一種虛擬儀器無紙記錄儀的設(shè)計(jì)

趙乾　李喜鴿

【摘 要】文中基于虛擬儀器無紙記錄儀的功能需求，詳細(xì)的進(jìn)行了主界面設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)速模塊的設(shè)計(jì)、溫度模塊的設(shè)計(jì)3個(gè)模塊的設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】虛擬儀器；無紙記錄儀；轉(zhuǎn)速模塊；溫度模塊

0.引言

現(xiàn)代社會(huì)是信息時(shí)代，所以幾乎所以的辦公室都在使用無紙記錄儀，它可以進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、記錄大量的數(shù)據(jù)，既方便又節(jié)約。但是它還是有一些缺點(diǎn)的，那就是不能分析和挖掘數(shù)據(jù)，導(dǎo)致只能看到數(shù)據(jù)的表面，一些實(shí)時(shí)信息就沒有了它的價(jià)值。這個(gè)時(shí)候出現(xiàn)了虛擬儀器，它打破了以前儀器的原有模式，把一些現(xiàn)代化的技術(shù)整合在一起，是智能儀器后的又一科學(xué)壯舉。

1.基于虛擬儀器無紙記錄儀的設(shè)計(jì)

1.1 功能需求

虛擬儀器用在現(xiàn)代工業(yè)的主要是信息采集。在信號(hào)輸入的時(shí)候，要現(xiàn)場測(cè)量信號(hào)，內(nèi)容包括壓力、溫度、轉(zhuǎn)速等不同的信號(hào)，有時(shí)候要求同一時(shí)間進(jìn)行測(cè)量和記錄。所以虛擬記錄儀都具備多個(gè)管道測(cè)量的功能。測(cè)量的信號(hào)的過程有轉(zhuǎn)換電量、變換電壓值、AD變換。一般轉(zhuǎn)換用電量要用到傳感器，而變換電壓值要用到調(diào)理裝。最后形成ADC數(shù)值，這個(gè)數(shù)值我們也不能看到，所以還要經(jīng)過微處理器轉(zhuǎn)換成我們需要的數(shù)值，而用戶自己設(shè)置的信號(hào)的型號(hào)和測(cè)量數(shù)值和我們需要的數(shù)值之間的關(guān)系是主要的依據(jù)，根據(jù)這個(gè)依據(jù)對(duì)測(cè)量數(shù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最后就是我們需要的數(shù)值。在轉(zhuǎn)換過程中，會(huì)出現(xiàn)一些誤差，我們要準(zhǔn)確的把握，然后再添加上。

數(shù)據(jù)記錄儀還可以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，它可以把記錄的很多有用數(shù)據(jù)進(jìn)行回放，這樣事后人就可以分析這些數(shù)據(jù)是怎么來的，怎么出處理才好，這也就是我們所說的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。那么監(jiān)測(cè)是在什么地方進(jìn)行的呢？例如機(jī)械系統(tǒng)主要在實(shí)踐領(lǐng)域和頻率領(lǐng)域上進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

數(shù)據(jù)記錄儀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的時(shí)候也出現(xiàn)了問題，一般準(zhǔn)備測(cè)量的數(shù)據(jù)很大，計(jì)算機(jī)的容量是有限的，這樣就有時(shí)候不能存儲(chǔ)?，F(xiàn)在大部分都用數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)。以前大部分人都是把準(zhǔn)備測(cè)量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在硬盤和磁帶中，但是硬盤和磁帶一般容量很小，這樣就要把硬盤和磁帶里德數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存在大容量的光盤中或者其他大容量的東西中，這樣數(shù)據(jù)就很難管理。

1.2基于虛擬儀器無紙記錄儀流程圖設(shè)計(jì)

圖1無紙記錄儀信號(hào)流圖

如上圖，虛擬儀器無紙記錄儀包括傳感器、信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。它們的主要功能如下：

傳感器的作用主要是用來轉(zhuǎn)換的。一般是把一些測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。

電信號(hào)只是模擬信號(hào)，是不可以直接轉(zhuǎn)換成我們看到的數(shù)據(jù)的，這就要我們做一下轉(zhuǎn)換，那就是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以直接轉(zhuǎn)化的電壓信號(hào)。這就要用到信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要作用就是數(shù)字處理，這樣便于計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)。因?yàn)橐郧暗臄?shù)據(jù)都是連在一起的信號(hào)，這樣不能轉(zhuǎn)換成我們看到的數(shù)據(jù)，我們要把它變成離散的數(shù)字信號(hào)才可以進(jìn)行下一步的轉(zhuǎn)換。

軟件系統(tǒng)主要是把數(shù)字信號(hào)通過監(jiān)視器監(jiān)測(cè)和面板輸出作用下轉(zhuǎn)化為我們可以看到的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要是用來存儲(chǔ)之前有用的數(shù)據(jù)，它可以把不同的數(shù)據(jù)分類保存，這樣數(shù)據(jù)管理起來很方便。

對(duì)于本系統(tǒng)，詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案如下：

列出系統(tǒng)需要測(cè)量的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)制定一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)的方案，最好是書面形式。然后根據(jù)這個(gè)方案制定一個(gè)程序，這個(gè)程序包括功能菜單和子程序。規(guī)劃每個(gè)功能子程序的內(nèi)容，然后設(shè)計(jì)這些子程序。也要設(shè)計(jì)出來包括這些子程序的功能菜單，這樣就可以把它們聯(lián)系在一起了。要對(duì)每個(gè)子程序進(jìn)行單獨(dú)的測(cè)試，要保證它們可以單獨(dú)的運(yùn)行，也可以在菜單中找到。如果不可以，就要進(jìn)行修改。這樣系統(tǒng)如果想要移到別的地方和增加功能就很方便。

2.主界面設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)的主界面和一般網(wǎng)頁的主界面是一樣的，主要是有幾個(gè)不同功能的菜單組成，比如文件、編輯、查看等，每個(gè)菜單下又有許多的程序，每個(gè)程序都可以自己單獨(dú)打開。主界面還有一點(diǎn)和其他的網(wǎng)頁不同，那就是有壓力監(jiān)測(cè)、轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)三個(gè)不同功能的按鈕還有一個(gè)退出按鈕。

你如果想要把一個(gè)數(shù)據(jù)用這個(gè)系統(tǒng)來完成，比如你想測(cè)控溫度，那么你就用溫度監(jiān)測(cè)，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)子菜單，你想怎么做，就可以用上面的功能菜單完成。這就是我們說的菜單功能。

圖2主程序前面板

3.轉(zhuǎn)速模塊的設(shè)計(jì)

在前面板中，要顯示波形曲線并且能夠?qū)崟r(shí)顯示轉(zhuǎn)速具體數(shù)值。在本模塊中，采用波形中一個(gè)波形圖控件，每一個(gè)控件在同一時(shí)間內(nèi)只能夠顯示相應(yīng)的波形或具體轉(zhuǎn)速。采用數(shù)值中的數(shù)值顯示空間，實(shí)時(shí)顯示被測(cè)物的轉(zhuǎn)速。

4.溫度模塊的設(shè)計(jì)

在本模塊中，采用波形中的兩個(gè)波形圖控件，每一個(gè)控件在同一時(shí)間內(nèi)只能夠顯示相應(yīng)的相電壓或溫度的波形。采用數(shù)值中的溫度計(jì)控件，在每一時(shí)刻通過溫度計(jì)形象的顯示溫度的大小。

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