虚拟仪器大作业

《基于虚拟仪器的高低温报警系统的设计》

专业班级：测控技术与仪器1201

学号：120122428 姓名：张乃凡

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目 录

1．虚拟仪器大作业选题意义 ................................ 3 2.设计要求 ............................................... 3 3.设计方案及具体步骤 ..................................... 3 3.1设计方案 .......................................... 3 3.2设计步骤 .......................................... 4 （1）温度产生 ...................................... 4 （2）温度显示 ...................................... 4 （3）高低温报警 .................................... 5 （4）数据统计 ...................................... 5 （5）时间延迟 ...................................... 6 （6）while循环结构 ................................. 6 3.3设计结果 .......................................... 7 (1)前面板设计 ...................................... 7 (2)程序框图设计 .................................... 8 4. 总结 .................................................. 9

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1．虚拟仪器大作业选题意义

随着社会的不断进步，信息科学领域各种技术也在不断发展。传统靠人工控制的温度、湿度、液位等信号的测压﹑力控系统，外围电路比较复杂，测量精度较低，分辨力不高，需进行温度校准(非线性校准、温度补偿、传感器标定等)；且它们的体积较大、使用不够方便，更重要的是参数的设定需要有其它仪表的参与，外界设备多，成本高，因而越来越适应不了社会的要求。在对多类型、多通道信号同时进行检测和控制中，传统的测控系统能力有限。如何将计算机与各种设施、设备结合，简化人工操作并实现自动控制，满足社会的需求，成为一个很迫切的问题。温度是工业控制中主要的被控参数之一，且温度检测是现代检测技术的重要组成部分，在保证产品质量、节约能源和安全生产等方面起着关键的作用，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。 2.设计要求

（1）编写LABVIEW温度报警实验程序，要求可以产生随机温度，并且统计温度参数，记录下最大值，最小值，平均值。

（2）利用LABVIEW中的波形图图表，观察温度曲线的变化情况。 3.设计方案及具体步骤 3.1设计方案

本设计是基于LabVIEW 的温度监测系统，采用一个随机取值，能用波形显示器显示温度曲线，能实时显示温度，在一定时间内能统计最大值最小值以及平均值，温度达到上限温度或者下限温度时能报警。

通过实验，初步了解虚拟仪器的概念，基本掌握LabVIEW的操作方法，掌握各种控件和编程函数的用法。如图3.1所示，本次设计是简易的温度采集，思路是“采集-显示-统计-报警”，由一个随机选作为温度的产生，由波形图示显示温度的变化，统计最大值最小值以及平均值，设定上限下限值，用两个比较器件比较，超出设定值时报警。

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图3.1

3.2设计步骤 （1）温度产生

如图3.2.1所示，温度的产生由一个随机数产生数据和100叉乘。把模拟信号数据变成模拟温度数据，这样就能产生出0度到100度的温度范围。

图3.2.1

（2）温度显示

温度显示有三个器件：波形显示、温度计、温度显示，通过了波形图，温度计表，数值显示三种显示方式显示当前温度大小。如图3.2.2.所示为程序框图中的温度显示程序，如图3.2.3所示为前面板三个显示器件。

图3.2.2

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图3.2.3

（3）高低温报警

由两个比较器来比较实时温度，当有大于90度或者小于20度的信号传递时，指示灯会显示报警灯，蜂鸣器发出警报。如图3.2.4所示为程序框图中的高低温报警显示灯和报警器。如图3.2.5所示为前面板的高低温报警提示灯。

图3.2.4

图3.2.5

（4）数据统计

数据统计由信号收集器、统计器件以及相关数值显示组成，信号收集模块是一个属于信号操作Express的子VI，此子VI的功能是把数据进行收集，采样数为2000，收集的信号在经过统计模块，统计模块也是属于信号操作Express的子

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VI，此子VI的功能是把经过收集的信号进行内部计算，得出平均值，最大值，最小值，方便观测程序的温度变化。如图3.2.6所示为程序框图的信号收集，统计，出值的模块。如图3.2.7所示为前面板的平均值，最大值，最小值显示控件。

图3.2.6

图3.2.7

（5）时间延迟

由于系统的默认时间过快，无法观察温度变化之间的数字和曲线，为了更好的观察温度变化，增加了时间延迟器，时间延迟器执行过程控制Express的子VI，设置延迟时间为1.5秒，1.5秒为指定延迟时间，这样温度在变化间能更好的观察，如图3.2.8所示为程序框图中的时间延迟。

图3.2.8

（6）while循环结构

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while循环是一种结构，把停止设置为条件端子，如果想要让程序停止工作，只需在停止按钮上选中，这样，程序就会经过while循环停下来。如图3.2.9所示为程序框图中的while循环，如图3.2.10所示为前面板的停止按钮。

图3.2.9

图3.2.10

3.3设计结果 (1)前面板设计

前面板界面如图3.3.1所示，左边为4个温度显示控件，能通过数值直观的反应最大值，平均值，最小值，和温度显示。前面板中间为波形图表，能显示温度变化曲线，更好的观察温度的变化。前面板右上角为两个高温报警器，当温度超过90度时，高温报警器为发亮并发出警报声，当温度低于10度时，低温报警器会发亮并发出警报声。前面板的右下角为温度计，温度计通过拟真的方式让观察温度更能生动的展现温度当前的数值。

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图3.3.1

(2)程序框图设计

如图3.3.2所示，程序框图的设计原则是从左至右，左边产生模拟的温度信号，经过显示控件，判断高低温逻辑，和信号收集，右边是把温度信号进行整理统计，然后经过显示控件进行显示。

图3.3.2

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(3)程序运行结果

如图3.3.3所示，整个系统能正常运行，能显示实时温度、温度的最大值最小值以及计算平均值，当温度超过90°时，高温报警器会显示报警。当温度低于10°时，下限报警器显示报警并发出声音。 截图实时温度是2.72°，最大值时99.71°，最小值是2.72°，平均值是54.22°。由于实时温度小于10°，所以低温报警器报警。

图3.3.3

4.总结

课程设计是培养我们综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程。可能当感觉理论上已经掌握的时候，在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。

经过几周的LabVIEW上机课程的学习，我对LabVIEW软件有了基本的了解，并渐渐能用该软件做出一些简单的设计。我觉得在做实验之前一定要熟悉一些基本的操作，重点的东西要做笔记，要认真听老师讲解软件的操作，否则对一些模块软件不熟悉很难进行实验。做实验时一定要亲力亲为，要将每个步骤和细节搞清楚，要不然很容易遗忘。

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在温度报警系统的设计过程中也遇到了一些问题，例如，实验需要用到的一些控件找不到；属性不正确接线端出错；当前的报警上限温度显示不出来；时间显示与当前电脑时间不一致等等，不过这些都通过看课堂笔记、通过同学和老师的帮助得到了解决。通过这次Labview的课程设计，我学到了不少实用的知识，更多的是做实验的过程、思考问题的方法、独立解决问题的能力，这些都让我受益匪浅，对我以后的学习和工作有很多帮助。

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