基于labview的數據記錄儀設計

1、信息工程學院虛擬儀器結課論文基于LABVIEW的數據記錄儀的設計 指導老師：肖俊生 學院：信息工程學院 專業(yè)：09自動化4班 學號： 姓名：楊尚文基于labview的數據記錄儀設計一：實驗要求1：設計一個數據記錄儀，可以連續(xù)定時的采取一個電壓信號。2：該數據記錄儀可顯示電壓的峰值和平均值。3：可以實現數據的儲存和回放功能。二：概述數字信號在我們周圍無所不在。因為數字信號具有高保真、低噪聲和便于信號處理的優(yōu)點，所以得到了廣泛的應用，例如電話公司使用數字信號傳輸語音，廣播、電視和高保真音響系統(tǒng)也都在逐漸數字化。太空中的衛(wèi)星將測得數據以數字信號的形式發(fā)送到地面接收站。對遙遠星球和外部空間拍攝的照片也

2、是采用數字方法處理，去除干擾，獲得有用的信息。經濟數據、人口普查結果、股票市場價格都可以采用數字信號的形式獲得。因為數字信號處理具有這么多優(yōu)點，在用計算機對模擬信號進行處理之前也常把它們先轉換成數字信號。目前，對于實時分析系統(tǒng)，高速浮點運算和數字信號處理已經變得越來越重要。這些系統(tǒng)被廣泛應用到生物醫(yī)學數據處理、語音識別、數字音頻和圖像處理等各種領域。數據分析的重要性在于，無法從剛剛采集的數據立刻得到有用的信息，如下圖所示。必須消除噪音干擾、糾正設備故障而破壞的數據，或者補償環(huán)境影響，如溫度和濕度等。通過分析和處理數字信號，可以從噪聲中分離出有用的信息，并用比原始數據更全面的表格顯示這些信息。下

3、圖顯示的是經過處理的數據曲線?，F在就簡單的做一個數據記錄儀。數據記錄器的應用包括數據采集、分析、儲存以及今后的分析工作和對數據的調用。每個數據記錄器都有一些核心的特征。第一，工程師們需要將數據采集并記錄到一個存儲的位置；第二，工程師們在采集過程中和采集過程結束后都必須對數據進行觀察；第三，工程師們需要通過數據來記錄警報以及觸發(fā)事件；第四，網絡裝置對于工程師來說應該是簡單、明晰的；第五，對于數據實行不同類型的安全防范應該是簡單容易的。為能實現這5點要求，LabVIEW的軟件平臺為快速而又容易地建立監(jiān)測應用提供了一種特效的工具數據記錄及監(jiān)控模塊。三：本實驗的設計思想本實驗采用的是DAQ板卡外接信號

4、作為信號源，當程序運行起來后。1；進行信號類型的選擇。2；用“操縱量旋鈕”對信號波形的頻率和幅值進行設定，而在這一過程中，為了要接受所需的信號，需要調節(jié)信號的“頻率”、“幅值”兩個量值。整個過程需通過波形圖控件來顯示產生的波形，以作參考。3；通過配備DAQ采集卡，采集信號并且輸出,存儲并回放。在該環(huán)節(jié)中輸出會有一定時間的滯后，偶爾需要幾秒的時間等待。四：數據記錄儀的設計原理1.數據記錄儀具有數據記錄與回放功能。數據記錄與回放時測試系統(tǒng)所必須的基本功能，采用文件的形式記錄與回放數據滿足大多數應用場合的需求，具有方便靈活成本低廉的特點。Labview支持多種數據格式的文件，用于測試數據的記錄與回放

5、。其選擇數據記錄與回放的文件格式一般包括文本文件、二進制文件、數據記錄文件、波形文件測量文件、我采用了數據記錄文件。數據記錄文件也是二進制格式文件，它用來存儲復雜的結構的數據最簡單最快捷，而且很容易隨機訪問數據，但是只有l(wèi)abview可以讀取或處理這種文件格式。數據記錄文件類似于數據庫文件，因為它以記錄序列的形式存放數據，一個記錄中可以存儲幾種不同類型的數據，但是各個數據的類型必需一致。向數據記錄文件寫數據時，每一個記錄是一個簇。不僅可以在圖形代碼中訪問數據記錄文件，還可以在前面板上訪問它。數據記錄與回放的基本操作：Labview記錄與回放數據包括三個基本操作：打開一個已經存在的文件或創(chuàng)建一個

6、新文件；對文件進行讀或寫；關閉文件。Labview按記錄由數據記錄文件中索引數據，它自動為每個數據記錄文件保存各個記錄的數據量，這樣簡化了數據的讀取，因為可以按原來的數據分塊那一個記錄文件讀取出來，而不需要知道一個記錄包含多少字節(jié)的數據。電壓信號采集其平均值和峰-峰值。五：設計思路一個數據記錄儀應用程序包括數據采集、數據分析、數據存儲以及數據調用（用來分析和展示）。本實驗中通過一個while循環(huán)及一個case結構把“錄制聲音”及“聲音播放”兩大過程結合起來。通過控制兩個布爾開關來選擇進行哪個進程，控制停止鍵來控制while循環(huán)的停止。具體如圖：圖一枚舉類型對于每個按鈕都有一個元素。元素的順序和

7、按鈕連線到buildarry的順序相同。本例中1為錄制聲音，2為播放聲音，0是對應沒有按鈕按下。vatiant to date函數強制轉換。其輸出的類型為從上方介入的枚舉類型。把函數輸出從零偏移轉為一偏移。圖二、錄制聲音通過聲音采集將收集的聲音存入指定路徑的文件中（該文件的擴展名應為*.wap,默認的播放文件格式為wap，其余文件無法識別）這個問題還未解決。程序執(zhí)行后，存入文件路徑與路徑一致。圖三、播放聲音設計本數據記錄儀之初，是想將錄制聲音存放的文件路徑與播放聲音所在文件的路徑一致，然后播放聲音的波形圖就是采集的聲音。通過test.wap聲音文件的波形圖判定，可以播放聲音波形。理論上是可以實

8、現的。通過滑桿和等待下一個整數毫秒來實現聲音播放的調速。這個功能未能實現。六：數據記錄儀的設計步驟1.啟動LabVIEW8.6,進入程序運行界面，進入程序框圖，擊右鍵進行選擇。2.打開程序框圖，在框圖中的面板上單擊鼠標右鍵彈出功能選板，在編程結構中選中While循環(huán)，拖動鼠標至一定的大小完成循環(huán)。3.建立基本函數信號發(fā)生器，產生電壓信號.4.前面板的制作前面板模擬數據記錄儀的前面板 ,用于設置輸入數值和觀察輸出量。由于虛擬面板直接面向用戶 ,是虛擬控制軟件的核心。設計這部分時 ,主要考慮界面美觀、 操作簡潔 ,用戶能通過面板上的各種按鈕、 開關等控件來控制數據記錄儀進行測量工作。根據傳統(tǒng)面板控

9、件的功能 ,利用 LabVIEW 中的控制模板分別在設計面板上放入模擬實際數據記錄儀控件的數據輸入控件、 顯示器、 數據輸出控件、 開關、 選擇器 ,顯示器用于顯示輸入的信號波形;數據輸入控件主要用于輸入被測信號的信號頻率等數據輸出控件則用于輸出被測信號經過處理后得到的峰值、 平均值和有效值及標準頻率的有效顯示。打開LabVIEW前面板的編輯窗口 ,點擊鼠標右鍵 ,顯示控制模板,選擇圖形 波形圖 ,作為數據記錄儀的顯示器。在顯示器模板上點擊鼠標右鍵 ,對其進行屬性設置 ,例如根據示波器的頻率與幅度值的變化 ,利用工具模板中的文字工具 ,對示波器橫(時間) 、 縱(幅度)坐標的刻度進行重新設置。

10、用 Graph 控件設計的示波器是完全同步的,且波形穩(wěn)定。選擇控件 數值 數值輸入控件/數值顯示控件 ,作為電壓表參數設置中輸入和測試結果的數據顯示。選擇控件 下拉列表與枚舉 菜單下拉列表 ,放置對輸入波形選擇開關 ,在下拉列表中單擊鼠標右鍵 ,選擇 “編輯項” 對其進行編輯?！半娫撮_關” 控件選擇經典 經典布爾 方形按鈕 ,當按下開關時 ,數據記錄儀開始運行 ,同時電源開關的指示燈亮。同樣 ,當彈起開關時 ,數據記錄儀停止運行。5.流程圖的設計每一個前面板都對應一個流程圖程序。前面板的設計完成后 ,可對流程圖程序進行設計。打開 LabVIEW設計環(huán)境中的窗口 顯示程序框圖 ,進入流程圖編輯窗

11、口 ,與前面板各控件對應的端口圖標自動出現在流程圖編輯窗口中。利用LabVIEW中的功能模塊 ,根據數據記錄儀前面板各控件的作用和聯(lián)系 ,數據記錄儀運作后數據流的控制 ,分別在流程圖設計面板中放置各個功能模塊 ,合理擺放后 ,在用連線工具依次連接 ,以實現數據記錄儀的功能。數據流的編輯主要是對端口圖標的連接 ,用連線工具進行連線時 ,如果端口閃爍 ,說明相連的數據類型匹配 ,否則不能連接。6.數據處理部分數據處理部分的作用 ,就是將產生出的信號通過不同形式的檢波、 計算 ,得出規(guī)定的不同的結果。在該設計中同時顯示交流有效值、 峰值和平均值。在設計時 ,按函數 數值 絕對值取交流電壓的絕對值 ,

12、然后求平均值 ,取全波平均值。交流電壓中的最大值 ,即為峰值。可以通過比較數據求出最大值 ,這需要使用波形最大、最小子虛擬儀器來處理框圖。有效值顯示:在函數 信號處理 波形測量中選擇基本平均直流均方根。7.開關部分用一個 while 條件語句設計整個框圖程序 ,當模擬電壓開關為 “1” 時 ,數據記錄儀工作 ,條件語句中的程序開始運行;當模擬開關為 “0” 即關時 ,條件語句中的程序停止運行 ,數據記錄儀不工作。七：程序調試及運行效果編程完畢后，看無錯誤后單擊運行按鈕，調節(jié)頻率與幅值按鈕給電壓信號進行頻率與幅值賦值，觀察波形圖及采集數據中的采集時間，峰峰值和平均值。在信號類型中選擇一個三角波信號進行觀察。運行結果正確，其數據顯示和波形顯示完全吻合正確，接下來進行驗證數據回放驗證。按下回放記錄開關，則回放數據框中開始回放讀取數據，其數據與信號發(fā)生器產生的數據完全相同，只是具有一定的時間延時。因此可以驗證數據回放功能完好。其運行結果如下：八：結語經過實際使用,數據記錄儀所有的控制鍵和功能正常,符合使用要求。需要指出的是 ,在設計該數據記錄儀時 ,