一种基于LABVIEW环境实验箱的数据采集系统的制作方法

本发明涉及测试计量技术领域，具体涉及一种基于labview环境实验箱的数据采集系统。

背景技术：

数据采集系统是将特定的物理信号进行收集记录，以供人们进一步分析研究的系统。通常运用传感器将物理量转代为电信号，然后通过放大滤波等一系列处理，将电信号转化为可供ad转换的标准电信号，通过ad转换，将模拟信号转化为处理器可以处理的数字信号，微处理器或上位机对ad转换后的数字信号，通过曲线拟合、数字滤波等算法进行处理，显示到触摸屏或显示器上，同时进行记录。

目前环境试验箱生产厂家通常都会提供各自的数据采集系统，大都可以实现数据采集和记录的功能。但是这一类数据采集系统通常只能采集本厂环境试验箱数据的采集记录，对于其他生产厂家的设备，则不能采集，一台完整的环境实验箱由实验箱体、控制器和上位机控制软件等部分组成，其中，上位机软件虽不是环境实验箱必备的组成部分，但是由于上位机软件可以远程监测控制，无限量存储实验数据，同时于多台实验箱连接等优势，越来越多的成为环境实验箱重要组成部分，但是现有的环境实验箱种类繁多，由于不同厂家生家的环境实验箱采用的控制器不同，并无统一的通信协议标准，导致不同品牌的环境实验箱只能采用和其控制器相匹配的上位机软件，如果一个用户采用了不同厂家生产的多台环境实验箱，那么为了远程监控环境实验箱的运转情况，不得不在同一台电脑上安装多个监控软件随时切换。如此既不方便，又浪费时间。而且还经常会出现由于多个软件之间通信串口互相冲突，导致软件不能正常使用的现象。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种基于labview环境实验箱的数据采集系统，能够采集500米范围内（理论最大距离为1200米）48通道（可扩展为512通道）不同的物理量，采集数据精准，误差在正负1%以内，并且能够实时存储数据，能够满足实际工业控制的需求；基于labview的物性，本上位机软件可以很好的兼容各类操作系统，目前可支持windows，unix，linux，macos等操作系统，用以解决现有技术导致的缺陷。

为解决上述技术问题本发明提供以下的技术方案：一种基于labview环境实验箱的数据采集系统，其中，包括采集终端与上位机终端，所述采集终端与上位机终端之间通过有线连接；

所述采集终端包括：采集板模块以及连接于所述采集板模块的开机初始化通信模块、模拟信号采集单元、主控模块、通信模块，所述通信模块与所述上位机终端连接；

所述开机初始化通信模块用于对整个所述采集终端程序进行初始化设置；

所述模拟信号采集单元用于采集多台分散实验设备的数据信息，并将数据信息进行模数转化后传输至所述采集板模块，

所述采集板模块用于接收所述模拟信号采集单元采集的数据信息，并将数据信息传输至所述主控模块；

所述主控模块用于接收所述采集板模块传输的数据信息，并将数据信息通过通信模块传输至上位机终端，所述主控模块控制所述模拟信号采集单元进行数据信息采集；

所述通信模块还用于控制所述采集板模块之间数据信息的传输；

所述上位机终端包括：启动初始化通信模块、指令模块、数据接收模块、数据处理模块、显示驱动模块；

所述启动初始化通信模块用于对整个所述上位机终端程序进行初始化设置；

所述指令模块用于接收控制器输入的指令信息并发送指令信息至所述主控模块，还用于接收所述数据处理模块发送的反馈信息；

所述数据接收模块用于接收所述通信模块传输的数据信息，并将数据信息传输至所述数据处理模块；

所述数据处理模块用于对接收的数据信息进行校验，未通过校验的数据信息由所述数据处理器发送反馈信息至所述指令模块，所述指令模块将反馈信息传输至所述主控模块，所述主控模块控制所述模拟信号采集单元重新进行数据采集，直至采集的数据信息通过的所述数据处理模块的校验，通过所述数据处理模块校验的数据信息进行数据处理，处理后的数据信息通过所述数据处理模块传输至所述显示驱动模块；

所述显示驱动模块用于将处理后的数据信息显示在显示器上。

上述的一种基于labview环境实验箱的数据采集系统，其中，所述模拟信号采集单元包括：桥式电阻采集模块、电压或电流采集模块以及a/d转换电路模块；

所述桥式电阻采集模块用于采集热电阻阻值数据，并将所述热电阻阻值数据传输至所述a/d转换电路模块，还用于接收所述主控模块传输的指令信息；

所述电压或电流采集模块用于采集电压或电流数据，并将所述电压或电流数据传输至所述a/d转换电路模块，还用于接收所述主控模块传输的指令信息；

所述a/d转换电路模块用于将接收到的所述热电阻阻值数据、所述电压或电流数据进行模数转化，并将转化后的数据信息传输至所述采集板模块。

上述的一种基于labview环境实验箱的数据采集系统，其中，所述采集板模块分为主板模块与分板模块，所述主板模块与所述分板模块上均设有所述模拟信号采集单元；

所述分板模块用于接收所述模拟信号采集单元采集的检测数据并将检测数据传输至所述主板模块；

所述主板模块用于接收所述分板模块发送的检测数据并将接收的检测数据传输至所述主控模块，还用于接收所述模拟信号采集单元采集的检测数据并将接收的检测数据传输至所述主控模块。

上述的一种基于labview环境实验箱的数据采集系统，其中，所述主控模块包括：控制模块、存储模块以及拨码开关模块；

所述控制模块用于接收所述主板模块传输的数据信息，并将接收的数据信息分别传输至所述存储模块与所述通信模块进行存储与数据传输；用于传输控制信号至所述拨码开关模块；用于接收所述通信模块传输的所述指令模块传输的指令信息，用于将指令信息传输至所述桥式电阻采集模块、所述电压或电流采集模块；

所述存储模块用于接收所述控制模块传输的数据信息；

所述拨码开关模块用于接收来自所述控制模块的控制信号，并分别对所述主板模块、所述分板模块进行id编号，其中所述主板模块通过id编号设有一个，所述分板模块通过id编号设有数个。

上述的一种基于labview环境实验箱的数据采集系统，其中，所述通信模块包括232通信接口模块、485通信接口模块以及can总线接口模块；

所述232通信接口模块用于所述控制模块与所述数据接收模块之间、所述控制模块与所述指令模块之间的连接；

所述485通信接口模块用于所述主板模块与所述分板模块之间的连接；

所述can总线接口模块用于扩张备用。

上述的一种基于labview环境实验箱的数据采集系统，其中，所述开机初始化通信模块包括：载入运行驱动模块与通道设置驱动模块；

所述载入运行驱动模块用于对整个所述采集终端程序进行初始化设置；

所述通道设置驱动模块用于检测相对应的上位机终端的驱动程序。

上述的一种基于labview环境实验箱的数据采集系统，其中，所述数据处理模块包括数据校验单元、数据拟合单元以及数据存储单元；

所述数据校验单元用于校验数据信号是否完整；

所述数据拟合单元用于通过曲线拟合算法对数据信息进行处理，得出实验数据的实际值，并将实际值同时传输至所述数据存储单元与所述显示驱动模块；

所述数据存储单元用于接收所述数据拟合单元传输的实际值并进行储存。

上述的一种基于labview环境实验箱的数据采集系统的操作方法：

步骤1：先将采集终端与上位机终端通过232通信接口模块对设备进行匹配于安装，通过有线连接进行网络连接，开机初始化通信模块与启动初始化通信模块自动开启分别对采集终端、上位机终端进行初始化设置；

步骤2：通过控制器进行指令信息输入并传输至指令模块，指令模块接收到控制器的指令信息后将指令信息通过232通信接口模块传输至控制模块，控制模块接收到指令信息后控制桥式电阻采集模块与电压或电流采集模块进行检测；

步骤3：设置在分板模块上的桥式电阻采集模块与电压或电流采集模块分别采集设备上的热电阻阻值数据与电压或电流数据，设置在主板模块上的桥式电阻采集模块与电压或电流采集模块分别采集设备上的热电阻阻值数据与电压或电流数据，采集后的数据信息首先通过a/d转换电路模块进行数模转化，分板模块将转化后的数据信息传输给主板模块，主板模块将自身采集的数据信息与接收的数据信息同时传输至控制模块；

步骤4：控制模块将接收的数据信息传输至存储模块进行存储，同时通过232通信接口模块将数据信息传输至数据接收模块，数据接收模块将接收的数据信息传输至数据校验单元；

步骤5：接收到数据信息的数据校验单元首先对数据信息进行校验，主要用于避免数据传输过程中数据信息的丢失或失真，若校验失败，数据校验单元传输至指令模块一个反馈信息，所述指令模块将接收到的反馈信息转化为指令信息并通过232通信接口模块传输至控制模块，控制模块控制桥式电阻采集模块与电压或电流采集模块再次进行数据检测，重复步骤3-5的步骤，直至校验成功；

若校验成功，数据校验单元将数据信息传输至数据拟合单元；

步骤6：数据拟合单元将接收到数据信息进行曲线拟合算法处理，得到实验数据的实际值，数据拟合单元分别将实际值传输至数据存储单元进行存储、传输至显示驱动模块，显示驱动模块传输至显示器进行显示。

依据上述本发明一种基于labview环境实验箱的数据采集系统提供的技术方案效果是：能够采集500米范围内（理论最大距离为1200米）48通道（可扩展为512通道）不同的物理量，采集数据精准，误差在正负1%以内，并且能够实时存储数据，能够满足实际工业控制的需求；基于labview的物性，本上位机软件可以很好的兼容各类操作系统，目前可支持windows，unix，linux，macos等操作系统。

附图说明

图1为本发明一种基于labview环境实验箱的数据采集系统结构示意图；

图2为本发明一种基于labview环境实验箱的数据采集系统的操作方法流程图。

其中，附图标记如下：采集终端100、上位机终端200、控制器300、显示器400、采集板模块110、开机初始化通信模块120、模拟信号采集单元130、主控模块140、通信模块150、指令模块210、数据接收模块220、数据处理模块230、显示驱动模块240、启动初始化通信模块250、主板模块111、分板模块112、桥式电阻采集模块131、电压或电流采集模块132、a/d转换电路模块133、控制模块141、存储模块142、拨码开关模块143、232通信接口模块151、485通信接口模块152、can总线接口模块153、数据校验单元231、数据拟合单元232、数据存储单元233。

具体实施方式

为了使发明实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，下结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明的一较佳实施例是提供一种基于labview环境实验箱的数据采集系统，目的是能够采集500米范围内（理论最大距离为1200米）48通道（可扩展为512通道）不同的物理量，采集数据精准，误差在正负1%以内，并且能够实时存储数据，能够满足实际工业控制的需求；基于labview的物性，本上位机软件可以很好的兼容各类操作系统，目前可支持windows，unix，linux，macos等操作系统。

如图1所示，一种基于labview环境实验箱的数据采集系统，其中，包括采集终端100与上位机终端200，采集终端100与上位机终端200之间通过有线连接；

采集终端100包括：采集板模块110以及连接于采集板模块110的开机初始化通信模块120、模拟信号采集单元130、主控模块140、通信模块150，通信模块150与上位机终端200连接；

开机初始化通信模块120用于对整个采集终端100程序进行初始化设置；

模拟信号采集单元130用于采集多台分散实验设备的数据信息，并将数据信息进行模数转化后传输至采集板模块110，

采集板模块110用于接收模拟信号采集单元130采集的数据信息，并将数据信息传输至主控模块140；

主控模块140用于接收采集板模块110传输的数据信息，并将数据信息通过通信模块150传输至上位机终端200，主控模块140控制模拟信号采集单元130进行数据信息采集；

通信模块150还用于控制采集板模块110之间数据信息的传输；

上位机终端200包括：启动初始化通信模块250、指令模块210、数据接收模块220、数据处理模块230、显示驱动模块240；

启动初始化通信模块250用于对整个上位机终端200程序进行初始化设置；

指令模块210用于接收控制器300输入的指令信息并发送指令信息至主控模块140，还用于接收数据处理模块230发送的反馈信息；

数据接收模块220用于接收通信模块150传输的数据信息，并将数据信息传输至数据处理模块230；

数据处理模块230用于对接收的数据信息进行校验，未通过校验的数据信息由数据处理器发送反馈信息至指令模块210，指令模块210将反馈信息传输至主控模块140，主控模块140控制模拟信号采集单元130重新进行数据采集，直至采集的数据信息通过的数据处理模块230的校验，通过数据处理模块230校验的数据信息进行数据处理，处理后的数据信息通过数据处理模块230传输至显示驱动模块240；

显示驱动模块240用于将处理后的数据信息显示在显示器400上。

本实施例提供的一种基于labview环境实验箱的数据采集系统采用的模拟信号采集单元130包括：桥式电阻采集模块131、电压或电流采集模块132以及a/d转换电路模块133；

桥式电阻采集模块131用于采集热电阻阻值数据，并将热电阻阻值数据传输至a/d转换电路模块133，还用于接收主控模块140传输的指令信息；

电压或电流采集模块132用于采集电压或电流数据，并将电压或电流数据传输至a/d转换电路模块133，还用于接收主控模块140传输的指令信息；

a/d转换电路模块133用于将接收到的热电阻阻值数据、电压或电流数据进行模数转化，并将转化后的数据信息传输至采集板模块110。

本实施例提供的一种基于labview环境实验箱的数据采集系统采用的采集板模块110分为主板模块111与分板模块112，主板模块111与分板模块112上均设有模拟信号采集单元130；

分板模块112用于接收模拟信号采集单元130采集的检测数据并将检测数据传输至主板模块111；

主板模块111用于接收分板模块112发送的检测数据并将接收的检测数据传输至主控模块140，还用于接收模拟信号采集单元130采集的检测数据并将接收的检测数据传输至主控模块140。

本实施例提供的一种基于labview环境实验箱的数据采集系统采用的主控模块140包括：控制模块141、存储模块142以及拨码开关模块143；

控制模块141用于接收主板模块111传输的数据信息，并将接收的数据信息分别传输至存储模块142与通信模块150进行存储与数据传输；用于传输控制信号至拨码开关模块143；用于接收通信模块150传输的指令模块210传输的指令信息，用于将指令信息传输至桥式电阻采集模块131、电压或电流采集模块132；

存储模块142用于接收控制模块141传输的数据信息；

拨码开关模块143用于接收来自控制模块141的控制信号，并分别对主板模块111、分板模块112进行id编号，其中主板模块111通过id编号设有一个，分板模块112通过id编号设有数个。

本实施例提供的一种基于labview环境实验箱的数据采集系统采用的通信模块150包括232通信接口模块151、485通信接口模块152以及can总线接口模块153；

232通信接口模块151用于控制模块141与数据接收模块220之间、控制模块141与指令模块210之间的连接；

485通信接口模块152用于主板模块111与分板模块112之间的连接；

can总线接口模块153用于扩张备用。

本实施例提供的一种基于labview环境实验箱的数据采集系统采用的开机初始化通信模块120包括：载入运行驱动模块与通道设置驱动模块；

载入运行驱动模块用于对整个采集终端100程序进行初始化设置；

通道设置驱动模块用于检测相对应的上位机终端200的驱动程序，根据检测到的驱动程序选择与上位机连接的通信通道。

本实施例提供的一种基于labview环境实验箱的数据采集系统采用的数据处理模块230包括数据校验单元231、数据拟合单元232以及数据存储单元233；

数据校验单元231用于校验数据信号是否完整；

数据拟合单元232用于通过曲线拟合算法对数据信息进行处理，得出实验数据的实际值，并将实际值同时传输至数据存储单元233与显示驱动模块240；

数据存储单元233用于接收数据拟合单元232传输的实际值并进行储存。

如图2所示，本实施例提供的一种基于labview环境实验箱的数据采集系统的操作方法如下：

步骤1：先将采集终端100与上位机终端200通过232通信接口模块151对设备进行匹配于安装，通过有线连接进行网络连接，开机初始化通信模块120与启动初始化通信模块250自动开启分别对采集终端100、上位机终端200进行初始化设置；

步骤2：通过控制器300进行指令信息输入并传输至指令模块210，指令模块210接收到控制器300的指令信息后将指令信息通过232通信接口模块151传输至控制模块141，控制模块141接收到指令信息后控制桥式电阻采集模块131与电压或电流采集模块132进行检测；

步骤3：设置在分板模块112上的桥式电阻采集模块131与电压或电流采集模块132分别采集设备上的热电阻阻值数据与电压或电流数据，设置在主板模块111上的桥式电阻采集模块131与电压或电流采集模块132分别采集设备上的热电阻阻值数据与电压或电流数据，采集后的数据信息首先通过a/d转换电路模块133进行数模转化，分板模块112将转化后的数据信息传输给主板模块111，主板模块111将自身采集的数据信息与接收的数据信息同时传输至控制模块141；

步骤4：控制模块141将接收的数据信息传输至存储模块142进行存储，同时通过232通信接口模块151将数据信息传输至数据接收模块220，数据接收模块220将接收的数据信息传输至数据校验单元231；

步骤5：接收到数据信息的数据校验单元231首先对数据信息进行校验，主要用于避免数据传输过程中数据信息的丢失或失真，若校验失败，数据校验单元231传输至指令模块210一个反馈信息，指令模块210将接收到的反馈信息转化为指令信息并通过232通信接口模块151传输至控制模块141，控制模块141控制桥式电阻采集模块131与电压或电流采集模块132再次进行数据检测，重复步骤3-5的步骤，直至校验成功；

若校验成功，数据校验单元231将数据信息传输至数据拟合单元232；

步骤6：数据拟合单元232将接收到数据信息进行曲线拟合算法处理，得到实验数据的实际值，数据拟合单元232分别将实际值传输至数据存储单元233进行存储、传输至显示驱动模块240，显示驱动模块240传输至显示器400进行显示。

综上，本发明的一种基于labview环境实验箱的数据采集系统，能够采集500米范围内（理论最大距离为1200米）48通道（可扩展为512通道）不同的物理量，采集数据精准，误差在正负1%以内，并且能够实时存储数据，能够满足实际工业控制的需求；基于labview的物性，本上位机软件可以很好的兼容各类操作系统，目前可支持windows，unix，linux，macos等操作系统。

以上对发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改做出若干简单推演、变形或替换，这并不影响发明的实质内容。