基于虛擬儀器技術(shù)的光采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū).doc

測(cè)控系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)(六)題目：基于虛擬儀器技術(shù)的光采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)本課題所要求設(shè)計(jì)的基于虛擬儀器技術(shù)的光采集系統(tǒng)的工作原理為：利用NI ELVIS II的函數(shù)發(fā)生器（FGEN）功能，向光源LED提供頻率可調(diào)、幅值可調(diào)的電壓信號(hào)，光敏電阻的光電流隨著光通量的不同而變化，光強(qiáng)越強(qiáng)，光電流越大利用壓力應(yīng)變片，將所受的壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。首先，應(yīng)設(shè)計(jì)硬件電路對(duì)該信號(hào)進(jìn)行初步的調(diào)理，然后由NI ELVIS II數(shù)據(jù)采集平臺(tái)提供的模擬輸入通道送至計(jì)算機(jī)中，利用虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabVIEW來(lái)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)軟件，以實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的采集、分析、處理與報(bào)表生成等，并利用LabVIEW編寫(xiě)的軟件系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。具體指標(biāo)與要求如下：(一)硬件設(shè)計(jì)要求1、理解光敏電阻測(cè)量的電路原理及基本的信號(hào)處理的方法；了解光敏電阻的電阻變化與光強(qiáng)的關(guān)系。要求對(duì)光敏電阻進(jìn)行選型，對(duì)光信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，說(shuō)明其工作原理。2、理解NI ELVIS II數(shù)據(jù)采集平臺(tái)的工作原理，通過(guò)NI ELVIS II數(shù)據(jù)采集平臺(tái)對(duì)光信號(hào)及其調(diào)理電路出來(lái)的電壓信號(hào)進(jìn)行采集、分析與處理。(二)軟件設(shè)計(jì)要求要求采用狀態(tài)機(jī)的軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)光采集系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件具有“系統(tǒng)初始化”、“系統(tǒng)等待”、“數(shù)據(jù)采集”、“報(bào)表生成”“打開(kāi)報(bào)表”、“退出”等功能。具體要求如下：1、系統(tǒng)初始化光采集系統(tǒng)軟件運(yùn)行后，首先進(jìn)入系統(tǒng)初始化狀態(tài)。系統(tǒng)初始化狀態(tài)主要可以對(duì)NI ELVIS II數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，所用的數(shù)據(jù)采集通道及軟件界面上的所有控件進(jìn)行初始化。系統(tǒng)初始化結(jié)束后，軟件進(jìn)行等待狀態(tài)中，等待其他功能的選中與運(yùn)行。2、系統(tǒng)等待在系統(tǒng)等待狀態(tài)下，用戶(hù)可選擇其他功能并運(yùn)行。要求系統(tǒng)等待狀態(tài)采用事件驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。3、數(shù)據(jù)采集要求系統(tǒng)可以對(duì)光信號(hào)進(jìn)行連續(xù)的實(shí)時(shí)采集、分析與顯示。可對(duì)采樣參數(shù)進(jìn)行設(shè)置包括對(duì)所用NI ELVIS II數(shù)據(jù)采集平臺(tái)物理通道、采樣速率、每通道采樣點(diǎn)數(shù)、電壓最大值與最小值等參數(shù)的設(shè)置?？蓪?duì)光源信號(hào)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定包括對(duì)波形類(lèi)型、直流偏壓(V)、幅度(V)、頻率(Hz)等參數(shù)的設(shè)置。將采集到的時(shí)域波形等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析并顯示其頻譜波形。4、報(bào)表生成報(bào)表生成功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)連續(xù)采集與分析過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)包括所用NI ELVIS II數(shù)據(jù)采集平臺(tái)物理通道，電壓最大值、最小值、采樣速率、每通道采樣點(diǎn)數(shù)、時(shí)域波形、頻譜波形等參數(shù)或波形作為報(bào)表的內(nèi)容進(jìn)行保存。5、打開(kāi)報(bào)表打開(kāi)報(bào)表功能可以對(duì)保存的報(bào)表進(jìn)行打開(kāi)以便進(jìn)行離線(xiàn)進(jìn)行分析和處理。6、退出按下“退出”鍵，將退出系統(tǒng)軟件。要求系統(tǒng)軟件界面設(shè)計(jì)友好，方便操作。在系統(tǒng)軟件界面即前面板上必須有狀態(tài)顯示欄，以顯示軟件當(dāng)前運(yùn)行的狀態(tài)。二、設(shè)計(jì)目的通過(guò)本次設(shè)計(jì)使學(xué)生具備：(1) 初步了解測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟，掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，加深對(duì)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)的理解，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)的傳感器原理與檢測(cè)技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)、測(cè)控電路、測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)等專(zhuān)業(yè)知識(shí)設(shè)計(jì)測(cè)控系統(tǒng)各個(gè)單元，并組成系統(tǒng)。(2) 通過(guò)制定測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，合理選擇傳感器及其他元件，正確計(jì)算、選擇各電路和元件參數(shù)，確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護(hù)等要求，達(dá)到了解和掌握測(cè)控系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)過(guò)程和方法的目的。(3) 進(jìn)行設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練。如：計(jì)算、繪圖、熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算和數(shù)據(jù)處理及計(jì)算機(jī)應(yīng)用的能力。 (4)了解現(xiàn)代儀器科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展前沿，學(xué)習(xí)和掌握基于虛擬儀器技術(shù)的測(cè)控系統(tǒng)組成和工作原理；進(jìn)一步掌握虛擬儀器LabVIEW圖形化軟件設(shè)計(jì)方法與調(diào)試技巧。(5)培養(yǎng)學(xué)生查閱資料的能力和運(yùn)用知識(shí)的能力；提高學(xué)生的論文撰寫(xiě)和表述能力；培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)；培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和運(yùn)用知識(shí)的能力。三、設(shè)計(jì)要求1、了解和掌握整個(gè)以虛擬儀器技術(shù)平臺(tái)構(gòu)建的測(cè)控系統(tǒng)組成、工作原理、各單元功能和應(yīng)用背景。2、根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行文獻(xiàn)資料的檢索，根據(jù)測(cè)控系統(tǒng)的功能和工作原理，確定測(cè)控系統(tǒng)的功能，制定設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)虛擬儀器面板。3、合理選擇傳感器的種類(lèi)與型號(hào)，設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路；利用虛擬儀器技術(shù)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabVIEW來(lái)編寫(xiě)與調(diào)試系統(tǒng)軟件。4、按學(xué)校課程設(shè)計(jì)的撰寫(xiě)規(guī)范撰寫(xiě)且提交一份完整的設(shè)計(jì)報(bào)告。四、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、基于虛擬儀器技術(shù)的光采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。2、基于虛擬儀器技術(shù)的光采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容詳見(jiàn)前面的設(shè)計(jì)任務(wù)。五、設(shè)計(jì)報(bào)告要求報(bào)告中提供如下內(nèi)容：1、 目錄2、正文(1)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)(只需要打印指導(dǎo)教師提供的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，不要對(duì)任務(wù)書(shū)的內(nèi)容進(jìn)行任何的修改)；(2)總體設(shè)計(jì)方案(包括對(duì)現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)發(fā)展的概述，構(gòu)建一個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖，對(duì)光敏電阻測(cè)量的電路原理及基本的信號(hào)處理的方法的發(fā)展與概述等、光敏電阻的電阻變化與光強(qiáng)的關(guān)系的概述等，光信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)，并根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，選擇合適的技術(shù)參數(shù)和技術(shù)方案，對(duì)多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析比較，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖概述等)；(3)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，包括傳感器的選擇(測(cè)量原理分析，傳感器的量程、測(cè)量精度與結(jié)構(gòu)、型號(hào)的確定)、信號(hào)調(diào)理電路的選擇、設(shè)計(jì)及計(jì)算(根據(jù)測(cè)量要求、傳感器的類(lèi)型及特點(diǎn)，選擇或設(shè)計(jì)合適的信號(hào)調(diào)理電路，并繪制電氣系統(tǒng)原理圖。)；(4)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)軟件程序流程圖、前面板與框圖程序的設(shè)計(jì)及功能實(shí)現(xiàn)方法等；(5)系統(tǒng)總體調(diào)試、運(yùn)行及其結(jié)果；要求有程序和運(yùn)行結(jié)果等。3、收獲、總結(jié)與體會(huì)4、參考文獻(xiàn)(不低于20篇)六、設(shè)計(jì)進(jìn)度安排本課程設(shè)計(jì)共需2周時(shí)間，其具體安排見(jiàn)下表:時(shí) 間上午下午第一周星期一設(shè)計(jì)動(dòng)員、布置設(shè)計(jì)任務(wù)查找與消化相關(guān)資料星期二查找與消化相關(guān)資料總體方案設(shè)計(jì)星期三總體方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)星期四系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)星期五系統(tǒng)硬件調(diào)試系統(tǒng)硬件調(diào)試第二周星期一系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)星期二系統(tǒng)