Nghiên cứu xây dựng máy đo độ ồn trên PDA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG
MÁY ĐO ĐỘ ỒN TRÊN PDA
NGÀNH : ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

ĐẶNG THANH NGHỊ

Người hướng dẫn khoa học : TS. NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG

Hà Nội - 2009


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

LỜI CAM ĐOAN
Đề tài luận văn của em là "Nghiên cứu xây dựng máy đo độ ồn trên
PDA". Luận văn bao gồm các vấn đề chính sau :
- Nghiên cứu phần mềm LABVIEW và Tool PDA.
- Nghiên cứu các nguyên lý đo độ ồn.
- Nghiên cứu về PDA.
- Thiết kế, xây dựng máy đo độ ồn dùng PDA.
Em xin cam đoan luận văn này do chính em làm dưới sự hướng dẫn của
TS. Nguyễn Thị Lan Hương
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2009

Học viên

Đặng Thanh Nghị

ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

-2-


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

MỤC LỤC
Trang
Lời mở đầu ....................................................................................................... 5
Chương I : Thiết bị số hỗ trợ cá nhân - PDA................................................... 7
I.Lịch sử............................................................................................................. 7
II.Phân loại ........................................................................................................ 8
III.Các tính năng điển hình................................................................................ 9
Chương II : Phần mềm LabView và công cụ lập trình cho PDA ................... 12
I.Môi trường lập trình LabView...................................................................... 20
1.Lập trình Graphic .................................................................................... 20
2.Tạo giao diện và lập trình xử lý ............................................................. 24
3.Thiết bị đo ảo .......................................................................................... 29
II. Labview- công cụ sử dụng cho PDA........................................................ 31
1.Những đặc điểm nổi trội của module Labview PDA 8.5........................ 31
2.Thu thập số liệu trong LabView PDA .................................................... 32

III.Giới thiệu card thu thập số liệu dùng cho PDA ......................................... 48
1.Sơ đồ khối của CF-6004 ........................................................................ 49
2.Sơ đồ chân đầu nối DB15 của CF-6004 ............................................... .50
3.Thông số kỹ thuật ................................................................................... 51
Chương III: Độ ồn và thiết bị đo độ ồn........................................................... 52
I. Âm và các miền âm ..................................................................................... 52
1. Bản chất của âm và ồn ............................................................................ 52
2. Các đặc tính của nguồn âm hoặc miền âm ............................................ 55
3. Tốc độ lan truyền của sóng âm ............................................................... 56
ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

-3-


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

II. Tiêu chuẩn về độ ồn và các thiết bị đo độ ồn............................................. 57
1. Phạm vi và lĩnh vực áp dụng .................................................................. 58
2. Tiêu chuẩn trích dẫn ............................................................................... 59
3. Định nghĩa ............................................................................................... 59
4. Thiết bị đo ............................................................................................... 63
5. Các phép đo ............................................................................................ 65
6. Thông tin cần ghi chép............................................................................ 71
Tiêu chuẩn Việt nam TCVN5949-1995
TIẾNG ỒN KHU VỰC CÔNG CỘNG VÀ DÂN CƯ
MỨC ỒN TỐI ĐA CHO PHÉP ...................................................................... 72
1. Phạm vi ứng dụng ....................................................................................... 72
2. Giá trị giới hạn ........................................................................................... 72
Chương IV : Tính toán, thiết kế, xây dựng thiết bị đo độ ồn.......................... 72

I.Mô hình thiết bị đo ...................................................................................... .72
1.Microphones.............................................................................................. 74
2. Các mạng trọng số tần và các bộ lọc........................................................ 74
II.Thiết kế thiết bị ........................................................................................... 77
1.Data source ............................................................................................... 77
2.Chia độ (Scaling)....................................................................................... 78
3.Bộ lọc trọng số .......................................................................................... 78
4.Đo độ ồn .................................................................................................... 78
Kết luận và hướng phát triển........................................................................... 80

ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

-4-


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

LỜI MỞ ĐẦU
Tiếng ồn có tác động xấu đối với sức khỏe con người và hạ thấp chất
lượng cuộc sống của xã hội như làm che lấp tiếng nói trong trao đổi thông tin,
làm phân tán tư tưởng và dẫn đến làm giảm hiệu quả lao động, tiếng ồn quấy
rối sự yên tĩnh và giấc ngủ của con người. Tác động lâu dài của tiếng ồn đối
với con người sẽ gây ra bệnh mất ngủ, suy nhược thần kinh, cũng như làm
trầm trọng thêm các bệnh về tim mạch và huyết áp cao.
Sức chịu đựng của cơ thể không chịu đựng được tiếng ồn sẽ dẫn đến
suy nhược, đau đầu. Đối mặt thường xuyên với tiếng ồn sẽ mất ngủ, đau đầu
triền miên, cơ thể suy nhược nặng, thần kinh dễ bị kích thích, luôn trong trạng
thái lo âu, trầm cảm...
Việc xác định được độ ồn giúp chúng ta có được cái nhìn về môi

trường mình đang sống và làm việc để điều chỉnh là việc hết sức cấp thiếp.
Ngày nay thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân thường được gọi là PDA
(tiếng Anh: Personal Digital Assistant) là các thiết bị cầm tay vốn được thiết
kế như một cuốn sổ tay cá nhân và ngày càng tích hợp thêm nhiều chức năng
như một PC. Ngoài tính năng như một PC, một PDA còn tích hợp các thiết bị
vào ra chuẩn như camera, microphone… Việc ứng dụng được PDA và các
tích hợp của chúng đem lại cho chúng ta những ứng dụng lớn tiện lợi và kinh
tế.
LabVIEW (viết tắt của nhóm từ Laboratory Virtual Instrumentation
Engineering Workbench) là một phần mềm máy tính được phát triển bởi
National Instruments. LabVIEW còn được biết đến như là một ngôn ngữ lập
trình với khái niệm hoàn toàn khác so với các ngôn ngữ lập trình truyền thống
như ngôn ngữ C, Pascal. Bằng cách diễn đạt cú pháp thông qua các hình ảnh
trực quan trong môi trường sọan thảo, LabVIEW đã được gọi với tên khác là
lập trình G (viết tắt của Graphical).

ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

-5-


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

LabVIEW có thể dùng trong các phòng thí nghiệm, lĩnh vực khoa học
kỹ thuật như tự động hóa, điều khiển, điện tử, cơ điện tử, hàng không, hóa
sinh, điện tử y sinh,...
Đặc biệt hiện tại ngoài phiên bản LabVIEW cho các hệ điều hành
Window, Linux, Hãng NI đã phát triển các mô-dun LabVIEW cho máy hỗ trợ
cá nhân PDA.

Trong khuôn khổ luận văn này tôi xin trình bày cách xây dựng một
máy đo độ ồn trên PDA ứng dụng phần mềm LabView với tool PDA.
Luận văn bao gồm bốn phần chính sau:
Chương I: Thiết bị số hỗ trợ cá nhân - PDA
Trình bày về định nghĩa, phân loại và các tính năng điển hình của một
PDA
Chương II : Phần mềm LabView và công cụ lập trình cho PDA
Trình bày về phần mềm LabView, modul PDA, lập trình đồ họa, cách
thức xây dựng giao diện và phương thức xử lý dữ liệu và cách xây dựng thiết
bị đo ảo bằng LabView.
Chương III: Độ ồn và thiết bị đo độ ồn
Trình bày về đặc tính của âm và các miền âm. Các tiêu chuẩn về độ ồn
và các thiết bị đo độ ồn hiện nay.
Chương IV : Tính toán, thiết kế, xây dựng thiết bị đo độ ồn
Trình bày mô hình máy đo độ ồn, các tính toán và thử nghiệm hệ thống.

ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

-6-


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

CHƯƠNG I: THIẾT BỊ KỸ THUẬT SỐ HỖ TRỢ CÁ NHẬN – PDA

Hình 1: PDA
Thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân thường được gọi là PDA (tiếng
Anh: Personal Digital Assistant) là các thiết bị cầm tay vốn được thiết kế
như một cuốn sổ tay cá nhân và ngày càng tích hợp thêm nhiều chức năng.

Một PDA cơ bản thường có đồng hồ, sổ lịch, sổ địa chỉ, danh sách việc cần
làm, sổ ghi nhớ, và máy tính bỏ túi.
1. Lịch sử
Thuật ngữ PDA được John Sculley đưa ra lần đầu tiên vào ngày 7 tháng 1,
1992 tại hội chợ Consumer Electronics Show tổ chức ở Las Vegas, Nevada,
để chỉ thiết bị cầm tay Newton PDA của hãng Apple. Tuy nhiên các thiết bị
trước đó như Psion hay Sharp Wizard có thể coi như một PDA.
2. Phân loại
Trước đây PDA thường chia làm 2 dòng chính là Palm và Pocket PC,
đây là cách phân loại dựa trên hệ điều hành của máy sử dụng. Các tính năng
ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

-7-


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

hiện đại ngày nay làm cho việc phân loại khá khó khăn và gây nhiều bàn cãi.
Nếu phân loại theo hệ điều hành thì có thể chia làm các loại:
Máy sử dụng hệ điều hành Palm OS của Palm, Inc., đại diện có thể là Tréo
650 sử dụng hệ điều hành Palm OS 5.4 có tính năng điện thoại hay Tungsten
T5 không có điện thoại sử dụng hệ điều hành Palm OS 5.2.
Máy sử dụng hệ điều hành Windows Mobile hay Pocket PC của Microsoft,
đại diện có thể là các dòng máy iPaq của HP; iPaq 6365 sử dụng hệ điều hành
Windows Mobile Pocket 2003 có tính năng điện thoại iPaq rx 3471 Windows
Mobile Pocket 2003Se không có phone hay các máy của hãng O2 đều có tính
năng điện thoại; hoặc O2 Xphone SmartPhone sử dụng hệ điều hành
Windows 2003 Smartphone Edition.
Máy sử dụng hệ điều hành BlackBerry của hãng Research In Motion.

Máy sử dụng hệ điều hành Symbian với đại diện tiêu biểu là Nokia 9500 sử
dụng hệ điều hành Symbian OS 7.0S, Series 80; P910i của Sony Ericsson sử
dụng hệ điều hành Symbian OS, Series 70.
Máy sử dụng hệ điều hành OS X với tiêu biểu là Iphone của hãng Apple Inc.
Ngoài ra còn các máy dùng 1 số hệ điều hành khác như Motorola E680 dùng
Linux Handheld. Loại 1 và 2 thiên về hỗ trợ cá nhân nên các tính năng điện
thoại chưa tốt, các loại sau thiên về tính năng điện thoại hơn.
Nếu phân loại theo loại chip thì có các loại :
- Intel XScale
- Texas Instruments TI Omap
- Samsung
- Qualcomm
3. Các tính năng điển hình
Nhiều PDA có thể vào mạng thông qua Wi-Fi, Bluetooth hay GPRS. Một đặc
điểm quan trọng của các PDA là chúng có thể đồng bộ dữ liệu với PC. Hiện
tại ngoài tính năng hỗ trợ cá nhân như trên PDA còn giúp nghe nhạc, ghi âm,
xem phim, gọi điện thoại, chụp ảnh, quay phim, tìm đường, điều khiển các
ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

-8-


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

thiết bị điện tử từ xa và có các cổng giao tiếp truyền thống như USB, các loại
thẻ nhớ và cổng hồng ngoại. Cũng có thể gọi điện thoại với giao tiếp không
dây dùng chuẩn GSM/GPRS hay CDMA.
Một PDA điển hình có một màn hình cảm ứng (touch screen) để nhập dữ liệu,
một khe cắm cạc bộ nhớ dành cho các thiết bị lưu trữ dữ liệu và một cổng

hồng ngoại (IrDA port) để nối mạng. Các PDA thế hệ sau thường được tích
hợp cả Wi-fi và Bluetooth.
3.1 Màn hình cảm ứng
Nhiều PDA thời kỳ đầu, chẳng hạn Palm Pilot, có màn hình cảm ứng để
tương tác với người dùng, với chỉ một vài phím dành cho các phím tắt gọi các
chương trình thường dùng. Các PDA dùng màn hình cảm ứng, trong đó có
các thiết bị Windows Pocket PC, thường có một bút stylus để viết trên màn
hình. Hoạt động tương tác thường được thực hiện qua việc chạm vào màn
hình để kích hoạt các nút bấm hoặc lựa chọn trình đơn, và kéo bút stylus để
đánh dấu văn bản khi soạn.
Việc nhập dữ liệu văn bản thường được thực hiện bằng một trong hai cách:
Sử dụng một bàn phím ảo, trong đó bàn phím được hiện trên màn hình, người
dùng chạm bút vào các chữ cái hiện trên đó. Riêng Iphone của hãng Mac
Apple trình làng từ quý 3 - 2007 cũng sử dụng bàn phím ảo, nhưng đặc biệt là
dòng máy này sử dụng màn hình cảm ứng nhiệt, chỉ có thể dùng tay để sử
dụng bàn phím ảo, và màn hình cảm ứng nhiệt sẽ cảm nhận vùng bạn chạm
ngón tay vào có trung tâm là phím nào để nhận biết phím đó.
Sử dụng công nghệ nhận dạng chữ cái hoặc từ, trong đó các chữ cái hoặc các
từ được viết trên màn hình, sau đó được "dịch" thành các chữ cái trong trường
văn bản hiện đang được kích hoạt. Mặc dù có các dự án phát triển và nghiên
cứu chính xác, kiểu nhập dữ liệu này vẫn đòi hỏi sự kiên nhẫn của người
dùng, do nó thường khá là không chính xác.
Các PDA dành cho sử dụng trong kinh doanh, trong đó có BlackBerry và
Treo, có bàn phím đầy đủ, vành trượt (scroll wheel) và vành ngón cái (thumb
ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

-9-

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

wheel) để phục vụ cho việc nhập và định hướng dữ liệu, bên cạnh với việc hỗ
trợ nhập dữ liệu từ màn hình cảm ứng. Còn có các loại bàn phím kích thước
đầy đủ gấp được và cắm được trực tiếp vào PDA để cho phép gõ phím theo
kiểu thông thường. BlackBerry còn có các chức năng bổ sung chẳng hạn như
các phím liên quan đến thư điện tử và ứng dụng
3.2 Cạc bộ nhớ
Đa số PDA có một dạng khe cắm cạc bộ nhớ nào đó. Khe cắm SD (Secure
Digital) là loại khe cắm chuẩn cho PDA. Mặc dù ban đầu được thiết kế cho bộ
nhớ, trong những năm gần đây, việc phát minh ra chuẩn SDIO đã cho phép
những thứ như cạc Wi-Fi và Webcam cũng cắm được vào khe cắm này. Các
khe cắm Compact Flash được dùng trong nhiều PDA để cung cấp thêm khả
năng mở rộng. Ví dụ, một khe dành cho bộ nhớ, khe kia dành cho Wi-Fi. Một
số PDA còn có một cổng USB, chủ yếu dành cho USB flash drive.
3.3 Nối mạng
Mỗi PDA đều có một cổng hồng ngoại để nối mạng. Điều này cho phép liên
lạc giữa hai PDA, giữa một PDA và một thiết bị dùng cổng hồng ngoại, hoặc
giữa một PDA và một máy tính có adapter hồng ngoại. Hầu hết PDA hiện đại
còn có khả năng kết nối không dây theo công nghệ Bluetooth mà nhiều điện
thoại di động, tai nghe và các thiết bị định vị toàn cầu sử dụng.
3.4 Đồng bộ hóa
Một chức năng quan trọng của PDA là đồng bộ hóa dữ liệu với một máy tính
cá nhân. Điều này cho phép các thông tin địa chỉ liên lạc lưu trữ trong các
phần mềm chẳng hạn như Microsoft Outlook hay ACT! cập nhật cơ sở dữ liệu
tại PDA. Dữ liệu được đồng bộ hóa đảm bảo rằng PDA có một danh sách
chính xác các địa chỉ liên lạc, các cuộc hẹn và thư điện tử, cho phép người
dùng truy nhập cùng một thông tin trên PDA cũng như trên máy tính cá nhân.
Việc đồng bộ hóa còn ngăn được mất mát thông tin lưu trên thiết bị trong
trường hợp nó bị mất, bị lấy trộm, hoặc bị hủy. Một ưu điểm khác là việc

nhập dữ liệu trên PC thường nhanh hơn nhiều, do nhập dữ liệu qua một màn
ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

- 10 -


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

hình cảm ứng vẫn chưa thật tối ưu. Do đó, việc truyền dữ liệu tới một PDA
qua một máy tính nhanh hơn nhiều so với việc phải nhập bằng tay tất cả dữ
liệu vào thiết bị cầm tay.
Đa số PDA có sẵn khả năng đồng bộ hóa với một PC. Điều này được thực
hiện qua các phần mềm đồng bộ hóa được cung cấp kèm theo thiết bị, chẳng
hạn HotSync Manager đi cùng Palm OS, hoặc Microsoft ActiveSync đi kèm
Windows Mobile.
3.5 Tùy biến người dùng
Cũng như đối với máy tính cá nhân, có thể cài đặt các phần mềm bổ sung lên
hầu hết các PDA. Phần mềm có thể được mua hoặc tải xuống từ Internet. Gần
như tất cả các PDA cũng đều hỗ trợ việc bổ sung một số dạng phần cứng.
Loại thông dụng nhất là khe cắm cạc bộ nhớ, thiết bị này cho phép người
dùng có thêm không gian lưu trữ chuyển đổi được trên các thiết bị cầm tay
của mình. Ngoài ra còn có các bàn phím mini có thể nối với một số PDA để
nhập dữ liệu văn bản nhanh hơn. PDA với Bluetooth còn có thể sử dụng các
thiết bị Bluetooth như tai nghe, chuột và bàn phím gấp được.
Riêng sản phẩm nổi đình đám của Iphone được Apple cho ra mắt năm 2007
thì không chỉ nổi bật ở màn hình cảm ứng nhiệt mà còn đặc biệt ở ứng dụng
Installer, khi cài vào Iphone thì người dùng có thể tải và cài đặt thêm ứng
dụng mà mình thích thông qua

Wi-Fi.

ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

- 11 -


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

CHƯƠNG II: PHẦN MỀM LABVIEW VÀ CÔNG CỤ LẬP TRÌNH
CHO PDA
LabVIEW là một công cụ phần mềm công nghiệp hàng đầu trong việc
phát triển các hệ thống thiết kế, điều khiển và kiểm tra. Kể từ khi ra đời năm
1986, các kĩ sư và nhà khoa học trên toàn thế giới đã tin cậy vào NI
LabVIEW nhờ chất lượng ngày càng cao, hiệu quả sản xuất lớn hơn.
Ngôn ngữ lưu đồ đồ họa của LabVIEW hấp dẫn các kĩ sư và nhà khoa
học trên toàn thế giới như một phương pháp trực giác hơn trong việc tự động
hóa các hệ thống đo lường và điều khiển. Ngôn ngữ lưu đồ kết hợp với I/O
gắn liền và điều khiển giao diện người sử dụng tương tác cùng đèn chỉ báo
làm cho LabVIEW trở thành một sự lựa chọn lí tưởng cho kĩ sư và nhà khoa
học.
Nền tảng phát triển đồ họa LabVIEW cho thiết kế, điều khiển và đo lường
Môi trường phát triển LabVIEW
Từ các dự án đơn giản, hàng ngày…:
Phát triển nhanh với công nghệ Express: sử dụng Express VIs và I/O nhanh
chóng tạo ra các ứng dụng đo lường phổ biến mà không cần lập trình.
Hàng nghìn chương trình minh họa
Kiểu module và phân cấp
Trợ giúp tích hợp

Thư viện giao diện người sử dụng kéo và thả
Hàng nghìn chức năng lập sẵn
Ngôn ngữ được biên dịch để thực hiện nhanh hơn.
Đến phát triển lớn , theo hướng nhóm (team-oriented):
Ngôn ngữ mở
Gỡ rối bằng đồ họa tích hợp
Phân phối ứng dụng đơn giản
Nhiều công cụ phát triển cấp cao
ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

- 12 -


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Công cụ phát triển nhóm
Điều khiển mã nguồn
Quản lí đích.
Thu nhận, phân tích và hiển thị lập sẵn
Thu nhận:
Môi trường LabVIEW mở tương thích với mọi phần cứng đo với các trợ giúp
tương tác, tạo mã nguồn và khả năng kết nối tới hàng nghìn thiết bị giúp tập
hợp dữ liệu dễ dàng. Vì LabVIEW cung cấp tính kết nối tới hầu hết mọi thiết
bị đo, nên bạn có thể dễ dàng kết hợp những ứng dụng LabVIEW mới vào các
hệ thống hiện tại.
Bất chấp mọi yêu cầu của phần cứng, LabVIEW cung cấp một giao diện để
kết nối tới I/O một cách dễ dàng.
Đo mọi tín hiệu với LabVIEW:
Nhiệt độ

Sức căng
Độ rung
Âm thanh
Điện áp
Dòng
Tần số
Ánh sáng
Điện trở
Xung
Thời gian (giai đoạn)
Tín hiệu số.
Phân tích:
Tính năng phân tích mạnh mẽ, dễ sử dụng là điều không thể thiếu cho ứng
dụng phần mềm của bạn. LabVIEW có hơn 500 chức năng lập sẵn để trích
ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

- 13 -


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

xuất thông tin hữu ích từ dữ liệu thu nhận được, phân tích các phép đo và xử
lí tín hiệu. Các chức năng phân tích tần số, phát tín hiệu, toán học, chỉnh lí
đường cong, phép nội suy cho phép bạn nhận được số liệu thống kê quan
trọng từ dữ liệu của mình.
Dù thuật toán cơ bản có phức tạp đến đâu đi nữa thì công cụ phân tích
LabVIEW vẫn rất dễ sử dụng. Hơn 15 Express VIs làm giảm độ phức tạp của
việc phân tích phép đo trong ứng dụng của bạn qua hộp thoại cấu hình tương
tác để xem trước kết quả phân tích.

Hiển thị:
Hiển thị dữ liệu bao gồm các chức năng: trực quan, tạo báo cáo và quản lí dữ
liệu. LabVIEW bao gồm các công cụ trực quan giúp hiển thị dữ liệu hấp dẫn,
trong đó có các tiện ích vẽ biểu đồ và đồ thị cùng các công cụ trực quan 2D,
3D cài sẵn. Bạn có thể nhanh chóng cấu hình lại các thuộc tính của phần hiển
thị như màu sắc, kích cỡ phông, kiểu đồ thị; quay, phóng to thu nhỏ và quay
quét (pan) đồ thị khi đang chạy. Thêm vào đó, bạn có thể xem và điều khiển
VIs qua Internet bằng LabVIEW.
Đối với việc tạo báo cáo, NI cung cấp một số tùy chọn như công cụ tạo tài
liệu, báo cáo dạng HTML, báo cáo dạng Word/Excel và báo cáo tương tác với
NI DIAdem.
Công cụ bổ sung cho nhà phát triển LabVIEW:
Ngoài tính năng tích hợp trong các hệ thống phát triển LabVIEW Base, Full
và Professional, bạn có thể tận dụng rất nhiều công cụ để mở rộng ứng dụng
và tăng tốc độ phát triển.
Công cụ phát triển:
Máy phân tích LabVIEW VI: Nâng cao và chứng minh chất lượng mã bằng
cách phân tích các ứng dụng mã hóa.
Bộ dụng cụ biểu đồ trạng thái LabVIEW: tạo mã LabVIEW tương tác dựa
trên kiến trúc trạng thái máy.
Bộ dụng cụ phát triển LabVIEW Express VI: tạo Express VIs để phân phối
ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

- 14 -


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

cho đồng nghiệp và khách hàng.

Tạo báo cáo và tính kết nối:
Bộ dụng cụ tạo báo cáo LabVIEW cho Microsoft Office: tạo báo cáo lập trình
cho Microsoft Word/Excel.
Bộ dụng cụ kết nối cơ sở dữ liệu LabVIEW: Kết nối tới cơ sở dữ liệu nhờ
công nghệ Microsoft ADO và tính năng SQL hoàn thiện.
DIAdem: phân tích dữ liệu và tạo báo cáo bằng toán học và hình ảnh.
Xử lý và phân tích tín hiệu:
Bộ dụng cụ thiết kế bộ lọc số LabVIEW: thiết kế, phân tích và lắp đặt các bộ
lọc số bằng công cụ tương tác.
Bộ dụng cụ xử lí tín hiệu tiên tiến LabVIEW: bổ sung thêm chức năng để liên
kết phân tích thời gian-tần số (time-frequency), …
Bộ dụng cụ điều biến cho LabVIEW: tạo, xử lí và phân tích các lược đồ điều
biến tương tự và số.
Module phát triển LabVIEW Vision: thu nhận, xử lí và hiển thị hình ảnh.
Trong gần 30 năm qua, National Instruments đã không ngừng đổi mới
phương pháp kiểm tra và đo lường cho các kĩ sư. Với PC và các công nghệ
thương mại, thiết bị đo ảo làm tăng năng suất và giảm chi phí cho các ứng
dụng kiểm tra và đo lường tự động qua phần mềm dễ tích hợp LabVIEW và
phần cứng đo lường và điều khiển kiểu module cho PXI, PCI, USB và
Ethernet.
Một môđun LabVIEW thời gian thực
Ứng dụng phong phú
Để bàn
Ứng dụng này bao gồm PC, laptop, PXI, PC công nghiệp… Bạn có thể dễ
dàng tích hợp tính năng có chân cắm và I/O bên ngoài đồng thời tận dụng các
khả năng lập trình, I/O, phân tích và hiển thị của LabVIEW trên hệ điều hành
ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

- 15 -

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Windows, Linux và Mac OS.
Di động
Đối với những ứng dụng đòi hỏi tính di động và độ cứng vững, module PDA
LabVIEW mở rộng ứng dụng LabVIEW cho những thiết bị sử dụng Windows
Mobile như PocketPC 2003 hay mới hơn, Palm OS và Windows CE. Với hỗ
trợ thu nhận dữ liệu, đồng hồ vạn năng số (DMM), Controller Area Network
(CAN) và phần cứng không dây cũng như phân tích, hiển thị dữ liệu cài sẵn
và các chức năng truyền thông, bạn có thể dễ dàng thiết kế một ứng dụng đo
cầm tay với lập trình đồ họa.
Công nghiệp
Trong chế độ tất định, thời gian thực, bạn có thể sử dụng module thời gian
thực LabVIEW để thực hiện nhiều ứng dụng đa dạng trên một hệ điều hành
thời gian thực, như PXI, Compact FieldPoint, CompactRIO, Compact Vision
System và Windows PC. Để tạo ra phần cứng cho các hệ thống tất định, bạn
có thể sử dụng module FPGA LabVIEW. Ngoài ra, module ghi dữ liệu
(datalogging) và điều khiển giám sát LabVIEW tích hợp các thiết bị ghi dữ
liệu (logging), cảnh báo và OPC cho các hệ thống công nghiệp đếm nhiều
kênh (high-channel-count).
Nhúng
Đối với những ứng dụng đòi hỏi tính năng tất định tuyệt đối trong silic,
LabVIEW cung cấp một số giải pháp. Module FPGA LabVIEW, kết hợp với
PCI và PXI I/O (RIO), CompactRIO hay Compact Vision System cung cấp
một giải pháp dễ lập trình chạy trên phần cứng NI FPGA. Ngoài ra, module
phát triển nhúng LabVIEW tạo mã để chạy trên bất kì vi xử lí 32-bit nào trong
nhiều ứng dụng điều khiển và phân tích nhúng.
Triển khai LabVIEW cho nhiều ứng dụng di động, công nghiệp và nhúng đa

dạng với các module mở rộng LabVIEW

ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

- 16 -


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Trình tạo ứng dụng LabVIEW:
Tạo các thư viện thi hành và dùng chung độc lập
Sử dụng như một phần của hệ thống phát triển chuyên nghiệp LabVIEW hay
như một thiết bị để mở rộng tách biệt.
Module PDA LabVIEW:
Tạo các ứng dụng xách tay quen thuộc sử dụng LabVIEW
Thu nhận dữ liệu với card thu nhận dữ liệu NI
Giao tiếp với các thiết bị bên ngoài sử dụng Bluetooth evilgrin39.gif , 802.11
(Wi-Fi), IrDA và các giao thức nối tiếp evilgrin39.gif .
Module thời gian thực LabVIEW:
Phát triển các ứng dụng thời gian thực bằng đồ thị
Tận dụng sự thực hiện tất định
Module ghi dữ liệu (datalogging) và điều khiển giám sát:
Phát triển các ứng dụng giám sát và điều khiển bằng đồ thị
Sử dụng cơ sở dữ liệu nối mạng để ghi dữ liệu phân tán.
Module FPGA LabVIEW:
Cấu hình FPGA bằng đồ thị trên các đích (target) NI RIO
Module phát triển LabVIEW nhúng:
Phát triển mã bằng đồ thị cho mọi vi xử lí 32-bit evilgrin39.gif

Tích

hợp với toolchain và hệ điều hành nhúng khác theo ý thích của bạn.
Nền tảng kiểm tra và đo lường tự động
Trong gần 30 năm qua, National Instruments đã không ngừng đổi mới
phương pháp kiểm tra và đo lường cho các kĩ sư. Với PC và các công nghệ
thương mại, thiết bị đo ảo làm tăng năng suất và giảm chi phí cho các ứng
dụng kiểm tra và đo lường tự động qua phần mềm dễ tích hợp LabVIEW và
phần cứng đo lường và điều khiển kiểu module cho PXI, PCI, USB và
Ethernet.
ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

- 17 -


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Những ứng dụng quen thuộc:
Kiểm tra quá trình sản xuất
Kiểm tra sự hợp thức/môi trường
Kiểm tra máy móc/cấu trúc
Kiểm tra thời gian thực đáng tin cậy
Thu nhận dữ liệu
Kiểm tra hiện trường di động
Kiểm tra RF và truyền thông
Kiểm tra benchtop
Thu nhận hình ảnh.
Nền tảng đo lường và điều khiển công nghiệp
Các kĩ sư thường xuyên sử dụng LabVIEW trong những ứng dụng công

nghiệp đòi hỏi khắt khe sử dụng I/O tiên tiến (I/O tương tự tốc độ cao); xử lí
tiên tiến cho các ứng dụng như đo, điều khiển độ rung và thị giác máy; truyền
thông tới phần cứng công nghiệp, bao gồm các thiết bị OPC và PLC của bên
thứ ba cũng như cơ sở dữ liệu doanh nghiệp.
Bạn có thể tích hợp các bộ điều khiển tự động hóa khả trình (PAC) của NI
được xây dựng với LabVIEW vào các hệ thống hiện tại để bổ sung tính năng
đo lường và điều khiển.
Các ứng dụng quen thuộc:
Kiểm tra và điều khiển tích hợp
Tự động hóa máy móc
Thị giác máy
Giám sát điều kiện máy
Giám sát và điều khiển phân tán
Đo công suất.

ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

- 18 -


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Nền tảng thiết kế và thử mẫu nhúng
Các kĩ sư sử dụng LabVIEW để phát triển thiết kế, mô phỏng và so sánh với
dữ liệu mô phỏng và các phép đo thực tế. Bằng cách tích hợp LabVIEW và
các công cụ đo lường vào công cụ thiết kế và mô phỏng, bạn có thể dễ dàng
so sánh dữ liệu kiểm tra thực tế với các mẫu mô phỏng sớm hơn trong quá
trình thiết kế. Điều này giúp bạn phát hiện sớm những thiếu sót trong giai
đoạn thiết kế do đó tạo ra chất lượng sản phẩm cao hơn.

Ứng dụng:
Thiết kế và kiểm tra hệ thống nhúng
Thiết kế điều khiển
Thiết kế bộ lọc số
Thiết kế mạch điện tử
Thiết kế cơ khí
Thiết kế thuật toán
LabVIEW trong trường học
LabVIEW cũng nhanh chóng thâm nhập vào lĩnh vực giáo dục và học thuật.
Nó kết nối chương trình giảng dạy với thế giới thực nhờ một môi trường phát
triển đồ họa sáng tạo, giúp sinh viên hình dung và áp dụng các khái niệm lí
thuyết vào những thiết kế có thể ứng dụng được. LabVIEW cũng cung cấp
cho các nhà nghiên cứu một công cụ làm mô hình, thiết kế và lắp đặt trong
một môi trường đơn lẻ. Nhờ LabVIEW, các nhà nghiên cứu có thể đổi mới
liên tục và các nhà giáo dục có thể thu hút sinh viên và cải tiến cách học
những nguyên lí kĩ thuật và khoa học của sinh viên.
I.MÔI TRƯỜNG LẬP TRÌNH LABVIEW
1.LẬP TRÌNH GRAPHIC
LabView là ngôn ngữ lập trình đồ hoạ, sử dụng các biểu tượng và các
dây nối thể hiện việc xử lý và truyền tham số giữa các khối của chương trình,
công việc này tương tự như kết nối các khối chức năng trong Simulink của
ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

- 19 -


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

MatLab. Bằng phương pháp sử dụng dây nối LabView dùng biểu tượng

“icon” và đường nối (wire) dây giữa các biểu tượng thay thế cho các dòng text
trong môi trường lập trình dạng văn bản. Cùng với việc sử dụng đồ hoạ
LabView sử phương pháp xử lý dữ liệu hướng dữ liệu (dataflow). Khác với
ngôn ngữ lập trình văn bản các lệnh xác định bởi cú pháp và hoạt động theo
sự kiện.
Trong LabView, để lập trình một ứng dụng, trước hết người lập trình
phải thiết kế giao diện sử dụng nhờ bộ công cụ, đối tượng giao diện như
graphic, chart, image... Giao diện này gọi là “front pannel”, sau khi thiết kế
front pannel, người lập trình viết mã lệnh theo phương pháp nối dây giữa các
đối tượng dữ liệu với nhau. Mỗi một đối tượng dữ liệu đều có các đầu nối
(connector) vào/ra khác nhau, với các kiểu số liệu khác nhau. Đầu ra của đối
tượng dữ liệu này là đầu vào của đối tượng dữ liệu kế tiếp. Chính bởi hình
thức này mà LabView dựa trên nền tảng lập trình truyền dữ liệu – data flow
(có khả năng quan sát dữ liệu được truyền), với cách này ta có một cái nhìn
trực quan về phương pháp phân tích, xử lí và thiết kế hệ thống, và đặc biệt
hữu ích trong thu thập cũng như xử lý tín hiệu. LabView dựa trên tư tưởng
hướng dữ liệu (dataflow), bằng việc nối các connector của các đối tượng với
nhau, người lập trình có thể đưa vào các hàm xử lý số liệu (phân tích phổ),
biến đổi, lưu trữ số liệu. Công việc này gọi là lập trình “diagram code”. Việc
lập trình LabView được chia thành hai bước: thiết kế giao diện và lập trình mã
lệnh dựa trên phương pháp nối dây và thêm các hàm xử lý số liệu sẵn có.
Tương tự như môi trường lập trình trên nền Windows, môi trường
LabView bao gồm màn hình giao diện đồ hoạ và màn hình “viết” mã lệnh.
Màn hình giao diện đồ hoạ thể hiện các thông số kỹ thuật, trạng thái vận hành,
giá trị các biến, thể hiện một cách trực quan hệ thống quá trình. Còn màn hình
phát triển mã lệnh bao gồm các khối đồ hoạ chức năng thể hiện các lệnh có
cấu trúc như if then, while do, case of.... việc viết mã lệnh thể thiện hoàn toàn
qua hệ thống đồ hoạ, kéo nhả các đối tượng dữ liệu.
ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

- 20 -


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Môi trường LabView phát triển đầu tiên nhằm thể hiện các giá trị của
dụng cụ đo trên màn hình PC. Số liệu được thu thập qua các card thu thập số
liệu và hiển thị trên màn hình PC tương tự như một thiết bị đo trên hiện
trường, máy hiện sóng và đồng hồ đo số . Do vậy người ta gọi các ứng dụng
phát triển trên nền LabView là thiết bị đo ảo (Virtual Instrument – hay VI ) với
ý nghĩa mô phỏng thiết bị đo thực tế trên màn hình PC. Một trong thế mạnh
của thiết bị đo ảo là khả năng cấu hình lại, thu thập, xử lý số liệu, lưu trữ,
truyền thông qua mạng máy tính. Một giải pháp mới trong xu thế tự động hóa
ngày nay (PC base control) dựa trên khả năng tính toán linh hoạt của PC, khả
năng quản lý, điều khiển của PLC cho ra đời thế điều khiển khả trình mới, gọi
PACs (Programmble Automation Control). Với NI chúng ta kết hợp sử dụng
LabView kết hợp với bộ Compact Field - Point hình thành giải pháp PACs.
Tính năng quan trọng nhất là khả năng thiết lập các cấu hình khác nhau
phục vụ các công tác khác nhau trên cùng một cơ sở thiết bị phần cứng. Ví dụ
người lập trình có thể thiết lập cấu hình cho một card thu thập số liệu hiển thị
giá trị đo như nhiệt độ, hay áp suất, góc mở của van, áp suất vi sai.... (card thu
thập số liệu loại này được gọi các card DAQ đa năng).

Hình 2: So sánh giải pháp PCs, PLCs, PACs
Trong LabView cũng có các kiểu dữ liệu cơ bản : nguyên, thực, byte,
mảng string...tuy nhiên các đối tượng dữ liệu này có các cách biểu diễn khác
với biểu diễn trên ngôn ngữ lập trình text, mỗi kiểu dữ liệu có một màu tương
ứng thể hiện qua dây nối giữa các đối tượng. LabView được xây dựng dựa
trên phương pháp lập trình hướng đối tượng, do vậy lời gọi tới các giao diện

đối tượng (gọi hàm thành viên), thiết lập các thuộc tính đối tượng có thể thực
ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

- 21 -


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

hiện dễ dàng như trong lập trình text tuy nhiên thể hiện trên cơ sở đồ hoạ.
Các câu lệnh điều khiển chương trình trong LabView được thể hiện bằng đồ
hoạ. Các câu lệnh gồm: if then, while do, for loop, case of..

Hình 3: Các lệnh đồ họa
LabView còn là một chương trình lập trình với đầy đủ các chức năng
của một chương trình lập trình trong Windows, sử dụng mô hình OLE –
Objects Linking & Embedding, ActiveX1 nó có sự tích hợp của chương trình
xử lí và lưu trữ dữ liệu như Word và Excel.

Hình4: Nhúng các ActiveX trong LabView
LabView có khả năng thiết lập mạng truyền thông chuyên dụng cho
việc nhận và truyền dữ liệu giữa các máy tính trong công nghiệp, có thể tạo ra
VI Server – cung cấp khả năng quan sát và điều khiển từ xa. Và cung cấp các
giải pháp ghép nối với các thiết bị ngoại vi đo qua các phần mềm driver .

Hình 5: Truyền thông, sử dụng Datasocket
Giống như chương trình biên dịch khác, LabView có khả năng dịch
chương trình ứng dụng, các thiết bị đo ảo VI chạy độc lập trên các máy tính
1

Một kiểu mô hình phần mềm thành phần. Cho phép sử dụng lại phần mềm sau khi được biên dịch, đóng gói. Gồm

AxticeX server , AxticeX container

ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

- 22 -


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

khác mà không cần cài LabView – tạo file *.exe.
2.TẠO GIAO DIỆN VÀ LẬP TRÌNH XỬ LÝ
Các ngôn ngữ lập trình trên nền Windows đều hỗ trợ lập trình giao diện,
mục đích của giao diện thể hiện thông tin đầu vào và kết quả xử lý ở đầu ra
của một bài toán. Không những thế, giao diện còn thể hiện tính trực quan sinh
động của số liệu bài toán. Chẳng hạn một đồ thị hiển thị sự thăng giáng của
đường cong điện áp theo thời gian, hay mô tả về phổ của tín hiệu trên giải tần
sau khi thu thập và phân tích FFT. Đối với LabView thiết kế giao diện đồ hoạ
được hỗ trợ bởi các công cụ tương ứng phù hợp với các bài toán kỹ thuật về
phân tích, xử lý, giám sát số liệu.
Một VI gồm 3 thành phần :
• Front panel — Giao diện đồ hoạ.
• Block diagram — Mã lệnh thực hiện chức năng của VI.
• Icon and connector pane — Xác định biểu tượng và các connector vào/ra
của VI. Một VI có thể sử dụng trong một VI khác giống như việc gọi một
chương trình con. VI loại này còn gọi SubVI.
Các đối tượng trên Front panel gồm controls và indicators. Trong khi
control tương ứng với các dữ liệu vào (nút bấm, nút xoay...) thì indicator

tương ứng các dữ liệu ra (graph, Led, thiết bị hiển thị thông tin...).
Sau khi xác định các thành phần của giao diện đồ hoạ, người lập trình
chuyển sang thiết kế block diagram nhằm thực hiện các chức năng của ứng
dụng. Mỗi đối tượng đồ hoạ trên front pannel tương ứng với một đối tượng dữ
liệu trong block diagram còn gọi là các terminal thể hiện dữ liệu vào/ra.
Muốn thực hiện các chức năng của ứng dụng người lập trình cần “vẽ” mã
lệnh, nói là “vẽ “ bởi các hàm chức năng tương ứng các hàm khác nhau trong
LabView khi sử dụng người lập trình thực hiện nối dây cho các đối tượng
hàm trong block diagram thông qua các connector.

ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

- 23 -


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hình 6: Hình biểu diễn một Front panel & block diagram
Trên hình mô phỏng front pannel hai Digital control a, b và hai Digital
indicator hiển thị kết quả a+b, a-b. Bên cạnh là block diagram thể hiện chức
năng tính toán a+b và a-b. Hai dữ liệu liệu đầu vào ở đây là hai digital control
a,b; hai dữ liệu đầu ra ở đây là a+b, a-b. Tất cả đề có chung kiểu dữ liệu thực
(dây nối màu cam). Trên đây là ví dụ đơn giản nhất của một VI.
Thư viện đồ hoạ trong LabView gồm các điều khiển cơ bản như : nút
bấm, thanh gạt, công tắc, bình chứa, hình ảnh, đồ thị. (Xem Hình ). Các hàm
toán học, xử lý thông tin FFT..., điều khiển PID, rơle... Với khả năng hiển thị
giao diện trong môi trường windows đó là các graph, chart, đồ hoạ. Sử dụng
công nghệ phần mềm thành phần AxtiveX, các chương trình hiển thị giao
diện trong LabView dễ dàng và nhanh chóng chỉ bằng cách truyền các tham

số tương ứng.
Giao tiếp phần cứng: các sản phẩm phần cứng của NI hỗ trợ trực tiếp
cho phần mềm qua các driver truy suất số liệu, giao tiếp. Mỗi thiết bị phần
cứng cũng tương ứng với một bộ công cụ điều khiển. Vào ra trên PC có thể là
các card số liệu DAQ: có nhiệm vụ thu thập, xử lý ảnh, âm thanh, nhiệt độ,
điều khiển motion, module lập trình cho các FPGA..... Các thiết bị đo độc lập
có thể truyền thông với PC qua giao diện BUS GPIB, RS – 232... Hạn chế khi
sử dụng với LabView là bó buộc sử dụng thiết bị phần cứng của NI. Tuy
ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

- 24 -


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

nhiên NI tích hợp các chuẩn mở trong sản phẩm của mình, do đó việc giao
tiếp các thiết bị, truyền thông không tuyệt đối bó buộc vào thiết bị của hãng.

Hình 7: Hình minh hoạ các đối tượng đồ hoạ, xử lý thông tin trong LabView.

Hình 8: Hình minh họa control tool set điều khiển PID, Fuzzy.
Phục vụ cho nhu cầu xử lý số liệu trong block diagram các hàm xử lý số liệu,
chuyển kiểu, thao tác đến chuỗi, thao tác đến mảng, truy nhập file, ghi file,
truy cập đĩa cứng, truy cập hệ thống... bên cạnh đó thư viện các hàm toán học
sin, cos, ex ... hàm xử lý số tín hiệu (FFT)... Tuỳ theo các tool set cài thêm mà
thư viện các hàm có thể được hỗ trợ khác nhau cho các mục đích khác nhau
như xử lý tín hiệu, xử lý ảnh, phân tích dao động. Ví dụ đối với điều khiển
ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
KHÓA: 2006-2008

- 25 -