付治国 20100159 毕业设计开题报告

1、 毕业设计开题报告重庆大学城市科技学院学 生 毕 业 设 计 开 题 报 告一、课题的目的及意义（含国内外的研究现状分析）：1课题研究的目的：基于虚拟仪器技术开发环境LabVIEW，使用图形化语言，进行多功能仪表的编程实现。该仪表不仅可以实现高度精度的交、直流多功能表参数检测，还可以对电能质量方面进行分析，从而完成多样化的电量参数检测以及电能谐波分析和三相不平衡度分析。2意义：交直流多功能表仪器是一种集交、直流电压、电流幅度、频率、相位、功率等众多功能于一体的仪器。此仪器操作过程简单，由他来完成专用仪器的测量功能，实现高精度的多样化电参数测量。另外，由于大量大功率电机、变压器、交直流换流装置冲

2、击性负载和非线性负载的应用，极易导致设备运行异常，损坏仪器甚至危害人身安全。因此，对电能质量分析具有很大的市场潜力。随着检测仪表功能的局限性，传统测量方法很难满足多样化的测试要求。基于虚拟仪器技术设计的交直流多功能表系统，能够程控或者手动检测各种仪表参数和电网参数。具有多功能，性能好，价格低、开发过程简单等优点。交直流多功能表示以计算机显示屏代替传统仪器控制面板，进行鼠标、键盘操作便能实现相应的功能。并且，即使基于相同的硬件基础，根据用户需求加以修改配以不同功能软件，便可设计出不同的仪器系统其开放性和灵活性都强于传统检测仪表。3国外的研究现状：目前，国外计算机技术、微处理技术不断发展，其与测量

3、仪器的结合变得越来越密切。使得测量仪表变得数字化、智能化，系统集成度高，功耗更低。大量VLSI新器件、多处理芯片工艺，计算机辅助手段等广泛使用，也使各种高精度智能仪器产品逐步实现产业化，并被陆续推出市场。对电能质量的研究，世界各国给予越来越多的重视，每隔一段时间就会召开关于电力谐波与电能质量方面的学术会议。诸多国外知名公司，如FLUKE、NI、LEM、等，都进行着深入研究。但是具有高精度、测量准的仪器价格也很昂贵。因此，以计算机为核心的虚拟仪器系统得到了广泛的认同和应用，这样的系统易于开发调试，周期短，成本低。其中，该领域的先驱，美国仪器公司（NI）提供了完整的各种数据采集硬件、虚拟仪器开发集

4、成工具和应用软件，能满足采集、分析、显示等各方面的需求。其软硬件产品遍及电子、通信、机械行业，甚至连化工、汽车制造等领域都在使用。4国内的研究现状：随着经济和技术的不断进步，我国的仪器表和测量控制产业迅猛发展。近年来，我国仪器仪表产业保持稳步增长，规模不断扩大。形成了产品众多、布局合理、具有一定技术和成产能力的产业体系。电能质量监测方面，出于对电能质量的重视，国家陆续颁布了关于电能质量方面的一系列标准：包括电能质量电力系统频率允许偏差（GB/T15945-1995）、电能质量三相电压允许不平衡度（GB/T15543-1995）等等。目前，我国的电参数测量和分析仪表主要集中于低端产品的生产上，中

5、高档产品仍然依赖于进口。产品质量和综合竞争方面与国外先进技术间存在较大的差距。虚拟仪器方面，我国跟其他国家处于相同的水平线上。目前，国家也给予了足够的重视，是缩短仪器仪表领域与其他国家差距的重要时机。在我国的虚拟仪器开发设计领域，艾诺公司、东方振动与噪声研究所、海泰公司等处于国内领先地位二、课题任务、重点研究内容、实现途径、条件：1课题任务 基于LabVIEW的交直流多功能表设计 主要内容： （1） 我国仪器仪表行业发展状况介绍； （2） 采用传统仪表进行各项参数测量方法的缺陷； （3） 虚拟仪器技术发展状况； （4） 阐述交直流多功能表的设计方案，并给出各功能模块的详细设计； （5）进行实际

6、测量证明应用虚拟仪器技术进行多功能表的设计能够满足功能及精度要求； 要 求： （1） 熟悉LABVIEW软件多样化的交互界面及相关参数测量算法； （2） 设计系统应用程序对三相交流电压、电流幅值、相位、功率等参数的测量 （3）利用模块化设计思想，分别设计交流量分析模块、直流量分析模块； 2重点研究内容： （1）交直流多功能表的测试功能及性能分析； （2）多功能表参数检测的相关检定算法分析； （3）交直流多功能表的系统总体方案设计及系统划分。主要包括上位机虚拟软件和下位机数据采集两大部分。对于下位机的数据采集，核心控制芯片是TI公司的TMS320F2812，与ADS8515及LTC2414模数转

7、换器一起完成三相交流信号、一相直流信号及一路动态时间输入信号的数据采集工作，并通过TAX232电平转换芯片完成与PC间的串行通信及数据交换； （4）在虚拟仪器软件开发平台LabVIEW下进行多功能表系统软件设计，开发用于连接底层硬件的驱动软件及测试功能的应用程序； （5）系统软件调试及仪器性能指标的实验测试； 3实现途径：交直流多功能表是基于计算机和标准总线技术的模块化系统，通常它由控制模块、仪器模块和软件组成，由软件编程来实现仪器的功能。在虚拟仪器中，计算机显示器是惟一的交互界面，物理的开关、按键、旋钮以及数码管等显示器件均由与实物外观相似的图形控件来代替，操作人员只要通过鼠标或键盘操作虚拟

8、仪器面板上的旋钮、开关、按键等设置各种参数，就能根据自己的需要定义仪器的功能。总体系统结构如图1-1 .基于LabVIEWD的虚拟仪器软件系统串行接口电路基于DSP的数据采集卡信号输入图1-1 总系统结构图4条件： （1）硬件设计条件：系统硬件主要通过各项参数采样的数据采集单元和实现终端与上位机通信单元两个模块部分。数据采集模块和通信模块，两者都是由主DPS芯片TMS320F2812控制，数据采集主要完成对各项输入点参量的实时准确数据采样，通信则主要实现采集数据的传递和控制命令的传递，完成上位机软件与仪器设备之间的通信；a.数据采集模块包括模拟信号前端电路、A/D转换、同步脉冲产生和微处理器控

9、制不分等。模拟前端电路由互感器、高精度电阻、仪用放大器、RC滤波电路、放大平移电路等组成。微处理控制部分是整个数据采集卡的控制核心，由它控制实现三相交流电压、三相交流电流和一相直流电压直流电流信号的采样和模数转换以及与上位机的通信。b.通信模块的实现是通过串行通信完成的。串行通信时极为通用的通信方式，在LabVIEW中，提供了大量的图形驱动程序用以直接驱动串行接口设备。上位机虚拟软件系统就是通过RS232串口通信完成对DSP数据采集卡的控制盒数据读取操作的。(2)软件设计条件：上机软件是虚拟仪器的关键，本设计的虚拟软件包括硬件驱动和应用层软件两部分。a.由于本系统采用嵌入式DSP技术的自制硬件设备进行数据采集，因此，我们使用自行设计编写适合底层硬件的驱动软件。b.应用程序是实现各项数据采集任务的主要手段。其又通过登陆、菜单项、功能测试、数据保存、退出五大部分，如图2-2。开始其软件工作流程如图2-1。登陆联机操作 运行菜单项运行菜单项保存保存交流检测交流检测交流中直流分量检测保存保存直流分量检测保存保存直流检测直流检测常用交直流参数检测保存保存常用参数检测计时启动计时器保存保存退出退出图2-1系统工作流程图多功能表应