利用labview模拟智能电梯控制 物理学系 林资源 11307120130 薛涛 11307110160

Outline 一、Labview简述（是什么？） 二、实验过程简述（做了什么？） 三、节能环保型智能电梯演示及分析（成了什么？） 四、调试细节（为什么？） 五、实验结论及收获（得到了什么？）

（一）Labview简述 一句话：用流程图的形式取代程序代码，实现编程。 图1.1 C语言程序代码举例1） 1)图1.1引自维基百科http://zh.wikipedia.org/wiki/C99#C99

（二） 实验过程简述 第1次实验：学习labview入门讲义，温度测量(入门) 第2次实验：电子秤、光强检测控制、红外传输(基础) 第3、4次实验：智能电梯的设计与调试(主要工作) 第5次实验：收尾——口头报告的一系列准备 图2 与AD采集卡连接的实验面板

第1次实验：温度测量 收获：1. 初步接触AD卡数据采集过程； 2.学会了将采集的数据整合成直观的图像，便于电梯内实时监控。 转换成 电压波形 温度传感器采集数据 10ms循环一次 记录一组数据 图2.1 温度测量程序的前面板 图2.2 温度测量程序的程序框图 收获：1. 初步接触AD卡数据采集过程； 2.学会了将采集的数据整合成直观的图像，便于电梯内实时监控。

第2次实验：光强检测与控制、红外传输、电子秤 光强测量 DA OUT调节光强增益(测量灵敏度) 图2.4 光强测量程序的程序框图 图2.3光强测量程序的前面板 收获：可利用”DA OUT”函数，直接通过前面板旋 钮改变实验面板上光敏电阻灵敏度。 （”数字信号→模拟信号”的反向转换） 实现电梯调速

红外传输 图3.1.1 楼层选择按键面板 图2.6 红外传输程序的前面板(布尔数组) 图2.7 红外传输程序的程序框图 条件结构 布尔数组/数值转换 (二进制/十进制转换) 图2.6 红外传输程序的前面板(布尔数组) 图2.7 红外传输程序的程序框图 收获：1. 掌握了布尔数组/数值的相互转换方法 电梯按键式楼层选择的基础 2. 熟悉了条件结构的应用 解决“如何让电梯停下”的问题

电子秤的设计 图2.8 电子秤程序的前面板 图2.9 电子秤程序的程序框图 遗憾：第3次实验起，AD采集卡上压力传感器对应的通道无法传输数据； 小收获：实测iPhone5s的质量为112g，与官网数据1)相符。 1)数据引自http://www.apple.com/iphone-5s/features/

第3、4次实验： 智能电梯的设计与调试(主要工作) 稍后呈现！！！ 图2.10 智能电梯程序的程序框图(步进电机部分)

第5次实验： 收尾——口头报告的一系列准备 1）总览记录本，总结实验过程； 2）演示模拟电梯运行，并拍摄记录； 3）截图&标注，为口头报告作准备。

（三）节能环保型智能电梯 1. 功能介绍 2. 运行演示 3. 分功能浅析 图3 节能环保型智能电梯前面板(运行中) 所在楼层 电梯状态 楼层选择 维护人员面板 图3 节能环保型智能电梯前面板(运行中)

2. 电梯运行演示(以下行为例)

3. 分功能介绍 1）温度实时测量 2）温控智能风扇 3）楼层选择按键面板 4）光强监测与照明控制 5）一点遗憾——压力传感器通道损坏(超重警报) 图3.1.1 楼层选择按键面板

1）温度实时监控 图3.1 前面板温度监控区域 图3.2 程序框图温度监控部分 困难：最初尝试将温度测量放入步进电机的主程序框图中，但发现电机“停滞”。 Debug：执行时利用程序框图中”高亮执行”发现，程序一直走不出温度测量循环。 反思：只要电梯在运行，温度测量在设计上是一个无限的循环(以实现实时监控)，对 其应慎用循环嵌套。因此将循环独立出来。

2）温控风扇 工作原理： 温度升高，档位增加，风扇转速加快， 有利于降温，实现温度智能控制。 图3.4 程序框图温控风扇部分 利用”DA OUT”函数 实现风扇转速的控制 利用”GetCount”函数监测风扇转速， 风扇转速为零时运行指示灯关闭 图3.4 程序框图温控风扇部分 图3.3 前面板风扇监控区域

3）楼层选择按键面板 原设计 现设计 转换的关键 布尔数组/数值相互转换 组图3.5 楼层选择方式及其改进

4）光强监测与照明控制 工作原理：光强计示值超过15，表明电梯箱体内部过暗，照明灯开启。 图3.6 前面板光强监测与照明区域 图3.7 程序框图光强监测与照明控制部分 反思：1. 因为只要电梯不停止运行，光强测量与温度测量各自为无限循环，将其作为 一个新的独立循环逻辑更清晰； 2. 光强计示值仍与实际光强负相关，因缺乏定标依据而未取反。 需改进！！

5）遗憾：压力传感器 尝试过重启AD卡、更换白色排线、更换各黑色数据 线、重启计算机，压力传感器仍无法采集数据。 用“迪阳软件”检测，CH2~CH5始终不工作。 CH2 为零 高亮执行 溢出 图3.8 电子秤程序框图 图3.9 CH2损坏后电子秤实测图

（四）设计过程中的细节要点 1. Debug过程：高亮执行、断点、单步执行 图4.1 “高亮执行”按钮 图4.2 “高亮执行”距离(红圈内) 数据流 图4.2 “高亮执行”距离(红圈内)

2. 各种“归零” 1）程序框图中的归零 ——目标：梯停灯灭 2）运行过程中的归零问题 ——推测：时间不搭配 图4.3 程序框图中电梯”归零”的实现 反思：1. 利用高亮执行、单步执行排查程序框图的错误。 2. 根据实测经验整合各循环的单次循环时间，排除运行中的bug。 图4.4 电梯运行时的前面板 图4.6 电梯停止后的“不完全归零” 图4.5 电梯停止后的前面板

3. 尚需改进 1）光强的定标与正向监测 完全无光照——示值的最大值M 实际光强I=M-m (m为某光强照射下的示值) 2）多楼层选择 直接取用数组编号作为选择楼层 自动向另一选择楼层运行

（五）实验结论与收获 1. 熟悉了labview的G语言，利用G语言(流程图)、AD 采集卡以及多种传感器实现了温度、压力、转速等物 理量的测量及控制。 2. 设计了环保节能型智能电梯的控制程序，并结合AD 采集卡、红绿灯、步进电机等器件模拟了电梯运行。 3. 通过自主Debug过程，解决了电梯设计和运行过程 中遇到的问题。 1)学会了用labview软件实现复杂电路控制 → 科研技能训练 2)实践了控制变量的排错和探究方法 → 科研思维训练 参考文献： 1. Labview入门讲义. 复旦大学物理教学实验中心. 2. Labview虚拟仪器教学实验系统. 北京迪阳正泰科技发展公司. 3. 边干边学仪器控制. Laview边干边学系列三合一. GSDzone.net

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