虚拟仪器

实验名称： 5秒高温温度采集及显示 班 级： 测控111 学 号： 201133595140 姓 名： 金扎根 指导老师： 崔文华 日 期： 2014.06.06

摘要

虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NI LabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。

美国国家仪器公司NI（National Instruments）最早提出的虚拟测量仪器（VI）概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来。 “软件即是仪器”这是NI公司提出的虚拟仪器理念的核心思想。从这一思想出发，基于电脑或工作站、软件和I/O部件来构建虚拟仪器。I/O部件可以是独立仪器、模块化仪器、数据采集板（DAQ）或传感器。

虚拟仪器（virtual instrumention）是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。

虚拟仪器的主要特点有：

尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。 可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。

用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。

虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。

LabVIEW是一种程序开发环境，由NI公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。

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。 相对于传统的标准仪器来说，LabVIEW由于是基于软件的，所以提供了更大的灵活性。通过LabVIEW开发的虚拟仪器是由用户而不是仪器生产商定义仪器功能的。一台计算机、数采板卡和

LabVIEW的结合就能够变成一个可配置的虚拟仪器来完成用户设定的任务。通过LabVIEW就可以用传统仪器几分之一的价格创建一个用户所需要的虚拟仪器。当需要改变这个虚拟仪器的时候，只几分钟的时间通过LabVIEW修改就可以了。为了便于使用，LabVIEW还集成了大量的函数库以及子程序来帮助完成绝大多数的编程任务。在使用这些子函数的时候，可以忘掉传统编程语言中的令人头痛的指针操作、内存分配等编程问题。除此之外，LabVIEW还包含了针对应用的数据采集（DAQ）、GPIB、串口、数据分析、数据显示、数据存储以及Internet网络通信的函数库。

温度转换的设计思想

温度是一个十分重要的物理量，因此对其的测量与控制是具有十分重要的意义，随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求提高，在工业生产中随时随刻对仪器的温度进行检查和控制是特别重要的。所以本实验是通过虚拟仪器来经行对温度调控的显示及信息的及时显示，每隔500ms产生-50--+120的随机数，作为华氏温度并显示，转换为摄氏温度T并显示出来作为模拟测量温度，对连续三次模拟测量量度值求实测温度和平均温度的数值显示，根据摄氏温度T，分别点亮3个指示灯，T大于或等于37.5时候红色的报警灯亮，当T在36和37.5之间是温度为正常等，T小于36的时候温度偏低。由于系统提供0~1之间的随机数函数发生器，所以想要 产生-50~+120的随机数，则需要将系统所提供的随机数增大170倍，并在此基础上减去

50，鉴于温度存在小数，所以不需要将其装换为整数。 将华氏温度转化为摄氏温度，根据两者之间的关系“华氏温度X32/1.8=摄氏温度”，所以可以建立相应的框图程序。 温度报警器思想

设置一个温度值，17.5摄氏度，设置一个摄氏温度局部变量，经行比较，如果采样的温度大于这个值得话，在前面板设置的红色布尔登就会被点亮，在所设的条件成立的情况下经行条件判断的循环结构，要用到两次的条件结构循环结构经行把摄氏温度局部变量的值转换成数组，然后再经过捆绑锁定的二次数据组把常量传递给簇，把大于所设置的温度的时间点表示出来并转换成屏幕上数值显示出来，并把所超过的次数显示出来。 5秒时间设置器

LED灯显示出来的5秒计时器，即每隔5秒经行一次循环系统，把在这5秒钟所采集到的温度值显示出来，然后在进行下一次的循环，每一次循环都要的时间间隔。

报警上限温度计设置报警温度如图所示：