基于pc的数据采集系统毕业设计论文(编辑修改稿)

基于pc的数据采集系统毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

)推出的一种基于图形 化 语言的虚拟仪器开发平台，它功能强大，可以进行数据采集、数值分析、信号处理、数据表达等， NI 公司的口号是“软件即仪器” ， 即是用软件来实现仪器 的 功能。 国内外研究现状 现今 ， 在实验室研究、测试和测量以及工业自动化领域中 ， 绝大多数科研人员和工程师使用配有 PCI、 PXI/Compact PCI、 PCMCIA、 USB、 IEEE139 ISA、并行或串行接口的 个人电脑 (PC)采集数据。 许多应用使用插入式设备并把数据直接传送到计算机内存中 ， 在一些其它应用中数据采集硬件和 PC 分离 ， 通过并行或串行接口和 PC 相连。 基于 PC 的数据采集系统由下列部分组成： PC 传感器 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 信号调理 数据采集硬件 软件 数据采集系统所使用的计算机会极大地影响数据采集的速度 ， 计算机的数据传送能力也会极大地影响数据采集系统的性能。 PCI、 ISA 和 IEEE1394 设备可以支持 DMA 和中断传送方式 ， 而 PCMCIA 和 USB 设备只能使用中断传送方式。 数据传送方式会影响数据采集设备的数据吞吐量。 限制 数据 采集量 的因素常常是硬盘 ， 硬 盘的访问时间和硬盘的分区会极大地降低数据采集和存储到硬盘的最大速率。 对于要求采集高频信号的系统 ， 就需要 选择 配置 高速硬盘 PC 机 ， 从而保证有连续 (非分区 )的硬盘 器或专用的嵌 入式处理器 ， 如数字信号处理 (DSP)板卡。 为了保证硬盘的访问速度和整个程序运行的流畅性， 要用专门的硬盘进行采集并且在把数据存储到磁盘时使用另一个独立的磁盘运行操作系统。 此外 ， 对于要实时处理高频信号的应用 ， 需要用到 32 位的高速处理器以及相应的协处理。 在实际生产工艺中，为了 满足 短期目标的同时 ， 要根据投资所能产生 的长期回报的最大值来确定选用何种操作系统和计算机平台。 随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展极其在电子测量技术与仪器上的应用，新的测试方法，新的测试领域以及新的仪器结构不断出现，在许多方面已经突破传统仪器的概念，电子测量仪器功能和作用己经发生了质的变化。 在这种情况下，美国国家仪器公司 (NI)在 20 世纪 80 年代最早提出虚拟仪器的概念同时推出了用于虚拟仪器开发工程软件包 LabVIEW 是 NI 公司宣称“即软件就是仪器”，虚拟仪器利用现有的计算机，加上特殊设计的仪器硬件和专用软件，形成既有的普通仪 器基本功能，又有一般仪器没有的特殊功能的高档低价的新型仪器，虚拟仪器的出现是仪器发展史上的一场革命，代表着仪器发展的最新方向和 新 潮流，对科学技术的发展和工业生产内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 的进步将产生不可估量的影响。 本文研究的主要内容 LabVIEW 是“ Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench”的简写，即实验室虚拟仪器工程平台，是美国 NI 公司推出的一种基于 G 语言的虚拟仪器软件开发工具，最初它是基于苹果公司的 MACNITOSH 微机，后来 NI 公司不断推出基于各种操作系 统的 LabVIEW 版本。 正是由于 LabVIEW 的出现开创了仪器研究新方法 —— 虚拟仪器。 全文分为七 章 ： 第一章为绪论，主要说明选题的意义和目的、国内外的相关研究情况。 第二章为虚拟仪器技术，了解虚拟仪器的概念及其特点。 第三章为系统的总体方案设计，制定出相应的采集技术方案，并对系统的硬件组成进行解释说明等。 第四章为讲述系统的软件开发部分。 对数据库的基本知识，数据库的操作进行了介绍。 第五 章叙述了 对系统进行测试 的过程 ，以检验系统是否达到设计的要求。 最后为总结部分 ，对本次 设计的 内容和方式作一个总结概括性的结 论，并提出还需要努力完善的部分。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 第二章 数据采集方案设计 数据采集方式方法有很多种，如传统的仪器仪表、 MATLAB 数据采集工具、单片机、虚拟仪器等等，考虑到本设计的需要和各种方案的特点，本设计将采用虚拟仪器进行数据采集和处理。 虚拟仪器组成 虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。 灵活高效的软件能 帮助用户 创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。 这也正是虚拟仪器厂商近 30 年来始终引 领测试测量行业发展趋势的原因所在。 只有同时拥有高效的软件、模块化 I/O 硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集成 性 这四大优势。 虚拟仪器技术的 由 三大组成部分 ：高效的软件、模块化的 I/O 硬件、用于集成的软硬件平台。 高效的软件 软件是虚拟仪器技术中最重要的部份 ， 使用正确的软件工具并通过设 计或调用特定的程序模块，工程师和科学家们可以高效地创建自己的任务 以及友好的人机交互界面。 NI 公司提供的行业标准图形化编程软件 — LabVIEW，不仅能轻松方便地 完成与各种软硬件的连接，更能提供强大的后续数据处理能力，设置数据处理、转换、存储的方式，并将结果显示给用户。 此外， NI 提供了更多交互式的测量工具和更高层的系统管理软件工具，例如连接设计与测试的交互式软件 SignalExpress、用于传统 C 语言的LabWindows/CVI、针对微软 Visual Sutdio 的 Measurem Studio 等等，均可满足用 户对内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 高性能应用的需求。 有了功能强大的软件，就可以在仪器中创建智能性和决策功能，从而发挥虚拟仪器技术在测试应用中的强大优势。 模块化的 I/O 硬件 面 对如今日益复杂的测试测量应用，虚拟仪器厂商提供了全方位的软硬件的解决方案。 无论是使用 PCI， PXI， PCMCAI， USB 或者是 1394 总线，都能提供相应的模块化的硬件产品，产品种类从数据采集、信号调理、声音和振动测量、视觉、运动、仪器控制、分布式 I/O 到 CAN 接口等工业通讯，应有尽有。 高性能的硬件产品结合灵活的开发软件，可以为负责测试和设计工作的工程师们创建完全自定义的测量系统，满足各种独特的应用要求。 目前， NI 公司己经达到了每 2 个工作日推出一款硬件产品的速度，大大拓宽了用户的选择面 ： 例如 NI 新近推出的新 一代数据采集设备 — 先期推出的 20 款 M 系列 DAQ卡，就为数据采集领域设定了全新的标准。 用于集成的软硬件平台 NI 首先提出的专为测试任务设计的 PXI 硬件平台，已经成为当今测试、测量和自动化应用的标准平台，它的开放式构架、灵活性和 PC 技术的成本优势为测量和自动化行业带来了一场翻天覆地的改革。 由 NI 发起的 PXI 系统联盟现已吸引了 68 家厂商，联盟属下的产品数量也已激增至 数 千种。 PXI 作为一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台，内建有高端的定时和触发总线， 还 配以各类模块化的 I/O 硬件和相应的测试测量 开发软件， 用户 就可以建立完全自定义的测试测量解决方案。 无论是面对简单的数据采集应用，还是高端的混合信号同步采集，借助 PXI 高性能的硬件平台，都能应付自如。 这就是虚拟仪器技术的无可比拟的优势。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 虚拟仪器的特点 虚拟仪器具有以下几个基本特点： 性能高、可扩展性强、无缝集成。 性能高 虚拟仪器技术是在 PC 技术的基础上发展起来的，所以完全“继承”了以现成即用 的 PC 技术为主导的最新商业技术的 优点，包括功能 卓 越 的处理器和文件 I/O， 方便用户 在数据高速导入磁盘 的同时就能实时地进行复杂的分析。 此外，不断发展的因特网和越来越 方便快捷 的计算机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。 可扩展性强 NI 的软硬件工具使得工程师和科学家们不再局限于当前的技术中。 得益于 NI 软件的灵活性，只需更新计算机或测量硬件，就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需软件上的升级即可改进整个系统。 在利用最新科技的时候， 用户 可以把它们集成到现有的测量设备，最终以较少的成本加速产品上市的时间。 开发时间少，在驱动和应用两个层面上， NI 高效的软件构架能与计算机、仪器仪表和通讯方面的最新技术结合在一起。 NI 设计这一软件构架的初衷就是为了方便用户的操作，同时还提供了灵 活性和强大的功能，使 用户 轻松地配置、创建、发布、维护和修改高性能、低成本的测量和控制解决方案。 无缝集成 虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。 随着产品在功能上不断地趋于复杂，工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求，而连接和集成这些不同设备总是要耗费大量的时间。 NI 的虚拟仪器软件平台为所有的 I/O 设备提供了标准的接口，帮助用户轻松地将多个测量设备集成到单个系统，减少了任务的复杂性。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 虚拟仪器的发展前景 虚拟仪器依靠其自身的优势使它在仪器市场的竞争力不断增强，许多大型仪器公司均在虚拟仪器 市场占有一席之地， 1988 年国际上开始有虚拟仪器产品面市，当时只有五家制造商推出 30 种产品，此后，虚拟仪器产品每年成倍增加，到 1994 年底，虚拟仪器制造厂已达 95 家工生产 1000 多种虚拟仪器产品，销售额达 293 亿美元，占整个仪器销售额 73 亿的 4%。 目前 ，我国正处于科学技术蓬勃发展的新时期，对虚拟设备的需求量将更大。 虚拟仪器赖以生存的 PC 机正以迅猛的势头席卷全国，这为虚拟仪器的发展奠定了基础。 虚拟仪器作为传统仪器的替代品，市场容量巨大。 据统计， 1995 年我国进口电子测量仪器 万台，价值 32 亿美元 ，据专 家预测，到本世纪初十年我国将有 50%的仪器为虚拟仪器。 虚拟仪器软件介绍 虚拟仪器软件由两部分构成，即 应用程序和 I/O 接口仪器驱动程序。 虚拟仪器应用实现虚拟仪器面板功能并定义测试功能的流程图。 I/O 接口驱动程序完成特定外部硬件设备的扩展、驱动与通信。 构造一个虚拟仪器系统时，在基本硬件确定后，就可以通过不同的软件实现不同的功能。 软件是虚拟仪器系统的关键， 对 提高计算机软件编程的效率意义重大。 虚拟仪器系统的软件主要分为 4 层 ： 系统管理层、测控程序层、仪器驱动层和 I/O 接口层。 作为开发虚拟仪器软件的工具平台，必须使设 计出的以上软件层具有鲜明的“既调既用”特征，并且确保用户能用以完成整个系统中所有软件部分的开发。 目前比较流行的软件开发平台有： 可视化编程工具、 LabWindows/CVI、 LabVIEW。 可视化编程工具 Visual C++是一种功能齐全的面向对象的开发工具，可直接对硬件操作，支持多任内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 务多线程。 Visual C++不仅是 C 语言的集成开发环境，而且与 Win32 紧密相连，所以，利用 Visua1 C++开发系统可以完成各种各样应用程序的开发，从底层软件直到上层直接面向用户的软件都可以用 Visual C++来完 成开发。 LabWindows/CVI LabWindws/CVI 是 ANSIC 的、交 互 式 C 语言集成发平台。 最新 版本的具有以主要特点： （ 1） 基于 ANSIC，不用学复杂的 C++即可实现 编程 ； （ 2） 同标准兼容，可实现 32 位用户库、目标模块、 DLL 的相互调用 ； （ 3） 可直接生成 32 位 DLL，生成的 DLL 也可被 LabVIEW 直接调用 ； （ 4） 提供各种灵巧方便的界面生成、编程、调试工具，使得编程、调试轻松自如 ； （ 5） 提供丰富的数值分析、数字信号处理函数库 ； （ 6） 提供 GPBI、 VXI、 RS23数据采集板 卡以及网络连接功能 ； （ 7） 可免费获得数百种源码组 GPIB、 VXI、 RS232 仪器驱动程序； LabVIEW LabVIEW 是一个开放式的虚拟仪器开发系统应用软 件，它为设计者提供了一个便捷、轻松的设计环境，利用它设计者可以像 搭积木一样，轻松组建一个测量系统或数据采集系统，并任意构造自己的仪器面板，而无需进行任何烦琐的计算机代码的编写，从而可以大大简化程序的设计。 LabVIEW 与 VC++、 VB、 LabWindows/CVI 等编程语言不同，它们 采用的基于文本语言的程序代码，而 LabVIEW 是使用图形化程序的 G 语 言，用方框图代替了传统的程序代码。 LabVIEW 所运用的设备图标与科学家、工程师们习惯的大部分图标一致，这种编程过程和思维非常相似。 用 LabVIEW 设计的虚拟仪器可以脱离 LabVIEW 开发环境，最终用户看见的是和实际的硬件仪器相似的操作面板。 LabVIEW 包含有专门用于设计数据采集程序和仪器控制程序的功能库和开发工具内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 库。 LabVIEW 的程序设计实质就是设计一个个的“虚拟仪器”，即“ VIS”。 在计算机。