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1、毕 业 设 计学生姓名： 黄晓倩 学 号： 090803215 学 院： 电气工程学院 专 业： 测控技术与仪器 题 目： 基于AD590的虚拟测温系统设计 指导教师： 宋哲英（教授） 评阅教师： 2013 年6 月 河北科技大学毕业设计（论文）成绩评定表姓 名黄晓倩学 号090803215成 绩专 业测控技术与仪器题 目基于AD590的虚拟测温系统设计指导教师评语及成绩 指导教师： 年 月 日评阅教师评语及成绩 评阅教师： 年 月 日答辩小组评语及成绩答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见 学院答辩委员会主任： 年 月 日 注：该表一式两份，一份归档，一份装入学生毕业设计说明书（论文）中。
2、毕 业 设 计（论文） 中 文 摘 要 首先简单介绍虚拟温度测量系统研究的背景、目的及意义，给出了虚拟温度测量系统总体方案的设计，然后对数据采集模块和LABVIEW的软件模块进行了设计。基于LabVIEW为软件平台，通过AD590温度传感器进行温度测量。有效地运用了LabVIEW虚拟仪器技术，将诸多重要步骤都在配备硬件的普通PC电脑上完成，与传统的温度测量仪表相比，该系统具有结构简单、成本低、构建方便、工作可靠等特点具有较高应用价值，是虚拟仪器技术应用于温度测量领域的一个典型范例。关键词：温度测量；LabVIEW虚拟仪器；AD590毕 业 设 计（论文） 外 文 摘 要Title Design
3、 of virtual measurement system based on AD590 AbstractThis paper first introduces the virtual temperature measurement system research background, purpose and significance, gives the design scheme of virtual temperature measurement system, and then the software module of data acquisition module and L
4、ABVIEW is designed. Based on the LabVIEW software platform, temperature measurement by AD590 temperature sensor. The effective use of LabVIEW virtual instrument technology, many important steps are completed in the ordinary PC computer hardware, compared with the traditional temperature measurement
5、instrument, this system has the advantages of simple structure, low cost, convenient construction, reliable. It has high application value, is a typical example of the application of virtual instrument technology in the measurement of temperature field.Keywords： temperature measurement；LabVIEW virtu
6、al instrument；AD590本科毕业设计 第 页 共 页目 录 1 绪论11.1 课题研究的背景 11.2 温度检测系统发展的现状11.3 课题研究的意义 32 虚拟仪器及LABVIEW简介 42.1 虚拟仪器的基本概念 42.2 虚拟仪器的特点及应用 42.3 LabVIEW的简介 53 系统总体方案及硬件电路设计 83.1 系统总体方案83.2 硬件电路设计84 温控系统软件设计114.1 登录系统设计 114.2 数据采集模块的设计134.3 数据存储模块 194.4 历史数据查看模块205 系统调试 225.1 程序的运行 225.2 程序调试技术 225.3 系统的运行 2
7、3结论 26致谢 27参考文献28 本 科 毕 业 设 计 第 27 页 共 33 页1 绪论1.1本课题研究背景在工业生产和科学实验过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一。随着工业生产自动化程度越来越高，对温度的测量越来越普遍，而且对温度测量的要求也越来越高口。由于测温时的会受到各种干扰，影响了测温精度，需要进行滤波。传统测温仪一般都是通过硬件电路实现，这样就存在电路复杂、成本较高、性能不够稳定等问题 。另外除了要显示实时温度外，往往还要能够方便的实现报警、显示温度变化趋势、对所测温度进行一定的统计分析等功能。因此传统的以硬件为主的测温系统在很多场合已不能适应现代测温的要求。以虚拟仪器为
8、代表的虚拟测试技术可以较好的解决这些问题。虚拟仪器是利用PC计算机显示器(CRT)的显示功能模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果，利用PC计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析、处理，由IO接口设备完成信号的采集、测量与调理，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统1。1.2 温度检测系统发展的现状当前，主要的温度仪表,如热电偶、热电阻及辐射温度计等在技术上已经成熟，但是，它们只能在传统的场合应用，尚不能满足许多领域的要求，尤其是高科技域。因此，各国专家都在有针对性地竟相开发各种新型温度传感器及特殊与实用测温技术2。以下介绍几种温度检测系统。1.2.1 基于集成温度传感器A
9、D590的单片机测温系统单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，对各种测量仪器、测量装置的测量精度要求也越来越高，尤其是对温度的测量非但要准确，而且需读取数值更直观更方便。随着科学研究、工业和家用电器等方面对测温和温控的需要，各种新型的集成电路温度传感器不断被研制出来。尤其是温度传感器AD590是一种价格低廉、精度高的温度传感器，其特点是测量误差小，价格低，响应速度快，传输距离远，体积小，微功耗，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。基于AT89C51单片机和温度传感器AD590的测温系统，电路简单，易于实现，系统组成框图如图1.1所示。温度传 感器信号放大及A/D转换电路
10、驱动译码显示电路主控制电路（AT89C51） 图1.1 系统框图 该系统由四个基本模块组成：即传感器部分，信号放大及A/D转换部分，主控制电路部分，驱动译码显示部分。温度传感器选择的是AD590集成温度传感器，其特点是在较宽的温度范围内具有良好的线性3 。1.2.2 基于ARM的分布式光纤测温系统分布式光纤测温系统是实现对测温目标实时全方位检测的系统。系统不仅精度高、而且可以长距离多点位监控，广泛应用于工农业、电力、航空航天等领域。传统的分布式光纤测温系统由于主系统体积较大，加上长距离测温光纤，使得系统缺乏便携性；另外系统采用的高速采集卡十分昂贵，这方面也限制了系统的推广使用。随着嵌入式处理器
11、的快速发展，也为嵌入式处理器引入分布式光纤温度传感系统提供新的机遇。因此提出了基于ARM的分布式光纤测温系统，不仅提高了系统的移动性，同时也降低了系统成本，新型系统应用前景更大4。1.2.3 基于LabVIEW的测温系统现代仪器仪表技术是计算机技术和多种基础学科紧密结合的产物。 随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的飞速发展,新的测试理论、测试方法、测试领域以及新的仪器结构不断出现，在许多方面已经冲破了传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化。在此背景下，1986年美国国家仪器公司提出了虚拟仪器(VirtualInstrument,VI)的概念5。虚拟仪器是在PC基础上
12、通过增加相关硬件和软件构建而成的、具有可视化界面的可重用测试仪器系统.和传统仪器相比，虚拟仪器具有巨大的优越性。作为现代仪器仪表发展的方向，虚拟仪器已迅速发展成为一种新的产业。美国是虚拟仪器的诞生地，也是全球最大的虚拟仪器制造国。国内虚拟仪器研究的起步较晚，最早的研究也是从引进消化NI的产品开始。但经过多年研究，我国已经在虚拟仪器开发方面形成了自己的特色6。基于LabVIEW 技术的温度检测系统组成如图3所示，主要包括硬件和软件两部分。系统由计算机、数据采集卡、温度传感器和信号调理电路等器件构成系统硬件平台，并以微软操作系统WINXP和LabVIEW虚拟软件为操作平台。利用 LabVIEW虚拟
13、软件进行编程，可将传统仪器的专业化功能和面板控件软件化，使之与计算机结合构成一台从外观到功能都完全与传统仪器相同，可实现诸如温度显示、数字滤波、统计分析等多种功能，而且只需通过修改虚拟仪器的程序即可改变系统功能和规模新系统。图1.2说明了该系统的工作过程，其中温度传感器可把被测温度转化为模拟电压信号在进行放大滤波后，将模拟电压信号通过数据采集卡转化为数字信号，输入到计算机由LabVIEW虚拟软 件进行编程，并对信号进行处理，从而实现系统所需的各项功能设计7计算机显示计算机（LabVIEW）数据采集卡温度传感器信号调理电路 被测温度 图1.2 系 统 组 成1.3 本课题的意义温度是工业生产和科
14、学研究实验中的一个非常重要的参数，物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关，许多生产过程都是在一定温度范围内进行的，需要测量温度和控制温度的场合极其广泛。目前的温度测量控制系统常采用单片机控制，该技术应用十分广泛，但其编程复杂，控制不稳定，系统的精度不高。而利用虚拟仪器技术开发和设计的温度测量系统，采用普通PC机为主机，利用图形化可视测试软件LabVIEW为软件开发平台，来监测温度变化情况，采集数据并进行处理、存储、显示等。设备成本低，使用方便灵活，适用于工农业生产和教学8。2 虚拟仪器及LABVIEW简介2.1 虚拟仪器的基本概念虚拟仪器是指，在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户自己设计
15、定义，具有虚拟的操作面板，测试功能由测试软件来实现的一种计算机仪器系统9。从实质上讲，虚拟仪器利用硬件系统完成信号的采集、测量、与调理，利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理，利用计算机的显示器模拟传统仪器的控制面板，以多种形式输出检测结果，从而完成所需的各种测试功能。虚拟仪器中的“虚拟”有以下两个方面的含义10：1) 虚拟的控制面板。传统的仪器面板上的控件都是物理实物，都遵循现实的物理规律，必须通过手动或触摸进行操作。在要实现的功能方面，虚拟仪器的前面板上的控件和传统的仪器控件没有什么区别；在外形上，两类控件非常相像；在原理上，传统仪器控件的操作对应着相应物理过程，如按键触点
16、的碰触，而虚拟仪器控件的操作对应着相应的软件程序。通过程序实现的功能。2) 虚拟的测量、测试与分析。传统的仪器是通过设计具体的模拟或数字电路来实现仪器的测量、测试及分析功能；而虚拟仪器通过软件编程，来实现与实物一样的测控功能。2.2 虚拟仪器的特点及应用虚拟仪器技术集合了多种现代化技术于一身，包括计算机技术、图形处理技术、智能测试技术、模块及总线的标准化技术、数字信号处理技术等。虚拟仪器具有模块化、标准化、积木化、系列化的软件和硬件平台，是一个完全开放的系统，它具有下列一些技术特点11：1) 传统仪器的功能被虚拟仪器丰富和增强为了充分利用计算机具有的强大的数据处理、 数据传输和数据发布的能力，
17、以便更加简便灵活地组建仪器系统，虚拟仪器集中将数据分析处理、数据显示存储及打印和其他必要的操作都交给计算机来处理。2) 虚拟仪器进一步突出了“软件即仪器”的概念虚拟仪器利用软件代替传统仪器中的某些硬件，利用软件实现硬件的功能，诠释了“软件即仪器”的概念。3) 用户可以自己定义仪器的各种功能虚拟仪器为用户提供了重要的源代码库。当组建自己的虚拟仪器时，利用源代码库，用户可以很方便地实现、修改仪器的各种测控、通信功能,让用户可以充分发挥自己的能力和想象力。4) 虚拟仪器的行业标准非常开放虚拟仪器的软件及硬件都具有开放的行业标准，利用虚拟仪器的标准，用户可以统一对仪器进行设计、管理和使用，可以提高资源
18、的可重复性利用率，使得管理更加规范，仪器功能更加易于扩展，仪器的开发和维护费用更加降低。5) 经济性好，易于组建成更为复杂的测试系统虚拟仪器是基于软件体系结构的，传统仪器是基于硬件体系结构的，用虚拟仪器代替传统仪器，可以节约大量的购买和维护成本。而且，与传统仪器相比，虚拟仪器更容易组建成复杂的分布式测试系统，因为虚拟仪器可以利用高速计算机网络，很方便地实现远程通信、监控、测试和故障诊断等功能。虚拟仪器作为新兴的仪器代表，由于具有绝对的技术优势，被广泛应用于电子、机械、通信、汽车制造、生物、医药、化工、科研、军事、教育等各个领域。从简单的仪器控制、数据采集到尖端的测试和工业自动化，从大学实验室到
19、工厂企业，从探索研究到技术集成，都可以发现虚拟仪器技术的应用成果。2.3 LabVIEW的简介2.3.1 LabVIEW的含义LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器集成环境)是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。与 C和BASIC 一样，LabVIEW也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。LabVIEW，的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储，等等。LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）
20、的结果、单步执行等等，便于程序的调试。LabVIEW 提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。用户界面在 LabVIEW 中被称为前面板。使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码，又称G代码。LabVIEW 的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。它是由美国NI公司推出的虚拟仪器开发平台，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之一122.3.2 LabVIEW的发展1986年，美国NI公司于正式推出了LabVIEW1.0，现在已发展到2011版本。20多年来，经过公司的不断改
21、进和完善，LabVIEW的功能更加丰富完备：包含众多附加软件包，比如控制与仿真、统计过程控制、高级数字信号处理、模糊控制、PID和PDA等；可运行于多种平台，比如Macintosh、UNIX、Windows和Linux等。作为一个具有强大功能的标准的虚拟仪器开发平台，LabVIEW广泛地被研究实验室、学术界及工业界所接受，广泛地应用于航空航天、工业控制、电子半导体、汽车和通信等众多领域。2.3.3 LabVIEW的结构利用LabVIEW软件开发的虚拟仪器，包括前面板和程序框图两个主要部分。前面板就是虚拟仪器的测试界面，是由形象化的控件组成的，可以高度模拟传统仪器中的各种控件。通过前面板，用户可
22、以展现包括参数设置、菜单、结果显示等各种测试交互接口。程序框图类似于传统编程语言中的程序源代码，是测试系统中的数据处理的流程。程序框图与前面板对象一一对应，程序框图中的数据流对应于前面板对象的相关操作。程序框图采用图形化节点进行编程，使编程更加简便、高效。2.3.4 LabVIEW的优势传统的电子仪器的主体为硬件，虚拟仪器的出现突破了这种模式。与传统的电子仪器相比，它更为通用。随着当代科学技术的迅猛发展，人们对测量仪器不断提出新的要求，虚拟仪器更能适应这种要求，它推动着传统仪器朝着虚拟化、模块化、数字化、网络化的方向发展。虚拟仪器技术的出现，打破了传统仪器由厂家定义功能、用户无法改变的固定模式
23、。虚拟仪器技术给了用户一个充分发挥自己才能和想象力的空间。用户可以随心所欲地根据自己的需求，设计自己的仪器系统，满足多种多样的应用需求。概括地说，作为一款成功的虚拟仪器开发软件， LabVIEW具有许多明显的特点和优点，如：采用图形化编程语言，开发效率高，支持多种仪器和数具采集卡硬件的驱动，调试、查错能力强大，支持多种操作系统，网络通信功能强大等诸多优点13。正是由于LabVIEW软件具有的这些优点，使得LabVIEW成为开发虚拟仪器的首选平台。3 系统总体方案及硬件电路设计3.1 系统总体方案虚拟仪器测温系统是用虚拟仪器技术改造传统的测温仪，使其具有更强大的功能。系统框架如图3.1所示，AD
24、590温度传感器将被测对象的温度转换为电压或电流等模拟信号，经信号调理电路进行功率放大、滤波等处理后，变换为可被数据采集卡采集的标准电压信号。在数据采集卡内将模拟信号转换为数字信号，并在数据采集指令下将其送入计算机总线，在PC机内利用已经安装的虚拟仪器软件对采集的数据进行所需的各种处理。图3.1系统框图3.2 硬件电路设计3.2.1 传感器的选型AD590是美国ADI公司生产的是恒流源式模拟集成温度传感器。它兼有集成恒流源和集成温度传感器的特点，具有测量误差小、动态阻抗高、传输距离远、体积小、功耗低等优点。AD590的测温范围是-55+150，对应于热力学温度T每变化1K，输出电流就变化1。这
25、表明其输出电流I()与热力学温度T(K)严格成正比。同时在298.15K(对应于25.15)时输出电流恰好等于298.15 A。3.2.2 数据采集卡的选型考虑到LabVIEW软件所能提供的驱动支持数据采集卡选用中泰公司（National Instrument）生产的 PCI-8333。PCI-8333多功能模入模出接口卡适用于提供了PCI 总线插槽的PC系列微机，具有即插即用（PnP）的功能。其操作系统可选用目前流行的 Windows 系列、高稳定性的Unix等多种操作系统以及专业数据采集分析系统LabVIEW 等软件环境。在硬件的安装上也非常简单，使用时只需将接口卡插入机内任何一个PCI总
26、线插槽中并用螺丝固定，信号电缆从机箱外部直接接入。PCI-8333 多功能模入模出接口卡安装使用方便，程序编制简单。其模入模出及I/O信号均由卡上的37芯D 型插头与外部信号源及设备连接。对于模入部分，用户可根据实际需要选择单端或双端输入方式。对于模出部分，用户可根据控制对象的需要选择电压或电流输出方式以及不同的量程。本卡上的A/D、D/A 转换均为12位，同时还备有16路数字量输入和16 路数字量输出接口，三路16位字长的计数/定时器，以及1Mhz 的基准时钟。本卡的A/D 转换启动方式可以选用程序触发、定时器自动触发、外同步触发等方式，转换状态可以用程序查询，也可以用中断方式通知CPU读取
27、转换结果。主要技术参数：输入通道数：单端16路 双端8路输入信号范围：0V10V*；-5V+5V输入阻抗： 10MA/D转换分辨率：12位A/D转换速度：10SA/D启动方式：程序启动/定时触发启动/外触发启动A/D转换结束识别：程序查询/中断方式A/D转换非线性误差：1LSBA/D转换输出码制：单极性原码*/双极性偏移码系统综合误差： 0.1 F.S3.2.3 测温信号转换电路的设计由于要求测量的温度范围为-55150，测量分辨率为0.5，此时AD590的输出电流在218.2423.2之间变化。若选择取样电阻为1k时，输出电压V590 在218.2423.2mV之问变化。由于虚拟测试系统采用
28、的数据采集卡的满度输入设置为5V，放大器增益设置为10即可，通过计算此时R=19Rf。通常电租的选择范围为110K，因此选择R的阻值为1K，Rf的阻值为19K。此时输出电压V的范围为2.1824.232V。同时当温度变化0.5时，AD 的输出电流为0.5，V590=0.5mV，则放大器的输出V=5mV。设计中选用美国PMI公司生产的电压运算放大器OP-07。OP-07是一种高精度单片运算放大器，具有很低的输入失调电压和漂移。使用OP-07一般不用考虑调零和频率问题就能满足要求。AD590测温模块的调理电路如图3.2所示。 图3.2 AD590测温系统调理电路图AD590的测温范围是-55+15
29、0，对应于热力学温度T每变化1K，输出电流就变化1。这表明其输出电流I()与热力学温度T(K)严格成正比。实验数据如下表3-1所示：表3-1 AD590实验数据4 温控系统软件设计4.1 登录系统设计完整的系统设计都必须要有使用权限设置。本系统首先设计了一个登录系统。登录界面力求简单、明了。在前面版上设置了帐号和密码的输入框以及登陆和退出按钮。面板上还设计了指示灯。登录系统前面板及程序框图如图4.1、4.2所示。图4.1 登录系统前面板图4.2 登录系统程序框图用户进入主程序之前，需要输入正确的用户姓名及登录密码，否则就不可以进行主程序的操作。输入用户名和密码，当执行完此句后，系统会把输入的用
30、户名和密码与程序中的用户名和密码进行比较如果相同则显示登陆成功。此时前面板的指示灯会由红色变为绿色,并弹出对话框登陆成功如图4.3所示。图4.3 成功登陆当用户填写不正确的用户名或密码时，分别会弹出如图4.4、4.5所示的对话框，直至用户输入正确的用户名和密码。图4.4为提醒用户重新输入用户名，图4.5为提醒用户重新输入密码对话框。图4.4 用户名错误时的提示对话框图4.5 密码错误时的提示对话框4.2 数据采集模块的设计4.2.1 温度信号的采集基于虚拟仪器的采集系统典型框架为：传感器信号调理器数据采集设备计算机。传感器将被测量的温度信号转化为电信号；信号调理器对电信号进行 放大、滤波、隔离
31、等预处理；数据采集设备主要功能是将模拟信号转化为数字信号、此外一般还有放大、采样保持、多路复用等功能。数据采集系统一般由数据采集硬件、硬件驱动程序和由数据采集函数编制的软件几个部分组成14。如前所述，本设计采用PCI-8333多功能数据采集卡。所谓硬件驱动程序就是应用软件驱动硬件正常工作的编程接口。硬件驱动程序包含着相应硬件可以接受的由软件发出的操作命令，完成软件与硬件之间的数据传递。借助于强大的硬件驱动程序，LabVIEW的编程工作将会大大简化，开发效率显著提高，开发成本也明显降低。本设计测量温度范围为-55150。采集数据只有模拟量温度信号，故为单通道数据采集。数据采集卡和计算机之间进行数
32、据传输时，需要对物理通道和虚拟通道进行选择。所谓物理通道就是被测试的信号或生成的信号实际进出计算机的路径，例如，PCI-8333上的模拟输入通道AI0AI5，模拟输出通道AO0、AO1，数字I/O通道为P0.0P0.7，P1.0P1.3。所谓虚拟通道是一系列设置的集合，包括通道名、对应的物理通道、信号连接方式、测试类型和标度等。本设计物理通道选择AI0、AO0，对应的虚拟通道为Dev1/ai0、Dev1/ao0。由数据采集函数编制温度数据采集软件，主要步骤如下15：(1) 调用DAQmx Create Virtual Channel.vi创建虚拟通道，并配置相应的物理通道、采样数据的最大值和最
33、小值、输入端配置方式。(2) 调用DAQmx Timing.vi，并设置采样速率、采样模式、缓存大小。(3) 调用DAQmx Start Task.vi，将采集任务转换到运行状态。(4) 调用DAQmx Read.vi。这是一个多态VI，根据数据采集的类型、读取数据的数量和要求返回数据的类型，有许多子VI可以选择。4.2.2 数据采集设计（1）前面板的设计本温度采集系统的前面板包含：4个按钮：开始采集、暂停、清除报警和停止采集。3个数值输入控件：上限温度、下限温度和采集间隔。4个显示控件:温度计、报警灯、显示温度数值的显示控件和显示报警次数的显示控件。2个波形图表（显示实时温度波形和历史温度波
34、形）。1个Express表格（每当采集一个温度就会显示出时间和温度数值）。前面板如图4.6所示图4.6温度采集系统前面板（2）程序框图程序运行后执行两个步骤即程序结束：第一步，必须保证温度采集系统并未开始执行，必须由按钮“开始采集”触发后执行采集数据。第二步，在这一步中，包含两个同步事件，分别有暂停事件、停止采集事件。1）停止采集事件：当按下“停止采集”按钮，无论其他情况，都必须结束程序第二步。2）暂停事件：当按下“暂停”按钮，采集卡必须停止收集数据，同时波形图表和Express表格也不再动态显示，各显示控件也将保持暂停状态。综上，得出如图4.7主程序流程图：图4.7 程序流程图（3）软件设计
35、第一步程序：这个步骤主要服务按钮“开始采集”，随意当按钮未触发的条件下，应使主程序始终停留在主程序顺序结构中的第一帧，所以这里采用一个while循环，循环体便是按钮“开始采集”接在此while循环的条件接线端上。当按钮未触发时，主程序始终停留在这一帧上；当按钮触发，while循环结束，这一帧执行结束，进入下一帧，即第二步。程序框图如图4.8所示：图4.8第一帧程序框图第二步程序：此步包含2个大体事件：停止采集和暂停。2个事件是同步的，及各自独立运行，互不干扰，但却对第二步程序运行的结果有意义。同第一步，要保持顺序结构的第二帧不在不满足的条件下执行结束，也要在第二帧执行后进入一个while循环，
36、在这个while循环中执行第二步的程序，直到满足程序结束条件时退出while循环，并退出主程序。（4）温度计、温度值、Express表格和波形图表温度:为了设计方便，本设计用一个随机数据来代替温度传感器测试电路产生的电压输出。这里生成一个-55150的随机数来表示温度。同时还有扭转开关去表示是摄氏度还是华氏度。摄氏度与华氏度的转换公式如下：华氏=摄氏*9/5+32;随机温度值设计如图4.9所示：图4.9随机温度值设计框图Express表格：将每次产生的温度值送入表格显示，在前面版创建一个Express表格，然后在程序框图中将温度送出的值送到表格的信号接点即可，为了能显示温度收集到的时间值，可选
37、择表格属性，勾选包含时间数据项。波形图表：将数据实时显示到波形图中，这里采用的方法如下所述。由于执行第二帧即进入了一个大while循环结构，在这个循环体中再放入一个for循环，由于温度值是单个数据，进入波形图必须是数组格式数据信号，则将采集温度放置到这个for循环中，温度值输出到for循环外的波形图中，如此便构成了数组格式数据到波形图。再者，要要实现实时显示，必须满足采集数据越少越好，才能更快的显示到波形图中。如果数据过多，则只能等待一组数据采集完成再显示到波形图中，如此便有失实时一意。程序框图如图4.10。图4.10波形图表框图（5）日期时间和采集间隔显示时间即在程序中获取当前时间字符串输出
38、到一个字符串显示控件即可，程序框图如图4.11。图4.11显示时间框图采集间隔由用户自定义，即给温度采集设定一个采集间隔时间，在循环中加入一个定时即可，定时时间由采集间隔输入控件给出，如图4.12。图4.12 设置采集间隔框图（6）报警灯与报警次数当采集到的温度值大于上限温度值或小于下限温度时，报警灯要亮灯示警，同时报警次数自动加1；否则灯灭，报警次数不变。这里采用一个条件结构，当满足报警条件则执行条件为真的程序即自动加1，不满足则执行条件为假的程序。并且报警次数通过主while循环的移位寄存器来记录，并传给for循环。在for循环中，报警次数传给自动加1或不变的条件结构前有一个“清楚报警”的
39、条件结构，当按钮“清楚警报”未触发时，即条件结构为假程序中将while循环移位寄存器的值不做任何改变传递给自动加1程序结构，而当按钮“清楚警报”触发时，即条件为真程序中将while循环移位寄存器的值清零处理后传给自动加1程序结构，如图4.13所示。图4.13报警模块框图4.3 数据存储模块LabVIEW进行数据存放一般使用下面4种格式的文件，分别是二进制文件、数据记录Datalog文件、波形数据文件和文本文件18。文本文件是最容易使用和共享的格式，几乎适用于任何计算机。许多基于文本的程序可读取基于文本的文件，多数仪器控制应用程序使用文本字符串。本次设计中选用了电子表格文件。电子表格文件是一种特
40、殊的文本文件，它将文本信息格式化并在格式中添加了空格、换行等特殊标志，以便于被Excel等电子表格软件读取。程序框图如图4.14。图4.14数据存储程序框图4.4 历史数据查看模块本次设计中利用波形图表将采集到的历史数据显示在前面板上，在运行程序之前需选择文件的存储路径，程序框图和前面板分别如图4.15、4.16所示图4.15 查看文件前面板图4.16 查看历史数据5系统调试5.1程序的运行当编写完成一个虚拟仪器VI程序后，首先要找出系统语法错误。LabVIEW程序的调试与其它计算机语言的编写调试类似，都需要找出语法错误，但LabVIEW的图形化编程方式就相对简单的多，大大提高了编程的效率。错
41、误的种类有多种类型，最常见的有：1、节点之间未连线；2、有一个或多个节点在程序中没有发挥作用（既没有输入，也没有输出）；3、程序中两节点之间的数据类型不同，导致数据不能传递；4、在程序中有一个或几个节点在设计时，并不能按照其原有的功能运行。若想快速检验程序是否正确，在前面版和程序框图工具条上找到运行按钮，单击该按钮运行，使程序运行一次，程序运行后该按钮变成形状。如果想让程序连续运行，单击连续运行按钮，程序即可连续运行。停止按钮用于在程序运行中非正常的停止程序运行，在程序运行后该按钮由暗变亮。暂停按钮用于在程序运行时让程序暂停，单击该按钮，程序暂停，停止当前执行到的地方，停止单击，程序继续运行。
42、5.2程序调试技术1.找出语法错误若一个VI程序不能执行运行按钮会变成一个折断的箭头，这表示该VI存在错误。单击该折断的箭头或使用菜单命令Windows-show Error List，则LabVIEW弹出错误清单窗口，双击其中任何一个列出的错误，则出错的对象或端口就会变成高亮。2.设置程序高亮度运行单击程序框图工具条上的高亮执行按钮，则它变成高亮的形式，单击运行按钮，VI程序就以较慢的速度运行，并在程序运行中用气泡显示数据沿着连线从一个节点流向另一个节点的情况。这样就可以根据数据的流动状态跟踪程序的执行，再次按下高亮执行按钮，程序恢复正常运行。3.单步执行为查找程序中的逻辑错误，可以让程序框
43、图一个节点一个节点的执行，这就是单步执行。单击工具条的单步执行按钮或，激活单步执行，闪烁的节点表示该节点准备执行。激活单步执行后，按钮称作单步进入，按钮称作单步跨越。再次按下单步执行按钮，闪烁的节点被执行，下一个要执行节点变为闪烁。单击按钮，结束正在执行的节点。4，断点断点工具用于使程序在某处暂停执行，一遍使用探针或单步方式观察中间结果。用该工具单击希望设置或清除断点的地方，则断点被设置或清除。断点的显示对于节点或者图框表示为红框，对于连线表示为红点。当VI程序运行到断点处，程序被暂停在将要执行的节点处，以闪烁表示。按下单步执行，进入单步状态。5.探针探针工具用于程序执行时显示流经某一连接线的数据值。用该工具单击希望放置探针的连接线，这时会弹出一个探针显示窗口，观察流过数据的详细信息。探针结合高亮执行、单步执行和断点等工具可以使程序调试相当迅速、有效。5.3系统的运行1.硬件设置采用DAQmx采集卡。双击，打开My S