振动监测系统设计软件子系统
现在，大家生活在一个各方面都在全面发展的现代化社会。机械化的运用也在各个领域发挥着重要的作用，那么怎么样确定机器在正确的轨道上运行就会成为一个新的问题，这个问题也成为许多实验设备研究人员的主要研究方向。在研究这个问题时，由于所用到的仪器的分类十分的多样化，那么怎么样找到适用于自己需求的仪器就会变得十分的困难。因为难以选择适用于自己要求的仪器，就可能造成测试速度变得十分的缓慢。 随着世界经济的不断发展，现在正处在一个计算机和互联网所主控的时代，不同种类的软件也得到了飞跃式的发展。在日常生活中也可以看到各式各样的相关的仿真软件。虚拟仪器也因此得到了快速的发展，也被应用到越来越多的方面，这次运用虚拟仪器到振动信号的监测和分析上，不但改善了以前那些技术用时太长的缺点，还完成了使用户花费很少钱的目标。所以，本次毕业设计设计了用单片机为数据采集基础，用labview软件研究开发了一个振动信号的数据采集系统，这个系统首先能够采集数据，然后能对信号进行处理分析，最后将振动信号以数据和波形的形式显示出来。关键词 振动监测，虚拟仪器，单片机，数据采集，labview
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.3 课题研究的主要内容 3
1.4 本章小结 4
2 虚拟仪器和LabVIEW 4
2.1 虚拟仪器 4
2.1.1 虚拟仪器的概述 4
2.1.2 虚拟仪器的特点 5
2.1.3 虚拟仪器与传统仪器的比较 6
2.2 LabVIEW 8
2.2.1 LabVIEW的简介 8
2.2.2 LabVIEW的特点 8
2.2.3 软件的信号分析与处理模块介绍 9
2.3 本章小结 9
3 振动监测系统总体设计 10
3.1 系统组成的介绍 10
3.2 振动信号的采集与分析 10
3.3 振动监测系统的全部功能设计 11
3.4 本章小结 11
4 下位机软件设计 12
4.1 振动传感器相关介绍 12
4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
2 模数转换器PCF8591相关介绍 12
4.3 STC89C52单片机相关介绍 12
4.4 keil 软件相关介绍 12
4.5 软件系统设计 12
4.6 模数转换控制程序设计 14
4.6.1 PCF8591转换程序设计 14
4.6.2 单片机STC89C52的程序设计 15
4.7 串口通信的程序设计 15
4.8 本章小结 15
5 上位机LabVIEW程序设计 15
5.1 LabVIEW语言介绍 15
5.2 上位机总体设计程序 16
5.3 系统主界面设计 17
5.3.1 VI的创建 17
5.3.2 系统主界面 18
5.4 LabVIEW程序设计 18
5.5 本章小结 19
6 系统调试与仿真 20
6.1 程序调试过程 20
6.2 仿真运行过程 22
6.2.1 NIVISA介绍 22
6.2.2 仿真运行过程 22
6.3 本章小结 25
结 论 26
致谢 27
参考文献 28
附录 30
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
众所周知，振动是我们日常生活中一种很常见的现象，更不必说经常用到的电机了，电机中的振动比生活中所遇到的振动更有意义，因为可以从电机的振动中监测和分析电机运行状态中的一些问题。通过查阅的一些资料，知道了电机如果有的地方出现了问题，那么所得到的电机的振动信号是不同于电机正常的运行状态的。所以为了让工作人员快速的发现电机的故障所在，我觉得对于电机振动的研究是十分有必要的。加上最近虚拟仪器技术的快速发展，让我们越来越顺利进行各项工程测试。因此对于虚拟仪器的合理运用，不仅有利于对电机振动的分析，还可以将之与故障监测相结合，提供更好的实用性。
在现在所生活的现代化社会，电机已经是渗透于日常生活各个领域的一种驱动型电力设备。在工业和农业也发挥着重要的作用，为它们提供着各种生产力，所以经常能够看见各种各样的电机。通过这些情况可以得出，电机等电力设备和我们生活的联系是十分紧密的。那么就会想到如果电机发生了故障，就可能对我们的生活产生十分严重的影响。因此，对于电机的振动监测就会显得十分的重要。而我们知道振动是电机的一种简单的物理现象，这种现象不会受太多外界扰动的影响，不会轻易的改变其本身的特质。这种现象只有在系统内部发生变化时才可能发生彻底的改变。现在，电机的振动监测显得越来越重要，已经成为了电机监测的常用方法之一。基于振动测量仪，示波器，频谱分析仪是现在国内常用的监测与分析电机振动的方法。这些传统仪器的监测系统有着一些显著的缺点，它们不便于功能扩充和系统调整。所以对于新型电机振动信号检测系统的开发和研制已经成为了将来发展过程中所经历的必要的一个环节，又因为现在电机的发展越来越迅速，所以振动信号采集系统的研究具有十分重要的研究价值。
虚拟仪器的出现使得传统仪器的地位发生了巨大的改变，网络技术和虚拟仪器技术的结合会使得将来的测试仪器越来越先进。对于互联网软件技术的合理运用不仅可以使各种数据资源达到最佳的共享模式，而且由于网络所具有的独特的优势——即时性使得数据可以得到快速的传输。所以将虚拟仪器与网络相结合引入振动监测系统具有十分重要的研究意义。
结合上述所说的，本课题采用LabVIEW这种虚拟仪器，将LabVIEW与单片机相结合设计一个行之有效的振动信号采集系统，并且总结了目前研究中存在的不足，提出本课题未来研究的方向与前景。
1.2 国内外发展现状及趋势
20世纪50年代，数据采集系统逐渐进入人们的视野，它利用传感器收集信号，将模拟信号转换成数字信号，对数字信号进行分析，处理，传输和显示。从那时起，随着全世界信息技术的快速发展，数据采集系统也随之得到了快速的发展。目前，数据采集技术发展的主要方向就是数据采集系统的信息化。数据采集系统在生活的各个领域发挥着越来越重要的作用。在科学实验，飞机飞行，地震数据采集，电机振动监测等领域已经得到了很好的应用。
通过查阅文献所知，对于振动监测的研究已经经历了好几代人的手，我们这个时代的好多研究人员继续从事着这一事项的研究。也说明着对于振动监测的研究从来没有停下过脚步。正是因为这样，这使得监测系统越来越方便。现在大部分振动监测系统中，动态参数常常被选择作为监测的依据。物体运动的速度，加速度以及激振力的测量是常见的参数。利用传感器来获得动态测量的信号，经过学习了解到通过传感器所得到的信号为模拟信号，又因为模拟信号不能够直接利用，所以需要将模拟信号转化为数字信号。然后需要对得到的数字信号进行处理，随后对结果进行记录、显示、分析。所以，在研究振动监测系统时要在动态参数中选择。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.3 课题研究的主要内容 3
1.4 本章小结 4
2 虚拟仪器和LabVIEW 4
2.1 虚拟仪器 4
2.1.1 虚拟仪器的概述 4
2.1.2 虚拟仪器的特点 5
2.1.3 虚拟仪器与传统仪器的比较 6
2.2 LabVIEW 8
2.2.1 LabVIEW的简介 8
2.2.2 LabVIEW的特点 8
2.2.3 软件的信号分析与处理模块介绍 9
2.3 本章小结 9
3 振动监测系统总体设计 10
3.1 系统组成的介绍 10
3.2 振动信号的采集与分析 10
3.3 振动监测系统的全部功能设计 11
3.4 本章小结 11
4 下位机软件设计 12
4.1 振动传感器相关介绍 12
4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
2 模数转换器PCF8591相关介绍 12
4.3 STC89C52单片机相关介绍 12
4.4 keil 软件相关介绍 12
4.5 软件系统设计 12
4.6 模数转换控制程序设计 14
4.6.1 PCF8591转换程序设计 14
4.6.2 单片机STC89C52的程序设计 15
4.7 串口通信的程序设计 15
4.8 本章小结 15
5 上位机LabVIEW程序设计 15
5.1 LabVIEW语言介绍 15
5.2 上位机总体设计程序 16
5.3 系统主界面设计 17
5.3.1 VI的创建 17
5.3.2 系统主界面 18
5.4 LabVIEW程序设计 18
5.5 本章小结 19
6 系统调试与仿真 20
6.1 程序调试过程 20
6.2 仿真运行过程 22
6.2.1 NIVISA介绍 22
6.2.2 仿真运行过程 22
6.3 本章小结 25
结 论 26
致谢 27
参考文献 28
附录 30
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
众所周知，振动是我们日常生活中一种很常见的现象，更不必说经常用到的电机了，电机中的振动比生活中所遇到的振动更有意义，因为可以从电机的振动中监测和分析电机运行状态中的一些问题。通过查阅的一些资料，知道了电机如果有的地方出现了问题，那么所得到的电机的振动信号是不同于电机正常的运行状态的。所以为了让工作人员快速的发现电机的故障所在，我觉得对于电机振动的研究是十分有必要的。加上最近虚拟仪器技术的快速发展，让我们越来越顺利进行各项工程测试。因此对于虚拟仪器的合理运用，不仅有利于对电机振动的分析，还可以将之与故障监测相结合，提供更好的实用性。
在现在所生活的现代化社会，电机已经是渗透于日常生活各个领域的一种驱动型电力设备。在工业和农业也发挥着重要的作用，为它们提供着各种生产力，所以经常能够看见各种各样的电机。通过这些情况可以得出，电机等电力设备和我们生活的联系是十分紧密的。那么就会想到如果电机发生了故障，就可能对我们的生活产生十分严重的影响。因此，对于电机的振动监测就会显得十分的重要。而我们知道振动是电机的一种简单的物理现象，这种现象不会受太多外界扰动的影响，不会轻易的改变其本身的特质。这种现象只有在系统内部发生变化时才可能发生彻底的改变。现在，电机的振动监测显得越来越重要，已经成为了电机监测的常用方法之一。基于振动测量仪，示波器，频谱分析仪是现在国内常用的监测与分析电机振动的方法。这些传统仪器的监测系统有着一些显著的缺点，它们不便于功能扩充和系统调整。所以对于新型电机振动信号检测系统的开发和研制已经成为了将来发展过程中所经历的必要的一个环节，又因为现在电机的发展越来越迅速，所以振动信号采集系统的研究具有十分重要的研究价值。
虚拟仪器的出现使得传统仪器的地位发生了巨大的改变，网络技术和虚拟仪器技术的结合会使得将来的测试仪器越来越先进。对于互联网软件技术的合理运用不仅可以使各种数据资源达到最佳的共享模式，而且由于网络所具有的独特的优势——即时性使得数据可以得到快速的传输。所以将虚拟仪器与网络相结合引入振动监测系统具有十分重要的研究意义。
结合上述所说的，本课题采用LabVIEW这种虚拟仪器，将LabVIEW与单片机相结合设计一个行之有效的振动信号采集系统，并且总结了目前研究中存在的不足，提出本课题未来研究的方向与前景。
1.2 国内外发展现状及趋势
20世纪50年代，数据采集系统逐渐进入人们的视野，它利用传感器收集信号，将模拟信号转换成数字信号，对数字信号进行分析，处理，传输和显示。从那时起，随着全世界信息技术的快速发展，数据采集系统也随之得到了快速的发展。目前，数据采集技术发展的主要方向就是数据采集系统的信息化。数据采集系统在生活的各个领域发挥着越来越重要的作用。在科学实验，飞机飞行，地震数据采集，电机振动监测等领域已经得到了很好的应用。
通过查阅文献所知，对于振动监测的研究已经经历了好几代人的手，我们这个时代的好多研究人员继续从事着这一事项的研究。也说明着对于振动监测的研究从来没有停下过脚步。正是因为这样，这使得监测系统越来越方便。现在大部分振动监测系统中，动态参数常常被选择作为监测的依据。物体运动的速度，加速度以及激振力的测量是常见的参数。利用传感器来获得动态测量的信号，经过学习了解到通过传感器所得到的信号为模拟信号，又因为模拟信号不能够直接利用，所以需要将模拟信号转化为数字信号。然后需要对得到的数字信号进行处理，随后对结果进行记录、显示、分析。所以，在研究振动监测系统时要在动态参数中选择。
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