)計(jì)，在此我將其分為4個(gè)大部分：首先是DAQ數(shù)據(jù)采集部分；其次就是溫度檢測(cè)部分；第三，是溫度控制部分；最后就是整個(gè)系統(tǒng)的顯示部分。在這個(gè)溫度控制系統(tǒng)中，使用了一個(gè)while循環(huán)結(jié)構(gòu)就可以將以上四個(gè)部分很容易的套在一起，這樣一來(lái)只要系統(tǒng)一開(kāi)啟就會(huì)不斷的監(jiān)視溫度的變化并且自動(dòng)使溫度保持在設(shè)定的范圍內(nèi)，（不過(guò)我們實(shí)際上并不能將溫度將下來(lái)因?yàn)闆](méi)有必要的外設(shè)，所以我們只有通過(guò)觀

16、看制冷，加熱器的占空比情況來(lái)判斷程序是否正確）。在監(jiān)控的過(guò)程中無(wú)需人的參與，實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化監(jiān)控。以下分別分析四個(gè)部分的簡(jiǎn)要思路。</p><p>　　2.1 DAQ數(shù)據(jù)的采集</p><p>　　從傳感器出來(lái)的信號(hào)要經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集卡才能送至計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和記錄，所以在本次設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)采集卡是不可或缺的一部分，它起到一個(gè)連接紐帶的作用。從傳感器出來(lái)的信號(hào)接到數(shù)據(jù)采集卡的模擬輸入端，然后再

17、通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡的A/D通道連接至計(jì)算機(jī)中去。數(shù)據(jù)采集卡接收到的是一個(gè)模擬電壓量，但是經(jīng)過(guò)它的A/D通道后，計(jì)算機(jī)接收到的就是一個(gè)數(shù)字量，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后，我們就可以方便地對(duì)它進(jìn)行控制了。Labview軟件上就有一個(gè)數(shù)據(jù)采集小助手（以下簡(jiǎn)稱DAQ），利用DAQ就能夠?qū)τ?jì)算機(jī)里的數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行設(shè)置并使用，使用上非常簡(jiǎn)單、方便。在本次設(shè)計(jì)中`，為了將采集到的電壓信號(hào)乘以100就當(dāng)作是實(shí)際的溫度了。</p><p><

18、;b>　　2.2溫度檢測(cè)部分</b></p><p>　　通過(guò)DAQ傳入到計(jì)算機(jī)里的數(shù)據(jù)就需要進(jìn)行判斷和處理了。因?yàn)槲易龅氖菧囟瓤刂葡到y(tǒng)所以實(shí)際上我要判斷的數(shù)據(jù)其實(shí)就是只有溫度而已，我程序的核心思想其實(shí)就是利用這個(gè)系統(tǒng)能夠根據(jù)溫度的變化作出相應(yīng)的處理，比如說(shuō)外部溫度比設(shè)定的溫度高那么我就需要讓制冷設(shè)備發(fā)揮作用來(lái)降低溫度，如風(fēng)扇作為制冷設(shè)備時(shí)，就需要將其的占空比設(shè)置的高一些，要是反之就要將電爐的占

19、空比設(shè)置的高一些，所以數(shù)據(jù)的判斷也就是這個(gè)系統(tǒng)的核心部分，在這里我使用了Labview里面的公式節(jié)點(diǎn)作為整個(gè)程序的核心部分，通過(guò)C語(yǔ)言編程可以大大的降低程序的難度，判斷溫度的信息只需要簡(jiǎn)單的通過(guò)幾句C命令就可以解決，</p><p>　　在這里我就是只用兩個(gè)判斷語(yǔ)句就可以知道溫度是過(guò)高還是過(guò)低。為了在以后幾個(gè)部分使用上的方便，計(jì)算出實(shí)際溫度與上下限溫度的差值，在進(jìn)行判斷。根據(jù)判斷所得的結(jié)果，選擇不一樣的警報(bào)燈顯示

20、警報(bào)。</p><p><b>　　2.3溫度控制部分</b></p><p>　　升溫、降溫是通過(guò)調(diào)節(jié)方波的占空比（PWM方式調(diào)控）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如果外界溫度值還沒(méi)有達(dá)到設(shè)定溫度范圍時(shí)，那么就需要使得火爐的占空比高一些，同時(shí)風(fēng)扇的占空比為0，以達(dá)到對(duì)外界物體進(jìn)行升溫的效果，當(dāng)外界的溫度逐漸接近設(shè)定溫度值時(shí)，火爐的方波的占空比會(huì)變小甚至為零，當(dāng)外部的溫度超過(guò)設(shè)定的溫度時(shí)，

21、就要增加電扇的占空比來(lái)降低溫度，進(jìn)而使得溫度維持平衡。</p><p>　　上面的只是我設(shè)計(jì)的基本的要求，我的發(fā)揮部分也在溫度的控制的這一部分，通過(guò)判斷外部溫度和設(shè)定溫度的差值的溫度范圍來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)器的檔位選取，經(jīng)過(guò)了判斷程序，通過(guò)接下來(lái)簡(jiǎn)單的幾句C程序就可以實(shí)現(xiàn)這部分的程序設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　2.4顯示部分</b></p><p

22、>　　顯示部分是驗(yàn)證程序是否正確的重要環(huán)節(jié)，從顯示的圖像上我們可以直觀的看到經(jīng)過(guò)系統(tǒng)處理后的成果，這樣便于分析系統(tǒng)中可能存在的問(wèn)題，這個(gè)程序的顯示部分由三大部分組成，首先就是溫度的曲線圖像，利用電壓來(lái)模擬外部的溫度變化可以從溫度曲線圖像上直觀的看到，第二部分就是比溫度控制器的圖像，溫度控制器是由電爐和風(fēng)扇組成，所以這部分的就有兩個(gè)圖像組成，一個(gè)是加熱占空比圖像，另一個(gè)就是制冷占空比圖像，溫度的變化必定會(huì)使得這兩個(gè)溫度占空比的圖像發(fā)

23、生變化所以，通過(guò)這兩個(gè)占空比圖像我們就可以了解到程序的是否正確，第三部分就是溫度調(diào)節(jié)器的溫度顯示以及檔位指示燈部分，這里我設(shè)計(jì)了兩個(gè)表用來(lái)顯示我加熱和制冷的儀器的工作示數(shù)，檔位指示燈就是用來(lái)更為清晰地掌握此時(shí)溫度調(diào)節(jié)器工作在什么檔位級(jí)別，方便使用者更加的了解其工作的狀態(tài)。</p><p><b>　　3 主程序流程圖</b></p><p>　　圖3.1 主程序流程圖

24、</p><p>　　4 溫度控制器的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 溫度采集的部分</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用的是NI SC-2075采集卡，由于該卡支持DAQmx驅(qū)動(dòng)程序，所以本設(shè)計(jì)是直接使用DAQmx-DataAcquisition開(kāi)發(fā)的，在這部分中，主要是采集參數(shù)的設(shè)置，其中包括物理通道的選擇，采樣模式、采樣率、每通道采樣數(shù)、輸入方式的配置，采樣最大

25、最小值的設(shè)置。</p><p>　　DAQ的設(shè)置部分的步驟如下：</p><p>　?。?）首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)DAQ助手，在程序框圖設(shè)計(jì)窗口中打開(kāi)【函數(shù)】模塊,執(zhí)行【函數(shù)】→【express】→【DAQ助手】，調(diào)入DAQ。然后用右鍵單擊調(diào)入的“DAQ助手”，選擇屬性選項(xiàng)，就會(huì)出現(xiàn)如圖4.1.2所示。在生成信號(hào)中選擇【模擬輸出】→【電壓】輸出，選擇通道ao1，DAQ創(chuàng)建完成。</p>

26、<p>　　圖4.1.2 創(chuàng)建DAQ</p><p>　?。?）打開(kāi)程序框圖編輯窗口，調(diào)整與前面板相對(duì)應(yīng)的控件圖標(biāo)位置，以便后續(xù)擺放函數(shù)與連線。</p><p>　?。?）在函數(shù)選板的【編程】→【數(shù)值】子選板中選擇“乘”函數(shù)和一個(gè)數(shù)值常量（設(shè)定值為100），將DAQ輸出擴(kuò)大100倍，并將這些數(shù)據(jù)視為實(shí)際溫度。</p><p>　　完成以上4個(gè)步驟后溫度

27、采集程序框圖就設(shè)計(jì)完了如圖4.1.3所示。</p><p><b>　　4.2 溫度判斷</b></p><p>　　這部分的我的設(shè)計(jì)思路：通過(guò)判斷外部變化的溫度和給定的溫度的進(jìn)行比較，外部的溫度大于給定的溫度那么就啟動(dòng)制冷功能來(lái)降低溫度，反之就需要啟動(dòng)加熱功能，鑒于公式節(jié)點(diǎn)編程的高效性，這里我使用了公式節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)這部分的功能程序如下：</p><

28、p><b>　　int t;</b></p><p><b>　　int m;</b></p><p><b>　　int n;</b></p><p><b>　　if (x>=y)</b></p><p><b>　　{t=x-y

29、;</b></p><p><b>　　v=0;</b></p><p>　　if (t>100)</p><p><b>　　{a=1;</b></p><p><b>　　b=0;</b></p><p><b>　　c=

30、0;</b></p><p><b>　　d=0;</b></p><p><b>　　m=100;}</b></p><p>　　if (t>300)</p><p><b>　　{m=100;</b></p><p><b&g

31、t;　　a=1;</b></p><p><b>　　b=1;</b></p><p><b>　　c=0;</b></p><p><b>　　d=0;}</b></p><p>　　if (t<100)</p><p><b&

32、gt;　　{ a=0;</b></p><p><b>　　b=0;</b></p><p><b>　　c=0;</b></p><p><b>　　d=0;</b></p><p><b>　　m=t;}</b></p>&l

33、t;p><b>　　s=m/100;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if (x<y)</b></p><p><b>　　{t=y-x;</b></p><p><b>　　s=0;<

34、;/b></p><p>　　if (t>100)</p><p><b>　　{a=0;</b></p><p><b>　　b=0;</b></p><p><b>　　c=1;</b></p><p><b>　　d=0;&l

35、t;/b></p><p><b>　　n=100;}</b></p><p><b>　　if(t>300)</b></p><p><b>　　{t=100;</b></p><p><b>　　a=0;</b></p>&l

36、t;p><b>　　b=0;</b></p><p><b>　　c=1;</b></p><p><b>　　d=1;</b></p><p><b>　　n=100;</b></p><p><b>　　}</b></

37、p><p>　　if (t<100)</p><p><b>　　{a=0;</b></p><p><b>　　b=0;</b></p><p><b>　　c=0;</b></p><p><b>　　d=0;</b><

38、/p><p><b>　　n=t;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　v=n/100;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　這個(gè)C程序幾乎包括了所有的功能，有溫度

39、檢測(cè)，溫度控制程序以及部分的溫度檔位調(diào)節(jié)，指示燈顯示程序等等；其中x、y是輸入：x代表了采集的溫度數(shù)據(jù)y，則代表了給定的溫度值；t表示為兩個(gè)溫度的差值，不過(guò)t總是大于或等于0的值，其中s、a、b、c、d、v是輸出：s、d 分別是制冷和加熱占空比的輸出端，a、b、c、d則用來(lái)判斷溫度檔位選擇的重要參數(shù)，其中m 、n是由來(lái)求解占空比的重要參數(shù)；程序if (x>=y){ t=x-y；…………………………………s=m/100；}就是用來(lái)判

40、斷出采集到的溫度是否比給定的溫度高的程序，要是相等或是高那么就執(zhí)行這里面的程序來(lái)啟動(dòng)制冷器工作；程序 if (x<y) {t=y-x；…………………………………v=n/100；}就是由來(lái)判斷斷出采集到的溫度是否比給定的溫度低的程序，要是低那么就執(zhí)行這里面的程序來(lái)啟動(dòng)加熱器進(jìn)行工作；這部分部分的程序框圖如圖4.2所示：</p><p>　　圖4.2.1 溫度判斷程序框圖</p><p&g

41、t;　　圖中有陰影的為溫度判斷的條件語(yǔ)句通過(guò)這幾條語(yǔ)句就可以將溫度判別出來(lái)。</p><p>　　4.3 溫度調(diào)節(jié)器的多級(jí)控制</p><p>　　溫度控制部分是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容它同樣是利用公式節(jié)點(diǎn)來(lái)完成的，從上圖就可以知道當(dāng)外部溫度大于控制溫度的時(shí)候就需要降低溫度所以將電爐的占空比v設(shè)為0，電扇的占空比隨著溫度的升高為增大如s=m/100；但是當(dāng)溫度差t大于100的時(shí)候則將制冷的占空

42、比設(shè)為1，當(dāng)電爐的溫度小于外部的溫度的時(shí)候則將電扇的占空比設(shè)為0，同時(shí)增加電爐的占空比如：if（x<y）時(shí)s=0，v=n/100；同樣的當(dāng)兩個(gè)溫度的差值大于100時(shí)就需要將電爐的占空比設(shè)置為1。</p><p>　　上面介紹的是溫度的基本控制，由于實(shí)際的溫度可能變化的很大有時(shí)候及時(shí)風(fēng)扇或是電爐的占空比達(dá)到最大但是可能還是不能輕松地解決問(wèn)題所以在這里我設(shè)計(jì)了溫度控制器的多級(jí)別控制，就是為了解決我提出的這個(gè)問(wèn)題

43、而設(shè)計(jì)的下面為了方便講解所以根據(jù)圖形來(lái)做具體的分析：</p><p>　　4.3. 1制冷系統(tǒng)的溫度多級(jí)控制</p><p>　　首先介紹的是制冷系統(tǒng)的多級(jí)控制圖形：</p><p>　　圖4.3.1 制冷系統(tǒng)多級(jí)程序框圖</p><p>　　這個(gè)就是我的制冷器的多級(jí)控制圖，從圖中可以看到一共分位三級(jí)控制首先就是最基本的溫度調(diào)節(jié)程序就是if

44、 (t<100){ a=0;b=0;c=0;d=0;m=t;}就是調(diào)節(jié)器隨著制冷占空比的增加風(fēng)扇轉(zhuǎn)速在增大，其速度的公式為V=0.75*100s；第二級(jí)調(diào)速程序?yàn)閕f (t>100){a=1;b=0;c=0;d=0;m=100;}從程序語(yǔ)句知道此時(shí)的制冷占空比始終為1,所以此時(shí)的風(fēng)速是一個(gè)定值,為1500轉(zhuǎn)/min。第三級(jí)調(diào)速就是為了應(yīng)對(duì)溫度差特別大的而設(shè)計(jì)的就是當(dāng)溫度差大于300℃時(shí)啟動(dòng)第三級(jí)調(diào)速程序，if (t>3

45、00){m=100;a=1;b=1;c=0;d=0;}可以看出此時(shí)的制冷占空比也是1但是風(fēng)扇轉(zhuǎn)速為2500轉(zhuǎn)/min。這樣就可以使得溫度盡可能快的維持到平衡。</p><p>　　4.3. 2加熱系統(tǒng)的溫度多級(jí)控制</p><p>　　加熱系統(tǒng)的多級(jí)控制圖形；</p><p>　　圖4.3.2 加熱系統(tǒng)多級(jí)控制圖</p><p>　　這一部

46、分就是加熱系統(tǒng)多級(jí)控制程序設(shè)計(jì)，同制冷系統(tǒng)一樣也是有三級(jí)調(diào)速檔位首先就是 if (t<100) { a=0;b=0;c=0;d=0;n=t;}可以算出溫度值T=0.15*5000v℃所以第一級(jí)溫度和加熱占空比有直接的關(guān)系,第二級(jí)加熱的程序?yàn)椋?lt;/p><p>　　if (t>100){a=0;b=0;c=1;d=0;n=100;}</p><p>　　此時(shí)的占空比為1，所以此時(shí)

47、的加熱器的溫度為一個(gè)定值：T=0.45*5000=2250℃；第三級(jí)的加熱器的程序?yàn)椋篿f(t>300){t=100;a=0;b=0;c=1;d=1;它的占空比同樣是1所以其溫度：T=0.75*5000=3750℃。這樣就可以很快的縮短給定值和所采集到的溫度之間的差異。</p><p>　　4.4顯示部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　本程序的顯示部分由三部分組成，第一就是溫度曲線圖像，

48、第二就是溫度調(diào)節(jié)器的占空比圖像（電爐占空比圖像，電扇占空比圖像）最后一部分就是溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的溫度指示燈。</p><p>　　4.4.1溫度曲線圖像的設(shè)計(jì)</p><p>　　利用DAQ將采集到的信號(hào)乘以系數(shù)100然后將其直接輸入到波形圖中就得到了溫度的曲線圖像如圖</p><p>　　圖4.4.1 溫度曲線設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　DA

49、Q采集到的電壓范圍0到5V，我將其擴(kuò)大100倍來(lái)作為外部模擬的溫度變化，同時(shí)溫度計(jì)顯示出來(lái)此時(shí)的模擬的溫度值。</p><p>　　4.4.2溫度調(diào)節(jié)器占空比圖像的設(shè)計(jì)</p><p>　　溫度調(diào)節(jié)器占空比的圖像我用了將占空比的系數(shù)增大100輸入到方波波形的生成器里面（如圖4）用來(lái)產(chǎn)生方波信號(hào)如圖：</p><p>　　圖4.4.2 溫度調(diào)節(jié)器占空比的設(shè)計(jì)</

50、p><p>　　4.4.3溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的指示燈設(shè)計(jì)</p><p>　　這里我要強(qiáng)調(diào)一下，這個(gè)部分的設(shè)計(jì)大大的方便了我們了解系統(tǒng)的各種狀態(tài)方便使用者掌握系統(tǒng)的使用方法增加了程序的實(shí)用性，提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量，這部分的設(shè)計(jì)分兩部分首先是：</p><p>　　制冷系統(tǒng)的指示燈設(shè)計(jì)圖像：</p><p>　　圖4.4.3.1 制冷系統(tǒng)指示燈設(shè)計(jì)</

51、p><p>　　加熱系統(tǒng)的指示燈如下：</p><p>　　圖4.3.3.2 加熱系統(tǒng)指示燈設(shè)計(jì)</p><p>　　這兩個(gè)部分的設(shè)計(jì)十分的像都是通過(guò)不等于0等于0，與或非等邏輯運(yùn)算進(jìn)行簡(jiǎn)單的組合實(shí)現(xiàn)了指示的功能。 </p><p>　　4.5 溫度控制器前面版的設(shè)計(jì)</p><p>　　前面板是用戶接口，即交互式界面，用

52、于用戶向程序中輸入各種控制參數(shù)和觀察輸出量，在前面板中，使用了各種仿真圖標(biāo)，如開(kāi)關(guān)、旋鈕等，并以數(shù)字或?qū)崟r(shí)趨勢(shì)圖等各種形式的輸出測(cè)試結(jié)果來(lái)模擬真實(shí)儀器的面板。</p><p>　　前面板的設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮了LabVIEW的特長(zhǎng),即建立了友好的人機(jī)操作界面，是虛擬信號(hào)發(fā)生器的最上層。在使用中直接通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤設(shè)定信號(hào)的相關(guān)參數(shù)。本次溫度控制器的前面板主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成:溫度計(jì)，報(bào)警燈，輸入/輸出控件，波形圖表。此

53、外，為了使設(shè)計(jì)的儀器更加形象、美觀，還增加了許多修飾性的元件如面板上的邊框，設(shè)計(jì)題目等。盡量與真實(shí)儀器的使用界面相一致。</p><p>　　圖4.5.1 前面板的設(shè)計(jì)圖</p><p>　　5 系統(tǒng)的工作過(guò)程分析</p><p>　　溫度控制系統(tǒng)的工作過(guò)程經(jīng)過(guò)以上的詳細(xì)分析之后，顯得非常的清晰明了。以下再次簡(jiǎn)要分析本系統(tǒng)的工作過(guò)程：</p><

54、p>　　（1）DAQ采集到數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)（乘以100）轉(zhuǎn)換成溫度值，以便于處理分析；</p><p>　　（2）接下來(lái)的數(shù)據(jù)會(huì)進(jìn)入到在公式節(jié)點(diǎn)中，根據(jù)所設(shè)定的控制溫度進(jìn)行判斷，另外根據(jù)公式節(jié)點(diǎn)中的程序，如果采集到的溫度大于給定的控制溫度，則啟動(dòng)制冷器工作，具體的做法就是增加風(fēng)扇的占空比來(lái)增加風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，如果采集到的溫度小于給定的溫度則增大電爐的占空比是溫度升到給定的控制溫度，經(jīng)公式節(jié)點(diǎn)的c程序化處理，將占空比的

55、變化輸出到外部控制電路上，控制住火爐和電扇的工作強(qiáng)度，迫使溫度保持在所要求的溫度。</p><p>　?。?）從公式節(jié)點(diǎn)出來(lái)的各種數(shù)據(jù)然后在經(jīng)過(guò)處理將其連接到所要顯示的圖像中顯示出來(lái)。</p><p>　　（4）程序完成以上各步驟后，再次循環(huán)，只要“停止”按鈕不摁下，程序就一直反復(fù)執(zhí)行以上步驟。</p><p>　　6 溫度控制系統(tǒng)的功能測(cè)試</p>

56、<p>　　在軟件程序設(shè)計(jì)中，由于從DAQ出來(lái)的電壓值是0～5V的隨機(jī)值，所以要利用從DAQ出來(lái)的電壓值乘以100來(lái)模擬0～500℃的溫度采集值，該溫度采集值一方面送至波形圖表和數(shù)值顯示控件以及溫度計(jì)來(lái)顯示現(xiàn)場(chǎng)的溫度。另一方面送至公式節(jié)點(diǎn)與設(shè)定的臨界值比較，當(dāng)采集值小于設(shè)定溫度值時(shí)，則執(zhí)行加熱器進(jìn)行加熱處理，即增大電爐占空比，當(dāng)采集值大于設(shè)定溫度值時(shí)，則執(zhí)行制冷器進(jìn)行加熱處理，即增大風(fēng)扇的占空比，不過(guò)不論是加熱還是制冷當(dāng)溫度接

57、近給定值溫度的時(shí)候兩個(gè)占空比都會(huì)接近為0。</p><p>　　下面將控制溫度設(shè)定為100℃時(shí)的溫度進(jìn)行測(cè)試</p><p>　　外部溫度為17℃時(shí)候的溫度圖像如圖所示：</p><p>　　圖6.1 溫度曲線圖 圖6.2 溫度顯示</p><p>　　圖6.3 加熱占空比顯示

58、 圖6.4 制冷占空比顯示</p><p>　　圖6.5 指示燈顯示</p><p>　　采集到的溫度為17℃時(shí)的所有圖像可知當(dāng)采集的溫度低于給定的溫度的時(shí)候加熱器就會(huì)啟動(dòng)工作，加熱為A級(jí)占空比為83%（加熱器），制冷沒(méi)有工作；</p><p>　　外部溫度為100℃時(shí)候的溫度圖像如圖所示：</p><p>　　

59、圖6.6 溫度曲線圖 圖6.7 加熱占空比圖像</p><p>　　圖6.8 制冷占空比圖像 圖6.9 指示燈顯示</p><p>　　從圖中可知當(dāng)溫度為100℃時(shí)外部溫度和給定的控制溫度相同。加熱器和制冷器的占空比同時(shí)為0，即它們沒(méi)有工作，結(jié)合17℃時(shí)候的溫度調(diào)節(jié)器的占空比圖像可知隨著溫度逐漸接近給定

60、溫度時(shí)加熱器的占空比在減小，制冷器仍然沒(méi)有工作。</p><p>　　外部溫度為193℃時(shí)候的溫度圖像如圖所示：</p><p>　　圖6.10 溫度曲線圖 圖6.11 溫度顯示</p><p>　　圖6.12 加熱占空比顯示 圖6.13 制冷占空比顯示</p>

61、;<p>　　圖6.14 指示燈顯示</p><p>　　從圖中可知加熱器的占空比為0，停止工作不加熱，制冷占空比為93即制冷器開(kāi)始工作，風(fēng)扇啟動(dòng)工作狀態(tài)為A級(jí)制冷，結(jié)合上面17℃，100℃的圖像可知當(dāng)外部的采集溫度大于給定的溫度的時(shí)候制冷器開(kāi)始啟動(dòng)，當(dāng)遠(yuǎn)離給定溫度的時(shí)候制冷器的工作狀態(tài)增強(qiáng)，綜合分析這個(gè)系統(tǒng)工作基本正常。</p><p><b>　　7 主要元器件

62、介紹</b></p><p>　　7.1 NI-DAQ采集卡</p><p>　　可利用編程語(yǔ)言驅(qū)動(dòng)程序函數(shù)，從而驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)采集卡，設(shè)計(jì)者只需正確設(shè)置輸入?yún)?shù)，就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的任務(wù)，而不需要編寫代碼程序。一個(gè)典型的數(shù)據(jù)采集卡的功能有模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字I/O、計(jì)數(shù)器/定時(shí)器等，這些功能分別由相應(yīng)的單元電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　模擬輸入是采集

63、卡最基本的功能。它一般由多路開(kāi)關(guān)、放大器、采集/保持電路，以及A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)這些部分，一個(gè)模擬信號(hào)就可以轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器的性能和參數(shù)直接影響著模擬輸入的質(zhì)量，要根據(jù)實(shí)際需要的精度來(lái)來(lái)選擇合適的A/D轉(zhuǎn)換器。模擬輸出通常是為系統(tǒng)提供輸出或控制信號(hào)。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的建立時(shí)間、轉(zhuǎn)換率、分辨率等因素都會(huì)影響模擬輸出信號(hào)。建立時(shí)間和轉(zhuǎn)換率決定了輸出信號(hào)幅值改變的快慢。建立時(shí)間短、轉(zhuǎn)換率高的D/A轉(zhuǎn)換器可以提供一個(gè)較高頻率的信號(hào)。

64、應(yīng)該實(shí)際需要選擇D/A轉(zhuǎn)換器的參數(shù)指標(biāo)。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集(DAQ)是通過(guò)DAQ卡采集數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)。通常一塊DAQ卡能實(shí)現(xiàn)多種功能，其中包括模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)、數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)、數(shù)字輸入輸出(DI/O)和計(jì)算器/定時(shí)器功能。</p><p>　　圖7.2數(shù)據(jù)采集卡各接口介紹 </p><p><b>　　小結(jié)</b>&l

65、t;/p><p>　　虛擬儀器是我們測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)主修的專業(yè)課之一，記得上學(xué)期我們剛接觸這門課的時(shí)候，根本就不知道它是一門什么樣的課程，每次上課的時(shí)候我們就是按照書本上的例子來(lái)做題，老師要是讓我們自己來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)什么樣的功能，感覺(jué)可難了，不知如何下手。但是，后來(lái)在呂老師的指導(dǎo)下，覺(jué)得自己對(duì)虛擬儀器這門課已經(jīng)有了最基本的了解，自己能編一些簡(jiǎn)單的程序，能實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的功能。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我所收獲的是對(duì)虛擬儀器的軟件

66、編程系統(tǒng)LabVIEW有了更深層次的了解。</p><p>　　LabVIEW是一種程序開(kāi)發(fā)環(huán)境，由美國(guó)國(guó)家儀器（NI）公司研制開(kāi)發(fā)的，類似于C和BASIC開(kāi)發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言都是采用基于文本的語(yǔ)言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語(yǔ)言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。從學(xué)習(xí)的過(guò)程中我也深深地體會(huì)到了這一點(diǎn)，利用框圖來(lái)編程序既形象又容易記憶，當(dāng)熟悉各

67、個(gè)框圖在什么地方，又知道它們的功能時(shí)，編一個(gè)程序變得容易多了。</p><p>　　與C和BASIC一樣，LabVIEW也是通用的編程系統(tǒng)，有一個(gè)完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫(kù)。LabVIEW的函數(shù)庫(kù)包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等等。LabVIEW也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、以動(dòng)畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序（子VI）的結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試。</p>

68、<p>　　再來(lái)談?wù)勎易龅恼n程設(shè)計(jì)，在做此題目時(shí)我的感觸很多，在設(shè)計(jì)過(guò)程中也遇到了很多困難。這個(gè)項(xiàng)目雖然看似短小，實(shí)質(zhì)精悍。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我也學(xué)到了很多東西。特別是對(duì)PWM寬度控制溫度這部分的設(shè)計(jì)。最開(kāi)始接到這個(gè)題目的時(shí)候，不知道怎么利用PWM寬度來(lái)控制溫度，后來(lái)經(jīng)過(guò)了一天的思考，我終于弄明白了，PWM寬度調(diào)制實(shí)質(zhì)上就是根據(jù)外界采集的溫度值和你設(shè)定的溫度值相差多少，如果相差的很多就要對(duì)外界物體加熱，使溫度值達(dá)到我設(shè)定的溫度；如

69、果外界的溫度超過(guò)了我設(shè)定的溫度，就要給外界物體降溫。這個(gè)升溫和降溫的過(guò)程都是通過(guò)調(diào)節(jié)PWM的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　總之，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，鍛煉了我的獨(dú)立思考和自主創(chuàng)新的能力，還培養(yǎng)了我思考問(wèn)題能從不同的角度去考慮，不僅僅局限在書本上那點(diǎn)理論知識(shí)。這次課程設(shè)計(jì)從頭到尾都是我自己設(shè)計(jì)出來(lái)的，我感覺(jué)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我又跨上了一個(gè)新的臺(tái)階，真正的做到了超越自己的目標(biāo)。</p><p&g

70、t;<b>　　致謝</b></p><p>　　為其一周的虛擬儀器課程設(shè)計(jì)已經(jīng)圓滿結(jié)束了，在本次設(shè)計(jì)中首先我要感謝我們既可愛(ài)又可敬的呂老師，在這一周的課程設(shè)計(jì)中，呂老師每天都要到實(shí)驗(yàn)室來(lái)看看同學(xué)們的設(shè)計(jì)過(guò)程，如果哪位同學(xué)有什么自己不能解決的問(wèn)題，呂老師都會(huì)不耐其煩的給同學(xué)們指出思路。呂老師是我們教研室的主任，每天他都會(huì)很忙，有的時(shí)候呂老師正在辦公室忙著搞科研，同學(xué)們有問(wèn)題了就會(huì)到他的辦公室

71、去找他，每次去辦公室找老師時(shí)心里都會(huì)有些害怕，擔(dān)心會(huì)因?yàn)榇驍_他他會(huì)批評(píng)我們，但是每次找呂老師時(shí)，他的臉上總是面帶著微笑，然后給同學(xué)們認(rèn)真的講解。</p><p>　　我認(rèn)為呂老師最大的優(yōu)點(diǎn)就是，他特別注重培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，就像是這次課程設(shè)計(jì)，老師只給了我們一個(gè)要設(shè)計(jì)的題目，沒(méi)有任何要求。呂老師之所以沒(méi)給我們?cè)O(shè)計(jì)要求，是因?yàn)樗胱屛覀冏杂砂l(fā)揮，能設(shè)計(jì)出什么功能就設(shè)計(jì)什么功能，而且是越新穎越好，越有思想越好。<

72、;/p><p>　　呂老師絕對(duì)不會(huì)對(duì)那些考試成績(jī)不好的同學(xué)有什么偏見(jiàn)，因?yàn)樵趨卫蠋煹难劾餂](méi)有好同學(xué)和壞同學(xué)之分，他總強(qiáng)調(diào)這樣一句話，別拿考試成績(jī)給同學(xué)們定高低，因?yàn)橛械耐瑢W(xué)他在這方面不行，他可定在其它方面有什么特長(zhǎng)。</p><p>　　因此我因我們教研室有這樣一位德高望重的老師而驕傲。再多華麗的言語(yǔ)也顯蒼白，在此，謹(jǐn)向呂老師致以最誠(chéng)摯的謝意和最崇高的敬意。最后我還要感謝學(xué)校能給我們提供這樣一

73、個(gè)自主創(chuàng)新的平臺(tái)，因?yàn)樽稣n程設(shè)計(jì)可以開(kāi)拓我的大腦思維，陪養(yǎng)我的動(dòng)手能力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】張毅，周紹磊. 虛擬儀器技術(shù)分析與應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　【2】張重雄. 虛擬儀器技術(shù)分析與應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2008</p><p&g

74、t;　　【3】王利強(qiáng)，彭月祥，寧可慶. 計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集卡應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　【4】楊樂(lè)平. LabVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用. 北京: 電子工業(yè)出版社， 2001</p><p>　　【5】陳長(zhǎng)齡. 自動(dòng)測(cè)試及接口技術(shù). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社， 2005</p><p><b>　　附錄 程序框圖</