基于LabVIEW的计算机监测系统的设计

刘丽 王山

摘要：本文基于LabVIEW虚拟仪器软件开发环境，研究以LabVIEW图形化软件为平台的监测系统的设计。介绍了虚拟仪器的组成部分，主要包括信号调理电路、数据采集卡、LabVIEW软件。

关键词：虚拟仪器  LabVIEW  数据采集

本文主要是运用基于LabVIEW的计算机监测系统来实现对给定外部信号的监测，监测系统主要由个人计算机、数据采集卡、LabVIEW软件组成。外部给定温度和光亮信号，首先经过传感器将温度和光亮信号转换为电信号，再经过信号调理模块对信号进行放大、滤波等处理，然后将处理过的信号通过数据采集卡采集到计算机中进行显示，涉及硬件平台的选择，数据采集的设置，以及采集模块的设计与显示界面的设计，利用LabVIEW图形化的编程功能设计的人机交互式界面，实现数据的采集与显示。

1 虚拟仪器的构成

通过计算机显示器的显示功能进行传统仪器控制面板的模拟，并且将表达输出的检测结果用多种形式来进行表达，将计算机的软件功能进行利用来实现信号的运算和分析以及处理，这便是虚拟仪器的实质。LabVIEW是实验室虚拟仪器集成环境的简称，是一种面向最终用户的工具，采用图形化的编程语言，用图标和连线来代替文本，使程序变得直接而形象。

硬件以及软件是虚拟仪器的最基本的要素。将真实世界中的被测信号取得并且使用传感器使得被测信号完成到电信号的转换这一过程，经由信号调理模块使得信号进行放大以及滤波等处理，最后完成其送至数据采集卡完成采集，这就是硬件的功能。硬件的功能是软件是虚拟仪器最核心的技术，虚拟仪器是以LabVIEW软件为基础的，在LabVIEW软件平台上实现其强大的图形化编程功能。

2 监测系统的硬件设计

计算机以及接口设备组成了虚拟仪器的硬件平台。如图1所示：

大多情况之下，经由传感器来完成信号的获得都要经过调理这样才可进入到数据采集设备。放大、隔离和滤波以及激励与线性化等均包含在信号调理功能内。对于多路模信号来对其进行数字化测量便是数据采集，以获得大量数据来进行分析以及处理。采集板卡被程序初始化这一步骤要在数据采集之前便完成，数据的采集存储的中间环节是板卡上以及内存当中的Buffer。但是对于Buffer的是用与否以及是不是使用外触发启动以及停职抑或是同步一个操作还是需要注意的。

3 监测系统的软件设计

3.1 数据采集在LabVIEW中的实现

在LabVIEW当中，使软件以浏览器的形式来使得数据采集设备和其通道得以配置的是名为Measurement

&Automation Explorer的软件。

数据采集主要是利用采集助手来实现数据采集功能的，在安装了DAQmx后，函数选板中“测量I/O”子选板下会出现一些函数，用于数据采集。如图2：

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图2  数据采集函数

在LabVIEW的后面板上放置数据采集助手函数，就会自动出现测试任务对话框，选择測试类型、通道，确定之后会出现采集助手对话框，对测试信号进行相关设置后，单击确定，数据采集助手图标下面出现数据端口，这样就可以执行采集任务并将数据返回。

本文采用多通道同时采集，所以利用拆分信号函数将各路分开，最后将各个输出接线端口与显示控件连接。单样数据采集程序如图3所示。

3.2 程序设计

虚拟仪器开发主要都是使用LabVIEW，所以LabVIEW拥有在外观以及功能上和传统仪器面板相似的控件，在前面板上的放置可以十分方便，并且可以随意地调整其大小和颜色以及风格。有极其丰富的界面设计组件还有强大的数据处理函数只是LabVIEW所具有的第一个显著的优点，而且作为图形化编程的LabVIEW十分易于掌握。VI是LabVIEW的核心，其拥有一个人机对话的界面，也就是常说的前面板以及与源代码功能相似的程序框图。来自程序图的指令经由前面板来进行接收，其控件模拟了仪器的输入装置且将数据提供给了VI的程序框图，而模拟了仪器的输出装置的指示器显示了由程序图取得抑或是产生的数据。图4以用户登录界面的程序设计为例简单介绍了LabVIEW的编程。

在图4用户登录的界面这一程序当中，要求进行正确的用户名还有密码的输入，若连续三次输入错误，则自动退出操作界面。

4 小结

虚拟仪器是现代测试系统的一种表现形式，是现代测控系统最先进最快捷的工具。本课题目的主要是了解如何组建一套虚拟仪器系统，并实现对信号的监测。首先利用传感器将外部信号转换为电信号，再经过信号调理模块对其进行放大、滤波等处理，最后利用数据采集卡采集信号并将其在计算机上显示出来。重点在于软件的学习与应用，熟悉LabVIEW语言，能够编写程序框图，完成监测系统的程序设计。

参考文献：

[1]罗德柱.基于虚拟仪器的测控平台的设计与研究[D].西安：西安科技大学，2006.

[2]Jeff Kodosky.LabVIEW是一种通用编程语言吗？[J].测试技术，2007，11（26）：49-51.

[3]雷振山.LabVIEW 8.2基础教程[M].北京：中国铁道出版社，2008.1.