基于LabVIEW的計算機監測系統的設計

劉麗 王山

摘要：本文基于LabVIEW虛擬儀器軟件開發環境，研究以LabVIEW圖形化軟件為平臺的監測系統的設計。介紹了虛擬儀器的組成部分，主要包括信號調理電路、數據采集卡、LabVIEW軟件。

關鍵詞：虛擬儀器? LabVIEW? 數據采集

本文主要是運用基于LabVIEW的計算機監測系統來實現對給定外部信號的監測，監測系統主要由個人計算機、數據采集卡、LabVIEW軟件組成。外部給定溫度和光亮信號，首先經過傳感器將溫度和光亮信號轉換為電信號，再經過信號調理模塊對信號進行放大、濾波等處理，然后將處理過的信號通過數據采集卡采集到計算機中進行顯示，涉及硬件平臺的選擇，數據采集的設置，以及采集模塊的設計與顯示界面的設計，利用LabVIEW圖形化的編程功能設計的人機交互式界面，實現數據的采集與顯示。

1 虛擬儀器的構成

通過計算機顯示器的顯示功能進行傳統儀器控制面板的模擬，并且將表達輸出的檢測結果用多種形式來進行表達，將計算機的軟件功能進行利用來實現信號的運算和分析以及處理，這便是虛擬儀器的實質。LabVIEW是實驗室虛擬儀器集成環境的簡稱，是一種面向最終用戶的工具，采用圖形化的編程語言，用圖標和連線來代替文本，使程序變得直接而形象。

硬件以及軟件是虛擬儀器的最基本的要素。將真實世界中的被測信號取得并且使用傳感器使得被測信號完成到電信號的轉換這一過程，經由信號調理模塊使得信號進行放大以及濾波等處理，最后完成其送至數據采集卡完成采集，這就是硬件的功能。硬件的功能是軟件是虛擬儀器最核心的技術，虛擬儀器是以LabVIEW軟件為基礎的，在LabVIEW軟件平臺上實現其強大的圖形化編程功能。

2 監測系統的硬件設計

計算機以及接口設備組成了虛擬儀器的硬件平臺。如圖1所示：

大多情況之下，經由傳感器來完成信號的獲得都要經過調理這樣才可進入到數據采集設備。放大、隔離和濾波以及激勵與線性化等均包含在信號調理功能內。對于多路模信號來對其進行數字化測量便是數據采集，以獲得大量數據來進行分析以及處理。采集板卡被程序初始化這一步驟要在數據采集之前便完成，數據的采集存儲的中間環節是板卡上以及內存當中的Buffer。但是對于Buffer的是用與否以及是不是使用外觸發啟動以及停職抑或是同步一個操作還是需要注意的。

3 監測系統的軟件設計

3.1 數據采集在LabVIEW中的實現

在LabVIEW當中，使軟件以瀏覽器的形式來使得數據采集設備和其通道得以配置的是名為Measurement

&Automation Explorer的軟件。

數據采集主要是利用采集助手來實現數據采集功能的，在安裝了DAQmx后，函數選板中“測量I/O”子選板下會出現一些函數，用于數據采集。如圖2：

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圖2? 數據采集函數

在LabVIEW的后面板上放置數據采集助手函數，就會自動出現測試任務對話框，選擇測試類型、通道，確定之后會出現采集助手對話框，對測試信號進行相關設置后，單擊確定，數據采集助手圖標下面出現數據端口，這樣就可以執行采集任務并將數據返回。

本文采用多通道同時采集，所以利用拆分信號函數將各路分開，最后將各個輸出接線端口與顯示控件連接。單樣數據采集程序如圖3所示。

3.2 程序設計

虛擬儀器開發主要都是使用LabVIEW，所以LabVIEW擁有在外觀以及功能上和傳統儀器面板相似的控件，在前面板上的放置可以十分方便，并且可以隨意地調整其大小和顏色以及風格。有極其豐富的界面設計組件還有強大的數據處理函數只是LabVIEW所具有的第一個顯著的優點，而且作為圖形化編程的LabVIEW十分易于掌握。VI是LabVIEW的核心，其擁有一個人機對話的界面，也就是常說的前面板以及與源代碼功能相似的程序框圖。來自程序圖的指令經由前面板來進行接收，其控件模擬了儀器的輸入裝置且將數據提供給了VI的程序框圖，而模擬了儀器的輸出裝置的指示器顯示了由程序圖取得抑或是產生的數據。圖4以用戶登錄界面的程序設計為例簡單介紹了LabVIEW的編程。

在圖4用戶登錄的界面這一程序當中，要求進行正確的用戶名還有密碼的輸入，若連續三次輸入錯誤，則自動退出操作界面。

4 小結

虛擬儀器是現代測試系統的一種表現形式，是現代測控系統最先進最快捷的工具。本課題目的主要是了解如何組建一套虛擬儀器系統，并實現對信號的監測。首先利用傳感器將外部信號轉換為電信號，再經過信號調理模塊對其進行放大、濾波等處理，最后利用數據采集卡采集信號并將其在計算機上顯示出來。重點在于軟件的學習與應用，熟悉LabVIEW語言，能夠編寫程序框圖，完成監測系統的程序設計。

參考文獻：

[1]羅德柱.基于虛擬儀器的測控平臺的設計與研究[D].西安：西安科技大學，2006.

[2]Jeff Kodosky.LabVIEW是一種通用編程語言嗎？[J].測試技術，2007，11（26）：49-51.

[3]雷振山.LabVIEW 8.2基礎教程[M].北京：中國鐵道出版社，2008.1.