1104322035 公开TP241代号分类号 学号 密级10701题（中、英文）目数据采集系统的软件设计Software Design of Data Acquisition System作者姓名 张瑜朱荣明 教授工学 提交论文日期二○一四年三月控制理论与控制工程指导教师姓名、职称 学科门类 学科、专业西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
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本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。
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（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。
本人签名：日期导师签名：日期摘 要随着工业技术需求的不断加深，计算机技术在电子仪器测试领域得到了广泛的应用，新的测试平台虚拟仪器成为了当前测试领域的发展主流。
虚拟仪器不仅极大的提高了测试手段，而且具有实现容易、扩展性强，在信号调理、数据存储、数据分析、数据显示等多个方面与传统的测试仪器相比，具有十分突出的优点，使得人类的测试技术跨入了一个新的时期。
本文运用虚拟仪器开发平台LabWindows/CVI设计了一个数据采集系统软件。
软件可以对飞行控制系统测试的模拟信号、离散信号和网络数字信号进行采集、显示、存储和回放。
本文先介绍了虚拟仪器、软件开发平台LabWindows/CVI和多线程技术的相关知识，然后对数据采集系统软件的需求进行了分析，提出了数据采集系统的概要设计。
根据系统的概要设计，结合人机工程学相关理论，开发了简单、友好、方便、一致的人机交互界面。
同时，对软件的数据采集和记录、通道配置、通道监控和数据回放功能，在LabWindows/CVI软件开发环境下进行编程实现。
经过测试表明：软件的界面显示直观、操作简便；程序设计思路正确、性能良好，满足设计要求。
关键词：虚拟仪器 LabWindows/CVI 数据采集 人机界面AbstractWith the deepening of industrial technology needs, computer technology in the field of electronic test has been widely applied, the new test platform virtual instrument has become into the mainstream of the current testing field. Virtual instrument not only greatly improve the means test, but also have outstanding advantages of easy implement and high expansion, compare to traditional instrument, it also have high superiority in such aspect as signal conditioning, data save, data analysis, and data display, which make the testing technology of human into a new age.Software of data acquisition system developed by virtual instrument development platform LabWindows/CVI is given in this paper. The software can acquire, display，save and replay the signals in flight control system ground test such as analog signals, discrete signals and network digital signals. Firstly, the knowledge of virtual instrument, software development platform LabWindows/CVI and multithreading technology are introduced, and then the software requirement of the data acquisition system is analyzed, and the general design is put forward according to software requirement. According to general design, a user interface with virtues of simple, friendly, convenient and consistent is developed combined with ergonomics theory. Meanwhile, the functions such as data acquisition and save, channel configuration, channel supervision and data replay of the software are implemented under the LabWindows/CVI development environment. The test shows that the software meets the design requirement of data acquisition system with the virtues of clear interface, easy operation, right design idea and good performance.Keywords: Virtual Instrument LabWindows/CVI Data AcquisitionUser Interface目 录第一章绪论 (1)1.1课题的研究背景和意义 (1)1.1.1研究背景 (1)1.1.2研究意义 (2)1.2数据采集及测试仪器的发展历程及国内外研究现状 (2)1.2.1数据采集系统的发展历程 (2)1.2.2测试仪器的发展历程及国内外虚拟仪器的研究现状 (4)1.3论文的主要内容及章节安排 (5)第二章虚拟仪器技术相关知识介绍 (7)2.1虚拟仪器技术介绍 (7)2.1.1虚拟仪器 (7)2.1.2虚拟仪器的特点 (7)2.1.3虚拟仪器的组成 (8)2.1.4虚拟仪器的发展趋势 (11)2.2 LabWindows/CVI开发平台介绍 (11)2.2.1 LabWindows/CVI (11)2.2.2 LabWindows/CVI软件的对象编程 (12)2.2.3 LabWindows/CVI编程环境下的软件组成 (13)2.2.4 LabWindows/CVI软件的集成开发环境介绍 (14)2.2.5 LabWindows/CVI编程环境下设计虚拟仪器的步骤 (16)2.3多线程技术 (16)2.3.1多线程技术 (17)2.3.2多线程运行机制 (17)2.3.3多线程运行中的数据保护机制 (18)2.4小结 (19)第三章数据采集系统的软件设计 (21)3.1需求分析 (21)3.2数据采集系统的概要设计 (22)3.3数据采集系统软件的详细设计及实现 (23)3.3.1 UI（人机界面） (23)3.3.2数据采集和记录 (27)3.3.3通道配置 (32)3.3.4通道监控 (34)3.3.5数据回放 (36)3.4小结 (40)第四章数据采集系统软件的文件结构及测试 (41)4.1数据采集系统软件的文件结构 (41)4.2数据采集系统软件的测试 (42)4.2.1数据采集功能测试 (42)4.2.2数据回放功能测试 (45)4.3小结 (51)第五章总结 (53)致谢 (55)参考文献 (57)附录A (61)附录B (63)附录C (65)第一章绪论1第一章绪论1.1课题的研究背景和意义1.1.1研究背景飞行控制系统是关系到飞机飞行安全的重要因素。
在飞机试飞前，必须对飞行控制系统进行地面测试，试验中需要采集大量的数据，用来分析飞机系统的功能、性能，找出存在的隐患，确保飞机飞行的安全性。
因此，数据采集已经成为飞行控制系统地面测试中必不可少的一部分，更是整个测试的前提条件和基础。
数据采集是现代测控系统的重要组成部分，是人们用来获得数据信息的一种方式，指的是从外围设备包括数字设备或者模拟设备和传感器中自动获取数据的过程。
数据采集技术是一门融合了多门技术的综合类技术，为各种测试提供了有效的数据支撑，具有十分重要的实用性，在现代测控技术领域发挥着及其重要的作用。
早期的数据采集主要依靠人工进行，通过各种测试仪器和仪表的显示，由操作人员进行现场的抄取，并将抄取的数据进行汇总上报的一个过程。
这种数据采集的测试仪表和仪器不仅需要经常进行维护和保养，而且在人工进行抄取时，效率低下，同时会不可避免的出现误读和误写，难以保证数据的准确性。
伴随着工业技术的快速发展，现代工业对于功能强大的测试仪器需求更加迫切，这种情况下传统的测试仪器所暴露出的固化型和功能单一性已经不能满足新的工业技术对于测试仪器的要求，人们开始寻求出了新的测试系统，这种测试系统中，传统仪器的硬件功能被灵活的软件功能所取代，在测试系统的开发中，系统的软件功能不仅极大的提高了设计的灵活性，而且拓展了仪器的整体功能。
随着现代工业智能化的不断发展，新的功能更为强大的智能化测试系统——虚拟仪器出现了。