基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：虛擬儀器作為一種基于圖形化編程的新型概念儀器，以計(jì)算機(jī)作為運(yùn)行媒介，節(jié)省了大量的顯示、控制硬件，越來越顯示出它獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，整體采用了循環(huán)結(jié)構(gòu)與順序結(jié)構(gòu)相結(jié)合的形式，實(shí)現(xiàn)了模擬信號(hào)的采集與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，并且仿真出了對(duì)數(shù)據(jù)的采集和報(bào)警功能，并且能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種自定義設(shè)置，顯示效果良好，對(duì)現(xiàn)實(shí)中的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)具有很大的借鑒作用。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)處理；LabVIEW The Design of Data Acquisition and Processing System Based on

2、 LabVIEWAbstract: As a kind of virtual instrument based on graphical programming the new concept of instruments, run at the computer as a medium, save a large amount of display, control hardware, more and more shows its unique advantages. Data acquisition and processing system based on LabVIEW, and

3、the overall adopted loop structure and order structure, in the form of the combination of the dynamic analog signal acquisition and real-time display, and the simulation of the data collection and alarm function, and the ability to store data, for a variety of Settings, display effect is good, the r

4、eality of the data acquisition and processing system has a great reference.Keywords：Virtual Instrument;Data Collection;Data Processing;LabVIEW;目錄1引言41.1 課題研究的意義41.2 課題設(shè)計(jì)的目的和內(nèi)容42 研究現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)目標(biāo)43. 系統(tǒng)方案與關(guān)鍵技術(shù)介紹53.1 系統(tǒng)總體方案簡(jiǎn)介53.2 虛擬儀器與labview簡(jiǎn)介63.3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)74. 方案實(shí)現(xiàn)104.1 前面板繪制104.2 程序框圖功能實(shí)現(xiàn)115. 結(jié)束語166. 謝辭177. 參考

5、文獻(xiàn)18181引言1.1 課題研究的意義虛擬儀器是現(xiàn)如今非常流行的一種計(jì)算機(jī)技術(shù)，它的應(yīng)用面很廣，由于采用了計(jì)算機(jī)界面代替了傳統(tǒng)的硬件顯示器，又可以利用計(jì)算機(jī)的處理器去實(shí)現(xiàn)硬件的處理功能，所以只需要將需要處理的各種類型的數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一的接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，這樣就能實(shí)現(xiàn)各種顯示、處理與控制功能。虛擬儀器作為一種非常便捷和靈活的人機(jī)交互手段，能夠和許多不同的學(xué)科和內(nèi)容相結(jié)合。本次課題就是將虛擬儀器與數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)相結(jié)合，利用LabVIEW軟件平臺(tái)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和多樣化的結(jié)果顯示方式，仿真模擬信號(hào)的數(shù)據(jù)采集與處理過程，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信號(hào)的動(dòng)態(tài)顯示、異常報(bào)警和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，對(duì)于實(shí)際中測(cè)控領(lǐng)域的其他系

6、統(tǒng)具有一定的借鑒意義，提供了另一種不同的方法。1.2 課題設(shè)計(jì)的目的和內(nèi)容本次課題擬借助虛擬儀器的平臺(tái)，采用Labview應(yīng)用軟件模擬仿真一種模擬信號(hào)采集與處理控制系統(tǒng)，要求能夠?qū)崿F(xiàn)：實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的采集；實(shí)現(xiàn)3通道的數(shù)據(jù)AD轉(zhuǎn)換的功能；設(shè)置顯示界面，能動(dòng)態(tài)顯示數(shù)據(jù)的采集結(jié)果；根據(jù)設(shè)定閾值，對(duì)于超過閾值，有相應(yīng)的提示功能。2 研究現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)目標(biāo)LabVIEW是一種采用圖形化編程語言的平臺(tái)環(huán)境，含有多樣化的數(shù)據(jù)處理工具和強(qiáng)大的信號(hào)分析與結(jié)果展示功能，并且能夠顯示與實(shí)際相同的按鈕，開關(guān)等布爾空間，因此，廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)化行業(yè)、科研機(jī)構(gòu)和研究實(shí)驗(yàn)室，被視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。虛擬儀器通過

7、應(yīng)用程序?qū)⑼ㄓ糜?jì)算機(jī)與功能化硬件結(jié)合起來，完成對(duì)被測(cè)信號(hào)的采集、分析、處理、顯示、存儲(chǔ)、打印等功能，硬件部分包含多種I/O接口電路和數(shù)據(jù)采集卡等，包含插卡式虛擬儀器、并行口虛擬儀器和總線方式的虛擬儀器等形式，I/O接口設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)的放大、濾波、調(diào)制、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理，可以根據(jù)不同情況采用不同的I/O接口硬件設(shè)備，其中數(shù)據(jù)采集卡（DAQ）充分利用了計(jì)算機(jī)的總線、機(jī)箱、電源以及軟件的便利，但是受機(jī)箱、總線的一些限制，存在電源功率不足、機(jī)箱內(nèi)電平噪聲較高、無屏蔽等缺點(diǎn)；并行口虛擬儀器最大的方便在于可以與筆記本計(jì)算機(jī)相連，方便外出攜帶；VXI總線具有穩(wěn)定的電源、強(qiáng)力的冷卻能力和嚴(yán)格的屏蔽效果，

8、并且標(biāo)準(zhǔn)開放，數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)，模塊可重復(fù)利用，現(xiàn)在應(yīng)用越來越廣泛，已成為主流的虛擬儀器接口硬件，但是其造價(jià)較高。虛擬儀器總體結(jié)構(gòu)劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理、結(jié)果表達(dá)三大功能模塊。構(gòu)成方式如下圖1 虛擬儀器構(gòu)成方式在NI LabVIEW的圖形化開發(fā)環(huán)境中，用戶不需要采用傳統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)去編寫、編譯成行的文本代碼，而是通過各種不同的圖標(biāo)工具與函數(shù)選框去開發(fā)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。使用NI LabVIEW，即便用戶不具備編程經(jīng)驗(yàn)，也能在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成傳統(tǒng)語言編寫需要數(shù)周的程序。直觀的流程圖所顯示的代碼便于用戶開發(fā)、維護(hù)和理解。只需點(diǎn)擊兩次鼠標(biāo)，便能傳遞功能代碼塊之間的數(shù)據(jù)。用戶無需從頭創(chuàng)建整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。NI

9、 LabVIEW包含全套范例，適合各項(xiàng)常規(guī)的丈量任務(wù)。這些可立即執(zhí)行的程序覆蓋了各類應(yīng)用，從簡(jiǎn)單的單通道丈量，到多個(gè)設(shè)備利用先進(jìn)的定時(shí)、觸發(fā)與同步技術(shù)實(shí)現(xiàn)高性能多通道系統(tǒng)。只需從自動(dòng)更新的下拉菜單中選擇硬件，并單擊運(yùn)行。NI LabVIEW包含數(shù)千個(gè)特別為工程師和科學(xué)家創(chuàng)建的高級(jí)分析函數(shù)，所有函數(shù)均配有具體的幫助文件與文檔。這些強(qiáng)大的工具可實(shí)現(xiàn)高級(jí)信號(hào)處理、頻率分析、概率與統(tǒng)計(jì)、曲線擬合、插值、數(shù)字信號(hào)處理等功能。用戶還可將NI LabVIEW擴(kuò)展至特定的應(yīng)用處理，如：聲音和振動(dòng)丈量、機(jī)器視覺、RF/通訊、瞬時(shí)/短時(shí)信號(hào)分析等。需要更高靈活性的用戶，可將NI LabVIEW同第三方軟件開發(fā)的算

10、法進(jìn)行集成。3. 系統(tǒng)方案與關(guān)鍵技術(shù)介紹3.1 系統(tǒng)總體方案簡(jiǎn)介 本次基于Labview的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，采用圖形化的編程語言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)、調(diào)試和運(yùn)行，在自定義前面板中，除了與程序框圖中對(duì)應(yīng)的布爾控件、圖表控件以外，采用不同形狀的修飾模塊和工具選板中的顏色設(shè)置來做出監(jiān)控面板的效果，對(duì)信號(hào)的采集和處理上，總體采用順序結(jié)構(gòu)與While循環(huán)相結(jié)合的形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)聲卡信號(hào)的采集和動(dòng)態(tài)顯示并進(jìn)行功率譜分析并顯示，另外，模擬對(duì)溫度信號(hào)的采集過程，并且對(duì)超過限值的信號(hào)做出報(bào)警，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)采集信號(hào)的存儲(chǔ)。系統(tǒng)總體框架圖如下圖所示：后面板前面板數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)屬性節(jié)點(diǎn)調(diào)用循環(huán)結(jié)構(gòu)順序

11、結(jié)構(gòu)圖表控件布爾控件修飾控件圖2 系統(tǒng)總體框架圖3.2 虛擬儀器與labview簡(jiǎn)介虛擬儀器，顧名思義就是一種“虛擬”的操作面板，而不是實(shí)際中有很多按鈕和顯示界面以及指示燈的實(shí)際操作儀器。虛擬儀器實(shí)際上是使用了計(jì)算機(jī)的顯示器來模擬了傳統(tǒng)儀器的控制和顯示面板，用戶可以利用開發(fā)工具，自定義人機(jī)交互界面，并且通過編程，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理和控制效果的實(shí)現(xiàn)。虛擬儀器不僅可以制作控制面板，通過鼠標(biāo)鍵盤來控制，還能夠與不同的接口總線相結(jié)合，構(gòu)成功能強(qiáng)大的測(cè)量測(cè)試系統(tǒng)，這是它一個(gè)顯著的特點(diǎn)。虛擬儀器（Virtual Instrument）是基于計(jì)算機(jī)的儀器。虛擬儀器通常具有一個(gè)或多個(gè)友好的虛擬面板（人機(jī)

12、界面），用戶可通過虛擬面板很方便地進(jìn)行操作。用戶可對(duì)虛擬儀器的功能和用途進(jìn)行定義、組合和擴(kuò)展，從而更快、更省和更方便的解決測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用問題。目前對(duì)于虛擬儀器的開發(fā)主要由以下兩種語言： l 文本式編程語言：如C ,Visual C + + , Visual Basic等 l l 圖形化編程語言：如 LabVIEW,HPVEE等 本次設(shè)計(jì)中采用的是LabVIEW應(yīng)用軟件。LabVIEW（Laboratory Virtual instrument&#

13、160;Engineering）是一種圖形化的編程語言又稱為“”語言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，編程相對(duì)簡(jiǎn)單。 像許多重要的軟件一樣，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多種版本。所有的LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器（NI），它包括前面板（front panel）、流程圖（block diagram）以及圖標(biāo)/連接器（icon/connector）三部分。 在LabVIEW中新建一個(gè)VI（虛擬儀器）后，會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)Windows窗口，分別為前面板和程序框圖。前面板是虛擬儀器最終實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的界

14、面，用來繪制界面和放置控件，例如本次設(shè)計(jì)中用于繪制十字路口的修飾控件，用于表示信號(hào)燈和數(shù)碼管的布爾控件，以及一些自定義的控件都放置在前面板上，在實(shí)際操作中，通過右鍵點(diǎn)擊就可以調(diào)出控件選板來擺放那個(gè)各種輸入輸出控件，并且可以對(duì)其進(jìn)行修飾和編輯操作，前面板具有非常大的靈活性，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際需求去繪制非常美觀的儀器操作和顯示界面。前面板如圖所示：圖3 LabVIEW前面板程序框圖用于編程實(shí)現(xiàn)功能的界面，前面板上的各種輸入輸出控件在程序框圖中都有對(duì)應(yīng)，通過連線和和中數(shù)據(jù)處理操作就可以實(shí)現(xiàn)想要的功能效果，編程時(shí)主要通過函數(shù)選板來選取需要的控件進(jìn)行編程。程序框圖編程界面如圖所示：圖4 LabVIE

15、W程序框圖3.3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)Labview中用于前面板制作和后面板程序編寫的工具主要包括三個(gè)操作選板，分別是工具選板、控件選板和函數(shù)選板。樣式分別入下圖所示：圖5 三種操作選板前面板控件選板上的輸入控件和顯示控件可用于創(chuàng)建前面板。針對(duì)不同的數(shù)據(jù)類型和不同的需要，可以選取多種類型的控件來滿足實(shí)際的需要，同時(shí)也可以通過選擇控件來選取自定義的控件實(shí)現(xiàn)更加生動(dòng)的控件運(yùn)行效果。函數(shù)選板只能在編輯程序框圖的時(shí)候使用，與控件選板的工作方式大體相同，通過點(diǎn)擊拖入并連線完成數(shù)據(jù)流的傳輸。函數(shù)選板在后面板上通過右鍵就可以調(diào)用出來，也可以鎖定在界面上。工具選板是在前面板和程序框圖中都可以使用的工具選板，正常狀態(tài)下

16、被隱藏，鼠標(biāo)是自動(dòng)識(shí)別的方式，工具選板可以通過查看工具選板調(diào)用出來，其中包含了多種選取、編輯、修飾的按鈕，通過點(diǎn)擊就可以使用相應(yīng)的功能按鈕，同樣也可以插入指針調(diào)試程序，選板最上端的自動(dòng)選擇工具，可以通過點(diǎn)擊來切換工具選板的工作方式，選擇手動(dòng)或者自動(dòng)方式。本次設(shè)計(jì)中前面板中用到的控件包括制作十字路口背景圖的修飾控件中的下凹圓盒和平面盒，平面盒用來制作斑馬線。除此以外，就是制作紅黃綠信號(hào)燈的圓形布爾控件和制作倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管的方形指示燈，布爾控件只有真假兩種狀態(tài)，可以通過程序框圖中的賦值來改變其狀態(tài)。本次課題的設(shè)計(jì)中，編程結(jié)構(gòu)用到了While循環(huán)，順序結(jié)構(gòu)以及事件結(jié)構(gòu)，編程樣式如下：圖6 While循

17、環(huán)、順序結(jié)構(gòu)、條件結(jié)構(gòu)While循環(huán)由循環(huán)框，條件端口和計(jì)數(shù)端口組成，基本功能與C語言中的相同，條件端口輸入為真則循環(huán)執(zhí)行程序，當(dāng)條件端口輸入為否時(shí)則終止程序的執(zhí)行。條件結(jié)構(gòu)是一種常用的處理在不同條件下輸出不同的控制量來實(shí)現(xiàn)不同控制效果的一種結(jié)構(gòu)。條件結(jié)構(gòu)的輸入可以使布爾型的真假常量，也可以是整型的數(shù)據(jù)常量，也就是說我們可以通過按鈕的開關(guān)來控制選取不同的選框，也可以通過不同的數(shù)字輸入來選擇不同的子框圖，條件結(jié)構(gòu)中可以設(shè)置多個(gè)子框圖，每個(gè)子框圖中需要對(duì)應(yīng)輸出控制量到控制對(duì)象上。 順序結(jié)構(gòu)有平鋪式順序結(jié)構(gòu)和層疊式順序結(jié)構(gòu)兩種，本次設(shè)計(jì)中用到的是層疊式順序結(jié)構(gòu)，兩種方式都可以在程序中通過右鍵點(diǎn)擊然后

18、選取相應(yīng)的菜單欄來切換，非常靈活方便。順序結(jié)構(gòu)初始時(shí)只有一個(gè)子框圖，每一個(gè)框都是一幀，通過右鍵可以在前面或者后面添加空白幀，程序執(zhí)行的時(shí)候，會(huì)按照幀的順序來循環(huán)執(zhí)行，當(dāng)一個(gè)幀的操作，數(shù)據(jù)傳輸完成以后，就會(huì)開始下一個(gè)幀的操作，依次循環(huán)，當(dāng)最后一個(gè)幀結(jié)束后再從第一個(gè)幀開始執(zhí)行。除了運(yùn)行結(jié)構(gòu)以外，程序框圖中還用到了顏色盒、屬性節(jié)點(diǎn)等控件。顏色盒常量對(duì)應(yīng)于某一特定數(shù)值的顏色。顏色值以RRGGBB形式的十六進(jìn)制數(shù)字表示。最前面兩位控制紅色值。中間兩位控制綠色值。最后兩位控制藍(lán)色值。樣式如下： 圖7 顏色盒常量選板在本次設(shè)計(jì)中顏色盒常量用來配合顏色屬性節(jié)點(diǎn)的調(diào)用在不同的時(shí)刻對(duì)同一布爾控件賦予不同的顏色。本

19、次設(shè)計(jì)中還涉及了屬性節(jié)點(diǎn)的調(diào)用，包括“可見”屬性節(jié)點(diǎn)和“顏色”屬性節(jié)點(diǎn)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)警燈顏色賦值，并對(duì)當(dāng)前狀態(tài)為“假”的布爾控件進(jìn)行隱藏操作，使顯示效果更佳。4. 方案實(shí)現(xiàn)4.1 前面板繪制圖8 程序前面板效果如圖所示，前面板主要分為兩個(gè)大的模塊，左邊仿真模擬的是一種溫度采集與報(bào)警處理系統(tǒng)，右邊是實(shí)現(xiàn)了對(duì)聲卡信號(hào)的采集與動(dòng)態(tài)顯示。溫度采集模塊中，包括了：1) 攝氏溫度和華氏溫度的模式選擇開關(guān)?？紤]到不同環(huán)境中，攝氏度的顯示不一定能滿足所有現(xiàn)實(shí)中溫度采集格式的要求，本次設(shè)計(jì)中加入了華氏攝氏度的采集與顯示模式。系統(tǒng)可以在華度和攝氏度之間自由切換來滿足現(xiàn)實(shí)情況的不同需求，這一模式選擇開關(guān)是通過“水平

20、搖桿開關(guān)”來實(shí)現(xiàn)的，這一樣按開關(guān)與現(xiàn)實(shí)中的搖桿開關(guān)幾乎一樣，能夠左右撥動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。在本次設(shè)計(jì)中，撥到左邊是攝氏度顯示與采集模式，撥到右邊是華氏度顯示與采集模式。2) 自定義溫度報(bào)警閾值的數(shù)字輸入控件 在現(xiàn)實(shí)中常用的溫度采集系統(tǒng)中，除了采集溫度觀察系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)以外，最重要的是能夠通過溫度的異常來實(shí)現(xiàn)對(duì)故障狀態(tài)的報(bào)警，本次設(shè)計(jì)中，采用了數(shù)值輸入控件，既可以通過按鍵的加減來輸入數(shù)據(jù)也可以直接通過鍵盤輸入，數(shù)值輸入控件作為溫度報(bào)警的限值，當(dāng)采集的溫度超過這個(gè)數(shù)值的時(shí)候報(bào)警，計(jì)數(shù)器加一。3) 控制數(shù)據(jù)采集、程序暫停和停止的按鈕控件 程序的運(yùn)行通過“開始采集”按鈕和“暫?！卑粹o來控制，能

21、夠控制程序的開始運(yùn)行與中斷處理，按鈕通過前面板中的文本按鈕拖入來實(shí)現(xiàn)，能夠改變按鈕上的文本，顯示不同按鈕對(duì)應(yīng)的功能。4) 顯示數(shù)據(jù)采集進(jìn)度的水平進(jìn)度條 本次設(shè)計(jì)中還采用了進(jìn)度條來顯示數(shù)據(jù)采集的進(jìn)程，使用的是數(shù)值選版中的“進(jìn)度條控件”，這個(gè)控件是根據(jù)輸入數(shù)值的大小，對(duì)應(yīng)顯示在進(jìn)度條的對(duì)應(yīng)位置上。這樣通過數(shù)值的不停增加就能夠表示出數(shù)據(jù)采集的進(jìn)度。5) 顯示當(dāng)前采集數(shù)據(jù)的溫度計(jì)控件 面板中溫度計(jì)樣式的控件采用的是“銀色”選版中的“溫度計(jì)控件”，通過屬性中可以設(shè)置溫度計(jì)的最大值，本次設(shè)計(jì)將最大值設(shè)置為100，可以滿足對(duì)溫度顯示的額需求。6) 表示運(yùn)行狀態(tài)的報(bào)警燈 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)故障狀態(tài)的報(bào)警，本次設(shè)計(jì)中采

22、用了“銀色”選版中的“LED燈”來顯示報(bào)警狀態(tài)，開關(guān)兩種狀態(tài)的不同顏色可以通過LED燈的“屬性”來設(shè)置，但是本次設(shè)計(jì)中不是采用開關(guān)的兩種狀態(tài)，而是正常運(yùn)行和報(bào)警狀態(tài)，所以采用了屬性節(jié)點(diǎn)的調(diào)用來實(shí)現(xiàn)對(duì)兩種狀態(tài)下的報(bào)警燈顏色的設(shè)置。7) 對(duì)報(bào)警狀態(tài)計(jì)數(shù)的累加器 本次設(shè)計(jì)還實(shí)現(xiàn)了對(duì)報(bào)警次數(shù)的計(jì)數(shù)，在程序運(yùn)行時(shí)對(duì)報(bào)警的次數(shù)進(jìn)行一個(gè)累加，運(yùn)行結(jié)束后就可以看出報(bào)警的總次數(shù)。前面板中通過文本顯示控件中的“字符串顯示”控件來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的顯示，除此之外，為了貼近實(shí)際的數(shù)碼顯示效果，本次設(shè)計(jì)中添加了計(jì)數(shù)的LED燈顯示效果，采用七個(gè)方形布爾控件搭成七段數(shù)碼管用來顯示數(shù)字，這種效果與實(shí)際的數(shù)碼顯示一致，仿真效果非常好

23、，使界面更加美觀，貼近實(shí)際。8) 顯示、存儲(chǔ)采集結(jié)果的一維數(shù)組控件 本次設(shè)計(jì)中，采用了一維數(shù)組存儲(chǔ)采集到的數(shù)值，并在采集結(jié)束時(shí)全部輸出顯示到前面板中，顯示控件采用的是數(shù)組顯示控件，控件上的按鍵用來索引數(shù)組中對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)類型為雙精度實(shí)型，保留六位有效數(shù)字。聲卡信號(hào)采集與動(dòng)態(tài)顯示模塊中，前面板的繪制內(nèi)容包括：1) 采樣數(shù)、采樣模式、聲音格式等設(shè)置選項(xiàng) 這些選項(xiàng)都是數(shù)值輸入控件，用來設(shè)置聲音采集和顯示的模式等?？梢栽O(shè)置每個(gè)通道的采樣數(shù)，采樣模式（包括連續(xù)采樣和有限采樣），可以設(shè)置聲音的采樣率、采樣比特?cái)?shù)。2) 顯示聲卡信號(hào)的波形控件 聲音信號(hào)的顯示采用了圖形顯示控件中的波形圖，能夠?qū)崟r(shí)顯示聲音信

24、號(hào)的波形，與現(xiàn)實(shí)中的示波器顯示效果類似。3) 顯示聲卡功率譜的波形控件 聲卡功率譜的顯示與聲音信號(hào)的顯示控件相同，都是采用的“波形圖”控件，能夠?qū)崟r(shí)顯示信號(hào)的分析結(jié)果。4.2 程序框圖功能實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)兩大功能模塊的程序框圖如下：圖9 程序面板框圖1圖10 程序面板框圖2程序整體放置在一個(gè)大的While循環(huán)里面，這樣，While循環(huán)中的程序能夠循環(huán)運(yùn)行，實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)采集與分析的結(jié)果。對(duì)于溫度采集與處理模塊，由于缺少硬件采集卡等設(shè)備，本次設(shè)計(jì)中采用了循環(huán)結(jié)構(gòu)和隨機(jī)數(shù)搭配，模擬出了一組溫度值，并對(duì)這組溫度值進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)其越限報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)展示等其他功能。程序設(shè)計(jì)為共采集十組數(shù)據(jù)，采用FOR循環(huán)來生成十

25、足數(shù)據(jù)，攝氏和華氏的切換通過條件結(jié)構(gòu)搭配按鈕來實(shí)現(xiàn)，不同模式輸出不同格式的數(shù)值，同時(shí)傳輸?shù)綔囟扔?jì)中實(shí)時(shí)顯示。對(duì)于報(bào)警計(jì)數(shù)器，采用的是While循環(huán)中的移位寄存器，上一步的結(jié)算結(jié)果可以作為下一步計(jì)算的初始值，程序運(yùn)行時(shí)，首先將采集到的溫度值與設(shè)定的溫度限值做比較，將結(jié)果輸出到條件結(jié)構(gòu)中，如果結(jié)果為“真”，即，溫度大于設(shè)定的溫度限值，則利用顏色盒常量將報(bào)警燈的狀態(tài)設(shè)置為紅色，然后對(duì)移位寄存器加一，結(jié)果輸出到報(bào)警次數(shù)器上；如果結(jié)果為“假”，即采集到的溫度值，比設(shè)定的溫度限值小，則將報(bào)警燈的狀態(tài)設(shè)置為綠色，意為正常狀態(tài)，移位寄存器原值輸出。另外，除了報(bào)警燈的顯示效果以外，程序還設(shè)置了七段數(shù)碼管的顯示效

26、果來顯示報(bào)警次數(shù)的額累計(jì)值，首先將計(jì)數(shù)值輸出到條件結(jié)構(gòu)中，設(shè)置10個(gè)條件分支，分別對(duì)應(yīng)0-9的顯示效果，數(shù)碼管對(duì)應(yīng)的真假常量設(shè)置在不同的選框中，輸出端將七個(gè)真假常量輸出到七段數(shù)碼管對(duì)應(yīng)的方形顯示燈的布爾控件上，這樣設(shè)計(jì)基本就能實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的顯示效果，但是為了更加貼近現(xiàn)實(shí)，本次設(shè)計(jì)中，點(diǎn)用了七個(gè)布爾空間的屬性節(jié)點(diǎn)中的“可見”節(jié)點(diǎn)，在不顯示的時(shí)候?qū)?duì)應(yīng)的控件隱藏，這樣更加能夠與現(xiàn)實(shí)中的顯示效果貼近。對(duì)于進(jìn)度條的顯示，程序巧妙的將for循環(huán)中的循環(huán)次數(shù)i輸入到了進(jìn)度條顯示控件，這樣就能實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)上采集程序的采集進(jìn)度。對(duì)于程序的采集與暫?？刂?，本次設(shè)計(jì)中使用的是時(shí)間結(jié)構(gòu)和層疊式循環(huán)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的形式，當(dāng)“開

27、始采集”按鈕按下時(shí)，程序運(yùn)行條件為“真”的選框中的內(nèi)容，即，層疊式循環(huán)結(jié)構(gòu)，首先運(yùn)行“0”狀態(tài)：圖11 層疊式順序結(jié)構(gòu)“0”狀態(tài)將計(jì)數(shù)處置設(shè)置為0，然后運(yùn)行“1”狀態(tài)，圖12 層疊式順序結(jié)構(gòu)“1”狀態(tài)執(zhí)行采集數(shù)據(jù)的程序，此時(shí)如果“暫?！卑粹o按下，則運(yùn)行事件結(jié)構(gòu)中的程序：圖13 事件結(jié)構(gòu)選框彈框顯示“程序處于暫停狀態(tài)”，按下“確定”后，程序繼續(xù)運(yùn)行狀態(tài)“2”中的內(nèi)容：圖14 層疊式順序結(jié)構(gòu)狀態(tài)“2”此時(shí)程序運(yùn)行結(jié)束，彈框顯示“10點(diǎn)采集完畢”。這樣一個(gè)完整的數(shù)據(jù)采集與超限報(bào)警的功能就實(shí)現(xiàn)了，并且能夠存儲(chǔ)采集的結(jié)果。聲卡信號(hào)的采集則是采用文件IO中的聲音信號(hào)相關(guān)的模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集：圖15 聲音信號(hào)

28、配置面板采集到的數(shù)據(jù)輸出到波形圖表進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，另外通過頻譜測(cè)量對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，并輸出功率譜到波形圖表。5. 結(jié)束語本次畢業(yè)設(shè)計(jì)依據(jù)要求，設(shè)計(jì)了一種基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，包括溫度采集與聲卡信號(hào)采集兩大部分，首先是溫度數(shù)據(jù)采集，程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了可以連續(xù)采樣10組數(shù)據(jù)，可以在溫度計(jì)控件中實(shí)時(shí)顯示采集的結(jié)果，可以對(duì)超過溫度限值的狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警并計(jì)數(shù)，程序運(yùn)行結(jié)束時(shí)能夠?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)在一維數(shù)組中顯示出來，并且程序可以顯示運(yùn)行的進(jìn)度，可以在華氏和攝氏溫度模式中進(jìn)行切換，可以在數(shù)據(jù)采集過程中暫停程序運(yùn)行并彈窗顯示。程序的報(bào)警計(jì)數(shù)采用了七段數(shù)碼管的顯示效果能夠仿真出顯示中的數(shù)碼管顯示效果，

29、美化了界面。對(duì)于聲卡的信號(hào)采集與處理，本次設(shè)計(jì)采用了，程序自帶的選版采集聲卡數(shù)據(jù)，并進(jìn)行功率譜分析，前面板中用波形圖顯示，完成了信號(hào)的實(shí)時(shí)采集顯示與分析。本次設(shè)計(jì)雖然功能基本實(shí)現(xiàn)，但仍然存在一些不足，希望以后能夠逐步完善，首先，為了運(yùn)行效果，本次設(shè)計(jì)只采集了10組數(shù)據(jù)，對(duì)于現(xiàn)實(shí)中的自動(dòng)化領(lǐng)域、實(shí)驗(yàn)室等環(huán)境不符合需求，報(bào)警計(jì)數(shù)也只設(shè)置了個(gè)位顯示，另外，對(duì)溫度數(shù)據(jù)的處理中，本次設(shè)計(jì)只講采集到的數(shù)據(jù)放在了一維數(shù)組中顯示出來，沒有存儲(chǔ)到本地?cái)?shù)據(jù)庫，不方便以后的查詢與統(tǒng)計(jì)。6. 謝辭經(jīng)過這段時(shí)間的研究和學(xué)習(xí)，該基于Labview的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成。這個(gè)過程充滿挑戰(zhàn)和樂趣，讓我收獲了很多，首先是對(duì)于軟件的學(xué)習(xí)，經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅掌握了軟件的基本操作和編程方法，還自學(xué)了自定義控件的制作方法，對(duì)軟件最終的效果起到了很大的幫助作用。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以順利完成并且收獲很多，除了自身的學(xué)習(xí)之外，還得益于很多人對(duì)我的幫助和建議。首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師，對(duì)于我畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成起到了關(guān)鍵性的作用，