基于LabVIEW的高速数据采集系统研究

摘要

传统的数据采集系统只能对于特定硬件进行相应的软件定制，拓展性适应性较差，研发费用较高。而且系统的自控型较迟滞，不能根据现场环境自动进行变数率采集。虚拟仪器的诞生大大改善了这种情况，其提倡“软件就是仪器”的概念，将仪器装入计算机，以计算机为依托，实现各种仪器的功能，其实际就是一个按照仪器要求组织的数据采集系统。
　　笔者运用虚拟仪器 LabVIEW为上位机语言，设计了一套适应性和拓展性非常强的采集系统，该系统可以适应不同的采集环境和硬件设备，对应 NI公司的各种采集卡可以直接运用本系统。论文采用的硬件设备为 NI公司的 CRIO系列FPGA采集设备，NI TPC-2212显示屏，上位机采用LabVIEW语言程序可以随着现场环境随时修改程序，结合相应的硬件就可以快速的搭建一个完整的采集系统，为实验和工程节约大量时间和经费。
　　论文阐述了一种在 FPGA下位机中基于 LabVIEW编程语言的自动变速率采集方式，可以自动变换所需的采集速率，不用人为手动控制。采集到的数据通过DMA FIFO端口传递到RT实时控制器中进行信号处理并进行存储。在上位机采用LabVIEW语言搭建了数据采集系统，实现十六通道的数据显示处理与存储。系统采用模块化设计思想，设计并实现了登陆界面模块，主界面显示模块，数据存储模块，历史报表与曲线模块，数据处理模块，生成报表模块，给出了各个模块的设计思想及程序算法流程。同时对实时控制系统与非实时控制系统即上位机与下位机之间的通讯进行了分析与研究。
　　最后，通过实际的运行测试，应用实践证明，基于 LabVIEW的数据采集系统完全达到用户的标准，其可以自动变速率的新颖思想有很大的拓展性，可以有多重变换方式，实际应用可靠，其设计费用相比于传统数据采集设备大大降低，只需要根据自己不同环境使用硬件设备就可以快速搭建起一个采集系统。

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第一章 绪 论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2虚拟仪器概述

1.3 本课题的主要内容

1.4 本章小结

第二章 数据采集系统设计总思想方案及相关技术

2.1 数据采集系统的整体设计

2.2 数据采集系统的硬件平台

2.3 数据采集系统的软件平台

2.4 LabVIEW采集系统用到的关键技术

2.5数据库连接访问技术

2.6 本章小结

第三章 下位机FPGA采集程序设计

3.1FPGA下位机采集程序设计(Target.VI)

3.2 FPGA与RT程序之间的数据交换

3.3 RT实时控制器程序设计(Host.VI)

3.4 外挂硬盘数据存储

3.5 NI-TPC2212触屏中程序设计

3.6本章小结

第四章 上位机PC程序设计

4.1 登录界面模块程序设计

4.2 用户管理模块程序设计

4.3 主界面显示模块程序设计

4.4 数据库模块程序设计

4.5 历史报表模块程序设计

4.6 生成报表模块程序设计

4.7 历史曲线模块程序设计

4.8 数据处理模块程序设计

4.9 数据通信模块程序设计

4.10本章小结

第五章 系统各模块功能测试

5.1 搭建实际应用环境

5.2 登陆模块测试

5.3 系统主界面模块测试

5.4触屏运行界面测试

5.5 历史曲线模块测试

5.6历史报表模块测试

5.7滤波模块测试

5.8本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

附录 A.参与课题与发表的学术论文