基于LabVIEW聯(lián)合MATLAB實時擬合曲線軟件的設(shè)計

時 博，孫佰順，王曉軍 (吉林醫(yī)藥學(xué)院附屬465醫(yī)院,吉林 吉林 132013)

日常生活的信息大部分是利用各種傳感器進行數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)中獲得的。采集的數(shù)據(jù)看起來是一些雜亂無序的數(shù)據(jù)或者用肉眼無法從中獲得想要的信息，這時，可以對采集的數(shù)據(jù)進行曲線擬合，通過曲線，便可以更容易了解采集數(shù)據(jù)的信息，進而，對未知的數(shù)據(jù)點進行預(yù)測。文章設(shè)計的曲線擬合軟件，利用LabVIEW軟件實時將采集數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)調(diào)出，對調(diào)出的數(shù)據(jù)利用MATLAB軟件對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理以及曲線擬合，從而實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)實時曲線擬合。

1 LabVIEW與數(shù)據(jù)庫的連接

1.1 LabVIEW中與數(shù)據(jù)庫接口的方法

目前LabVIEW版本尚沒有提供與數(shù)據(jù)庫連接的直接接口,但LabVIEW訪問數(shù)據(jù)庫可以使用以下幾個方法進行解決：

(1)使用NI 公司生產(chǎn)的附加的付費工具包LabVIEW SQL Toolkit對數(shù)據(jù)庫訪問。但這種工具包由于價格較貴,很難被廣大LabVIEW用戶接受。

(2)使用編程語言如C語言編寫DLL程序，然后使用LabVIEW自帶的DLL接口來訪問DLL程序,這樣便可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的間接訪問。這種方法雖不需付費，但由于工作量太大，而且需要較高的編程能力，也很難被用戶所接受。

(3)使用LabVIEW的ActiveX功能進行訪問數(shù)據(jù)庫,它是調(diào)用Microsoft ADO控件,使用SQL語言來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問。這種方法要求使用者需對Microsoft ADO 控件以及SQL 語言有一定的了解,且需從底層進行編程方可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問。這對多數(shù)用戶來說也是不可能實現(xiàn)的。

(4)使用LabVIEW用戶自行研發(fā)的LabVIEW 數(shù)據(jù)庫訪問工具LabSQL。LabSQL是將對底層ADO復(fù)雜的編程及SQL操作封裝為一系列的LabSQL子Ⅵ，用戶在使用時只需調(diào)用這些子Ⅵ就可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問，它與很多數(shù)據(jù)庫都兼容,如Access、SQL Server、Oracle等，且操作簡單易用，無需任何費用，被廣大用戶所接受。

1.2 數(shù)據(jù)源名DSN的創(chuàng)建

LabVIEW與數(shù)據(jù)庫的連接工具包是基于ODBC(Open Database Connectivity)技術(shù)進行連接的，在使用LabSQL訪問數(shù)據(jù)庫之前，需首先創(chuàng)建數(shù)據(jù)源名DSN(Data Source Names)才能連接到數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)庫。

以選用的ACCESS數(shù)據(jù)庫為例，創(chuàng)建DSN的方法為:在“PC機控制面板”中選擇“管理工具”，然后再選擇“數(shù)據(jù)源”，進入ODBC數(shù)據(jù)源管理器，選擇用戶DSN選項卡，點擊添加按鈕，會彈出數(shù)據(jù)源驅(qū)動選擇對話框，然后選擇Microsoft Access Driver(*.mdb)。點擊“完成”按鈕后，會彈出ODBC Microsoft Access安裝窗口，在數(shù)據(jù)源名內(nèi)填入一個數(shù)據(jù)源名字，比如caijiData，然后在Database欄中單擊“選擇”按鈕選擇我們要連接的采集數(shù)據(jù)庫文件，其他參數(shù)保持默認(rèn)，單擊“確定”按鈕，即完成了DSN的創(chuàng)建。

1.3 LabSQL連接數(shù)據(jù)庫

以糧倉中的溫度采集數(shù)據(jù)庫為例，將溫度傳感器采集的最新的10條數(shù)據(jù)，實時從數(shù)據(jù)庫中調(diào)到LabVIEW中進行預(yù)處理、曲線擬合等操作。選用ACCESS數(shù)據(jù)庫作為溫度采集數(shù)據(jù)庫，其具有操作和維護簡單等優(yōu)點，且能滿足該系統(tǒng)需求。

數(shù)據(jù)初始化包括創(chuàng)建ADO連接數(shù)據(jù)連接符“DSN=caijiData”；讀取最新10條數(shù)據(jù)的SQL命令“select top 10 * from T-caji order by 序號 DESC”；舊數(shù)據(jù)清零(將上一次調(diào)入的數(shù)據(jù)清零)。讀取最新10條數(shù)據(jù)是利用已創(chuàng)建好的一系列LabSQL子Ⅵ讀取數(shù)據(jù)，首先創(chuàng)建一個連接對象，然后將ADO連接數(shù)據(jù)連接符“DSN=caijiData；”輸入打開ADO連接子Ⅵ，將SQL命令“select top 10 * from T-caji order by 序號 DESC”輸入到ADO查詢子Ⅵ，這樣就可讀取采集數(shù)據(jù)庫中的最新10條數(shù)據(jù)，最后使用ADO連接關(guān)閉子Ⅵ關(guān)閉ADO連接。字段名的賦值主要作用就是將讀取的數(shù)組的每一列賦予給它原來采集數(shù)據(jù)庫中的字段名字。實時數(shù)據(jù)顯示就是將字段名賦值的最新數(shù)據(jù)實時以表格的形式進行顯示。

2 數(shù)據(jù)曲線擬合

2.1 MATLAB曲線擬合主要方法

(1)曲線擬合工具箱進行線性曲線擬合。曲線擬合工具箱是開發(fā)者為數(shù)據(jù)集合進行曲線擬合而專門設(shè)計的。利用工具箱可以進行參數(shù)和非參數(shù)擬合，這個工具箱集成了用MATLAB 建立的圖形用戶界面(GUIs)和M文件函數(shù)，使其操作極為簡單。

(2) 內(nèi)建函數(shù)進行線性曲線擬合。MATLAB中自身提供了許多函數(shù)來進行曲線擬合，如polyfit(多項式數(shù)據(jù)擬合函數(shù))，在MATLAB命令窗口中輸入polyfit(X,Y,N)，即可對數(shù)據(jù)X,Y進行擬合N階多項式系數(shù)，它與最小二乘法曲線擬合基本意義上一致的，所以又稱其為最小二乘法曲線擬合。

2.2 實時數(shù)據(jù)曲線擬合實現(xiàn)

利用LabVIEW中提供的MATLAB腳本編輯器，即可將實時從采集數(shù)據(jù)庫提取的數(shù)據(jù)進行處理，首先對實時數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，以去除一些干擾數(shù)據(jù)，然后根據(jù)實際情況選擇一種MATLAB曲線擬合方法對數(shù)據(jù)進行曲線擬合，最后將求出的相關(guān)參數(shù)傳遞給LabVIEW,便可以實時觀測數(shù)據(jù)的擬合曲線。

3 結(jié) 論

本研究基于LabVIEW軟件聯(lián)合MATLAB強大數(shù)據(jù)處理功能，設(shè)計了一款針對采集數(shù)據(jù)的實時擬合曲線軟件，該軟件具有操作簡單、易擴展，可用于多種數(shù)據(jù)檢測領(lǐng)域。軟件利用最小二乘法分別對五個倉庫的溫度進行實時數(shù)據(jù)曲線擬合，通過倉庫溫度實時擬合曲線圖，可以看出該軟件可是實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的實時曲線擬合，以實時觀測我們要采集的數(shù)據(jù)狀況。