虚拟仪器课程设计.docx
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虚拟仪器课程设计.docx
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虚拟仪器课程设计
虚拟仪器课程设计
报告
系(部、中心)机械工程与应用电子技术学院学院
姓名郭成成学号11013108
专业测控技术与仪器 班级2011级31班
课程名称虚拟仪器设计
起止时间2013年12月31日——2014年1月10日
指导教师宋国荣
目录
概述3
一,虚拟万用表的设计3
1.1原理简述3
1.2程序所能实现的具体功能3
1.3设计过程...............................................................................................................................
1.3.1各运行条件的运行结果3
二,虚拟温度测试仪的设计3
2.1原理简述3
2.2程序所实现的具体功能3
2.3设计过程3
2.3.1具体运行结果3
三,虚拟交通灯的设计3
3.1原理简述3
3.2程序的具体功能3
3.3设计过程3
3.3.1运行结果3
四,模拟回声探测器3
4.1原理简述3
4.2具体功能..............................................................................................................................
4.3设计过程...............................................................................................................................
4.3.1运行结果............................................................................................................................
五,总结......................................................................................................................................
六,参考文献..............................................................................................................................
概述
虚拟仪器顾名思义并不是真正的实物仪器,而是一个软件,用户可以通过这个软件实现各种功能,虽然不是真实仪器,但通过加外界设备却可以达到真实仪器的效果。
由于虚拟仪器的测试功能、面板控件都实现了软件化,任何使用者都可通过修改虚拟仪器的软件来改变它的功能和规模,这充分体现了软件就是仪器的设计思想。
LabVIEW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。
传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序,而LabVIEW则采用数据流编程方式,程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。
VI指虚拟仪器,是LabVIEW的程序模块。
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。
Labview具有以下特点:
1.虚拟仪器是计算机技术介入仪器领域所形成的一种新型的仪器设备。
这种仪器设备往往具有智能化,分布测试,网络化等优点。
2.强调“软件就是仪器”的概念,取代传统仪器“硬件为主体”的概念。
软件在仪器中充当了以往由硬件甚至整机来实现的角色,软件是虚拟仪器的核心,而虚拟仪器中的硬件仅仅是为了解决信号的输入与输出,这是虚拟仪器与传统仪器相比,在概念上的重大突破,用户可根据需要,将先进的处理算法、人工智能和专家系统应用于仪器的设计与集成,从而将仪器的水平提高到一个新的层次。
并且虚拟仪器充分利用计算机丰富的图形用户界面资源,建立图形化软件面板来代替常规的仪器控制面板,真正做到界面友好,人机交互。
3.虚拟仪器的概念可由用户定义。
虚拟的功能可在用户级上产生,从而使得仪器不再完全由硬件决定,彻底打破了传统仪器一经设计、制造完成以后,其功能不可改变的封闭性、单一性。
当需要时用户可通过软件编程加入新的功能,而不必购买新的仪器,使得一台虚拟仪器可实现各种仪器的不同功能,大大提高了仪器功能的灵活性。
4.易于构建网络化的测量仪器。
虚拟仪器基于计算机网络技术和接口技术,具有方便、灵活的互联性,可与网络及其他周边设备互联。
随着网络技术的发展,已经形成网络虚拟仪器,这是一种新型的基于Web技术的虚拟仪器,使得虚拟仪器成为Internet/Intranet的一部分,可方便地构成远程自动测试系统,实现测量、控制过程的网络化。
5.虚拟仪器硬件和软件都制定了开放的工业标准,并采用模块化结构,系统具有良好的开放性和可扩展性。
系统必需的基本硬件,如数据采集电路等被高度集成,制成硬件插卡,实现硬件模块的即插即用。
系统软件的开发是基于模块化的设计思想,并大量运用动态链接库、类库和函数库,代码具有很好的可重复性。
虚拟仪器利用软件,选配一个或几个带共性的基本仪器硬件来组成一个通用硬件平台,通过调用不同的软件来扩展或组成各种功能的仪器或系统,由于虚拟仪器具有开放性、标准型和模块化结构,用户可以将仪器的设计、使用和管理统一到虚拟仪器标准,提高重复利用率。
系统组建时间缩短,功能易于扩展,管理规范,软/硬件生产、维护和开发的费用降低.
一,虚拟万用表的设计
1.1原理简述
本虚拟万用表模拟的是DT9205型数字万用表的工作原理,由于初次接触,并未设计采集程序而是用输入代替,可以通过输入一个数值,然后转动旋钮选择档位,可以有对应的数显示,从而表示测出了数据。
1.2具体功能
首先,此模拟万用表有显示屏来显示数据或显示提示信息,在显示屏上方有当前的日期时间显示,在其下方有一个指示灯,当万用表运行时,灯变亮,停止时,灯灭。
其次,旋钮旋有32个刻度,分为电容检测,电阻检测,交直电流测量,交直电压测量者几个区域。
在此之外有一个停止按钮。
1.3设计过程
大体过程:
前面板外观依照DT9205型万用表设计,放置显示屏,旋钮在文本标签中编辑刻度;在后面板中添加条件结构,将其添加到32个分支,使其与前面板的刻度对应。
具体过程及运行结果:
1,前面板:
(1)在前面板放置一个转盘控件,将其选中右键选择文本标签,然后进行属性设置。
把数据类型设为无符号长整型,之后点击文本标签,插入各项数值,要按顺序插入。
如图显示:
(2)在前面板放置一个字符串显示控件,用于显示测量值,由于没有采集设备,因此再放置一个字符输入控件,同时还要再放置一个数值输入控件来控制精度,还有指示灯。
如图:
2,程序框图:
(1)调用条件结构,并在在条件结构中添加到32个分支,每一个分支对应一个条件结构,执行不同的动作,并把旋钮和条件结构连接。
因此,分支与旋钮文本标签对应,如图。
(2)对每个分支设置。
分支0负责显示系统的开闭状态,显示屏显示“关”,用字符串常量写入,指示灯亮灭有布尔元件真假控制。
分支1负责检测二极管。
当红表笔接正时,显示“此时红表笔为接二极管正极”。
接反时会显示“此时红表笔接二极管负极”。
当表笔没接时,显示“没有检测到任何二极管”。
如图,
分支2~6负责电容检测,只是量程不同,原理一样,先检测量程,若没有超过量程,就读取测量精度,然后通过数值字符串转换后,通过字符串连接控件,并加上单位,再送到文本框显示,若超过量程,则显示“超出测量范围,请选择高档位”,具体如图
分支7~10负责负责交流电流测量,分支11~14是直流电流测量。
原理相同,只是大小量程不同。
依然先判断测量值大小,再进行相应精度字符串转换显示。
如图:
分支15~21负责电阻测量。
在测量范围内才会测量,如果超过范围,就显示“超出测量范围,请选择高档位”,如图:
分支22~31负责电压测量,原理相同,只是单位大小不同,如图:
3,设置时间信息:
用一个时间发生函数,然后连接到字符串显示,如图:
4,整体程序;完成后,为了使其连续工作,加入while循环,如图:
5,前面板装饰:
对其着色,调出旋钮刻度的梯度颜色,通过装饰控件,加上万用表的面板,最后做整体布局安排,大致如此:
二,虚拟温度测试仪
2.1原理简述
本虚拟温度测试仪较为简单,实现温度的实时趋势图,并可以显示实时温度,同时可以对其设定上下限,记录超限的次数。
2.2具体功能
显示实时温度以及实时温度曲线,记录超限次数,当运行后,指示灯亮起。
具有摄氏/华氏切换。
2.3设计过程
(1)前面板设计:
开始新面板,在编程中选择波形图表,放置其中,命名为“波形图表”,其次,添加字符串显示控件,用于显示实时温度,在其傍边,添加温度计,也是显示温度;
分别添加两个输入数值控件和显示数值控件,用于输入上下限温度,还有显示超限次数。
放置按钮用于切换摄氏,华氏。
如图:
(2)后面板操作
1,摄氏华氏切换:
使用随机数作为温度的输入,再将数值进行放大取整,接入“选择”的T端,从数值出再引一根线将其先减31再出1.8换算为华氏,并接入F端,把旋钮(摄氏/华氏)接入“选择”。
把“选择”输出端接上温度计和波形图表,另一面再引出一条线,接在“数值到字符串的转换”,接入到字符串捆绑,输出到字符串显示。
2,单位和时间的显示:
添加字符串常量,用于加入单位,都接入“捆绑”;时间用“已用时间”来获取当前时间。
具体,如图:
3,超限计数:
用一个for循环来记录超限次数,在for循环边框上添加“移位寄存器”使其次数叠加,如图。
接下来判断是否超限,添加两个条件结构,分别判断超上限。
系统产生的随机数与用户输入的上下限比较,若符合条件,就是为“真”则加一,假则不变,如图:
4,最后工作:
在外面加上while循环让程序持续运行,还有停止按钮。
整体程序:
5,对前面板进行装饰,着色,还有整体布局。
如图:
三,虚拟交通灯
3.1原理概述:
主要运用编程中的布尔元件,作为灯的的显示,用布尔运算来控制灯的亮灭,通过条件结构来控制红黄绿三灯的亮灭时间。
3.2具体功能:
基本的道路交通灯功能,并具有倒计时功能。
3.3设计过程
(1)前面板设计:
设置六个布尔灯,再放置两个数值显示,用于倒计时的显示。
还有一个停止按钮。
整体如图:
(2)程序框图设计:
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- 关 键 词:
- 虚拟仪器 课程设计