2023年虚拟仪器大作业.pdf
基于虚拟仪器的高低温报警系统的设计专业班级:测控技术与仪器12 0 1学号：姓名:张乃凡目 录1 .虚拟仪器大作业选题意义。错误!未定义书签。2.设计规定避误!未定义书签。3 .设计方案及具体环节 误!未定义书签。3.1 设计方案避误!未定义书签。3.2 设计环节缱误!未定义书签。(1)温度产生。错误!未定义书签。(2)温度显示。错误!未定义书签。(3)高低温报警。错误!未定义书签。(4)数据记录。错误!未定义书签。(5)时间延迟.(6)w h i l e 循环结构。错误!未定义书签3.3 设计结果.(1)前面板设计.(2)程序框图设计.4.总结.错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。1 .虚拟仪器大作业选题意义随着社会的不断进步，信息科学领域各种技术也在不断发展。传统靠人工控制的温度、湿度、液位等信号的测压、力控系统，外围电路比较复杂，测量精度较低，分辨力不高，需进行温度校准（非线性校准、温度补偿、传感器标定等）；且它们的体积较大、使用不够方便,更重要的是参数的设定需要有其它仪表的参与，外界设备多，成本高，因而越来越适应不了社会的规定。在对多类型、多通道信号同时进行检测和控制中，传统的测控系统能力有限。如何将计算机与各种设施、设备结合，简化人工操作并实现自动控制，满足社会的需求，成为一个很迫切的问题。温度是工业控制中重要的被控参数之一，且温度检测是现代检测技术的重要组成部分，在保证产品质量、节约能源和安全生产等方面起着关键的作用，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。2.设计规定（1）编 写LA B V I E W温度报警实验程序,规定可以产生随机温度,并且记录温度参数,记录下最大值，最小值，平均值。（2）运 用LA B V I EW中的波形图图表,观测温度曲线的变化情况。3 .设计方案及具体环节3.1 设计方案本设计是基于La b V I E W的温度监测系统，采用一个随机取值，能用波形显示器显示温度曲线,能实时显示温度，在一定期间内能记录最大值最小值以及平均值,温度达成上限温度或者下限温度时能报警。通过实验，初步了解虚拟仪器的概念,基本掌握La b V I E W的操作方法,掌握各种控件和编程函数的用法。如 图3.1所示，本次设计是简易的温度采集，思绪是“采集-显示-记录-报警”，由一个随机选作为温度的产生，由波形图示显示温度的变化，记录最大值最小值以及平均值,设定上限下限值,用两个比较器件比较,超过设定值时报警。数据采集图3.1波形显示数据统计3.2设计环节（1 ）温度产生如 图3 2 1所示，温度的产生由一个随机数产生数据和1 0 0叉乘。把模拟信号数据变成模拟温度数据，这样就能产生出（）度 到1 0 0度的温度范围。图 3.2.1（2）温度显示温度显示有三个器件:波形显示、温度计、温度显示，通过了波形图，温度计表，数值显示三种显示方式显示当前温度大小。如 图3.2.2.所示为程序框图中的温度显示程序，如图3.2.3所示为前面板三个显示器件。图 3 2.2图 3.2.3(3)高低温报警由两个比较器来比较实时温度，当有大于9()度或者小于2 0 度的信号传递时，指示灯会显示报警灯，蜂鸣器发出警报。如图3.2.4所示为程序框图中的高低温报警显示灯和报警器。如图3.2.5所示为前面板的高低温报警提醒灯。高温报警器图3.2.4图 3.2.5(4)数据记录数据记录由信号收集器、记录器件以及相关数值显示组成，信号收集模块是一个属于信号操作Express的子VI,此子V I的功能是把数据进行收集，采样数为20 2 3,收集的信号在通过记录模块，记录模块也是属于信号操作E xpress的子V I,此子V I 的功能是把通过收集的信号进行内部计算，得出平均值，最大值，最小值，方便观测程序的温度变化。如图3.2.6 所示为程序框图的信号收集，记录,出值的模块。如图3 2 7 所示为前面板的平均值，最大值，最小值显示控件。图 3.2.6最大值o平均值0最小值0图 3.2.7(5)时间延迟由于系统的默认时间过快,无法观测温度变化之间的数字和曲线，为了更好的观测温度变化，增长了时间延迟器,时间延迟器执行过程控制Exp r e s s 的子V I,设立延迟时间为1.5 秒，1.5秒为指定延迟时间，这样温度在变化间能更好的观测，如图3.2.8 所示为程序框图中的时间延迟。图 3.2.8(6)whi 1 e 循环结构whil e 循环是一种结构，把停止设立为条件端子，假如想要让程序停止工作,只需在停止按钮上选中,这样,程序就会通过whi 1 e 循环停下来。如图3.2.9 所示为程序框图中的while循环，如图3.2.10所示为前面板的停止按钮。S 3.2.9LiU图 3.2.103.3设计结果(1)前面板设计前面板界面如图3.3.1所示，左边为4个温度显示控件，能通过数值直观的反映最大值，平均值，最小值，和温度显示。前面板中间为波形图表,能显示温度变化曲线，更好的观测温度的变化。前面板右上角为两个高温报警器，当温度超过90度时,高温报警器为发亮并发出警报声，当温度低于10度时，低温报警器会发亮并发出警报声。前面板的右下角为温度计，温度计通过拟真的方式让观测温度更能生动的展现温度当前的数值。图 3.3,1(2)程序框图设计如 图3.3.2所示，程序框图的设计原则是从左至右，左边产生模拟的温度信号，通过显示控件,判断高低温逻辑,和信号收集,右边是把温度信号进行整理记录,然后通过显示控件进行显示。图 3.3.2(3)程序运营结果如图3.3.3所示，整个系统能正常运营，能显示实时温度、温度的最大值最小值以及计算平均值，当温度超过9 0 时，高温报警器会显示报警。当温度低于10时,下限报警器显示报警并发出声音。截图实时温度是2.72 ,最大值时99.71,最小值是2.7 2,平均值是54.22 0由于实时温度小于10,所以低温报警器报警。高温报警器时间低温报警器温度讨100:|80三60：40=20-E最大值 波形图表99.713 I。I80-1平均值54.2236 6 0-譬40-最小值 2”1.17692温度显不2.72114停止 图 3.3.34.总结课程设计是培养我们综合运用所学知识，发现,提出，分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程。也许当感觉理论上已经掌握的时候，在运用到实践的过程中仍故意想不到的困惑，通过一番努力才得以解决。通过几周的LabV I EW上机课程的学习，我对L a bVIEW软件有了基本的了解，并渐渐能用该软件做出一些简朴的设计。我觉得在做实验之前一定要熟悉一些基本的操作,重点的东西要做笔记,要认真听老师讲解软件的操作，否则对一些模块软件不熟悉很难进行实验。做实验时一定要亲力亲为，要将每个环节和细节搞清楚,要不然很容易遗忘。在温度报警系统的设计过程中也碰到了一些问题，例如，实验需要用到的一些控件找不到；属性不对的接线端犯错;当前的报警上限温度显示不出来；时间显示与当前电脑时间不一致等等，但是这些都通过看课堂笔记、通过同学和老师的帮助得到了解决。通 过 这 次 Labview的课程设计，我学到了不少实用的知识，更多的是做实验的过程、思考问题的方法、独立解决问题的能力，这些都让我受益匪浅，对我以后的学习和工作有很多帮助。
