基于LABVIEW的恒温检测系统毕业论文

常州信息职业技术学院学生毕业设计（论文）报告系别电子与电气工程学院专业楼宇智能化专业技术班号楼智102学生姓名代军学生学号1006173225设计（论文）题目基于LABVIEW的恒温检测系统指导教师苏永刚设计地点常州信息职业技术学院起迄日期201210222013523常州信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书专业楼宇智能化工程技术班级楼智102姓名代军一、课题名称基于LABVIEW的恒温检测系统二、主要技术指标温度范围55125，在1085时精度为05。可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为05、025、0125和00625，可实现高精度测温。三、工作内容和要求1、利用传感器采集温湿度电压，进入计算机虚拟仪器程序，输出到指定位置，实现温湿度的实时测量；2、对所测量到的温度进行判断，当环境中的温度超出合理范围则报警，并控制外部仪器如空调等对温湿度进行调整；3、温度是不断变化的，为提高可靠性，应采集多个数据取平均值来提高准确度；4、能否增加数据存储功能，记录温湿度历史和温湿度报警历史，方便后续工作的进行。四、主要参考文献_1、欧阳黎明MATLAB控制系统设计M北京国防科技大学出版，20012、李莹基于LABVIEW的多路信号发生器软件开发D北京华北电力大学，20063、陈叔旺，张秀清传感器应用及电路设计M北京化工工业出版社，20084、李光军实用接口技术M成都电子科技大学出版，1997学生（签名）年月日指导教师（签名）年月日教研室主任（签名）年月日系主任（签名）年月日常州信息职业技术学院毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目基于LABVIEW的恒温检测系统选题的背景和意义温度是工业生产和科学研究实验中的一个非常重要的参数，物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关，许多生产过程都是在一定的温度范围内进行的，需要测量温度的场合极其广泛。目前的温度测量系统一般使用的都是传统仪器，传统仪器的功能都是通过硬件或者固化的软件来实现的。这种框架结构决定了它只能由仪器厂家来定义、制造，而且功能和规格一般都是固定的，用户无法随意改变其结构和功能。虚拟仪器与传统仪器比较，它具有所需的硬件较少、购置费用低、可重复利用；仪器的关键在软件、可自行定义、技术更新非常快、开发与维护费用较低、系统开放、方便与外设、网络连接等一系列的优点。因此虚拟仪器技术备受各国关注，目前正朝着总线与驱动程序标准化；硬、软件模块化，硬件模块即插即用；软件编程平台图形化、通用化、智能化和网络化方向发展。利用现有的计算机，加上适当的仪器硬件和应用软件如LABVIEW构成虚拟仪器，使其既具有传统仪器的基本功能，又能让用户根据自己的需求变化随时定义，实现多种多样的应用要求。虚拟仪器不但灵活可变、功能强大，而且使用简单方便，便于技术升级更新，系统的使用和维护费用极低，同时具有极高的可靠性。一、课题研究的主要内容用NI公司USB数据采集卡及LABVIEW应用开发环境，开发通用数据采集系统，实现对模拟温度信号的采集、显示、历史数据存储等功能。以USB通信与上位机及LABVIEW软件系统通信，软件上包括USB数据采集卡配置和编程、LABVIEW通信及人机界面开发、系统联合调试和基本功能测试等。通过这些功能来实现数据采集系统的设计。常州信息职业技术学院二、主要研究（设计）方法论述1、研究内容用NI公司USB数据采集卡及LABVIEW应用开发环境，开发通用数据采集系统，实现对模拟温度信号的采集、显示、历史数据存储等功能。以USB通信与上位机及LABVIEW软件系统通信，软件上包括USB数据采集卡配置和编程、LABVIEW通信及人机界面开发、系统联合调试和基本功能测试等。通过这些功能来实现数据采集系统的设计。2、研究思想用美国NI公司推出的PCI数据采集卡（DAQ）以及LABVIEW85应用开发环境开发基于LABVIEW的温度监测仪系统。3、工作流程首先到图书馆借阅与LABVIEW相关的书籍，接着通过老师的帮助从网站下载LABVIEW85的软件；然后通过书本与软件的结合来学习LABVIEW的基本操作，经过几周的学习已经初步掌握了相关的内容。不过也经常遇到麻烦，通过手机和网络与老师交流，解决相关的难题。四、设计（论文）进度安排时间（迄止日期）工作内容201210201211确定选题201211201212搜集资料并且用软件将LABVIEW的恒温检测系统做好2013120133LABVIEW的恒温检测系统成功后用文字叙述2013420135整理资料，温习知识，确定所需要的软件常州信息职业技术学院五、指导教师意见指导教师签名年月日六、系部意见系主任签名年月日常州信息职业技术学院基于LABVIEW的恒温检测系统目录摘要ABSTRACT第1章前言1第2章虚拟仪器的发展现状及趋势321虚拟仪器的发展现状322虚拟仪器的发展趋势323虚拟仪器的概念424虚拟仪器的主要特点425虚拟仪器的体系结构5第3章虚拟仪器LABVIEW及DS18B20温度传感器的介绍631虚拟仪器LABVIEW的介绍6311LABVIEW的概述6312LABVIEW的应用现状732DS18B20温度传感器介绍8321DS18B20温度传感器应用8322DS18B20温度传感器特点833温度测控仪表的硬件组成9第4章系统总体设计规划1041系统实现的功能1042系统总体设计方案1043LABVIEW程序的前面板和程序框图10431数据处理10432LABVIEW的前面板和各个部分的功能11433LABVIEW的程序框图和各个部分的功能12第5章系统整体调试1451LABVIEW程序调试14511找出语法错误14512设置执行程序高亮14513断点与单步执行15514探针15第6章结束语16参考文献答谢辞常州信息职业技术学院摘要温度是个基本的物理量他是工业生产过程中最普遍最重要的工艺参数之一。随着工业的不断发展对温度测量的要求也越来越高而且测量范围也越来越广。合理的温度范围和精确地温度的测量队提高产品的质量、产量降低消耗实现工业生产自动化均有积极作用因此温度检测技术的研究具有重大意义。本系统是一个基于LABVIEW的温度检测系统采用多点温度检测能检测较大区域内的温度变化主要包括上位机和下位机两个部分。下位机使用的DS18B20传感器和AT89C51单片机。上位机和下位机的通讯方式是串口通讯。上位机使用的是虚拟仪器LABVIEW主要功能是实时温度的显示温度曲线时间轴的显示历史温度曲线的显示以及超限温度报警。关键字LABVIEW，温度测量，温度传感器常州信息职业技术学院ABSTRACTTHETEMPERATUREISABASICPHYSICALQUANTITY,ITISONEOFTHEMOSTCOMMONINDUSTRIALPROCESSES,THEMOSTIMPORTANTPROCESSPARAMETERSWITHTHECONTINUOUSDEVELOPMENTOFINDUSTRY,THEREQUIREMENTSFORTEMPERATUREMEASUREMENTISALSOGETTINGHIGHERANDHIGHER,ANDTHEINCREASINGLYWIDERANGEOFMEASUREMENTREASONABLETEMPERATURERANGEANDACCURATETEMPERATUREMEASUREMENTTEAMTOIMPROVEPRODUCTQUALITY,PRODUCTION,REDUCECONSUMPTION,TOACHIEVETHEAUTOMATIONOFINDUSTRIALPRODUCTION,HADANACTIVEROLEINTEMPERATURESENSINGTECHNOLOGYISOFGREATSIGNIFICANCETHISSYSTEMISATEMPERATURESENSINGSYSTEMBASEDONLABVIEW,USINGMULTIPOINTTEMPERATUREDETECTIONCANDETECTTEMPERATURECHANGESWITHINTHELARGERAREA,INCLUDINGTWOPARTSOFTHEUPPERANDLOWERMACHINETHENEXTBITMACHINEUSINGTHEDS18B20SENSORSANDAT89C51MICROCONTROLLERTHEUPPERANDLOWERMACHINECOMMUNICATIONISSERIALCOMMUNICATIONTHEHOSTCOMPUTERUSINGAVIRTUALINSTRUMENTLABVIEW,THEMAINFUNCTIONISTODISPLAYREALTIMETEMPERATURE,THETEMPERATURECURVETIMELINEDISPLAY,ALARMDISPLAYANDGAUGETHETEMPERATUREOFTHEHISTORICALTEMPERATURECURVEKEYWORDSLABVIEW,TEMPERATURESURVEY,TEMPERATURESENSOR常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文1第1章前言随着科学技术的发展，人们在监控与监测生产过程、居住环境、生活质量等过程中，制造了各种各样科学仪器。而传统仪器如模拟式仪器仪表、数字化仪表、内部有微处理器的智能仪器等，其对于用户来说是一个封闭的系统，仪器的面板、旋钮、开关和显示方式，内部电路及仪器所能提供的功能都是固定的，与其他设备的连接也受限制。随着计算机硬件技术、软件技术的不断发展与成熟，全新概念的第四代仪器虚拟仪器出现了。美国国家仪器公司（NI）已经在MACINTOSH计算机上推出了LABVIEW20以前的版本。目前LABVIEW的最新版本为LABVIEW86，LABVIEW86为多线程功能添加了更多特性。虚拟仪器作为一种基于计算机的自动化检测仪器系统，是现代计算机技术和仪器技术完美结合的产物，也是当今计算机辅助测试领域的一项重要技术。它利用加在计算机上的一组软件与仪器模块相连接，以计算机为核心、充分利用计算机强大的图形界面和数据处理能力提供对测量数据的分析和显示。虚拟仪器的构成，如图1所示图1虚拟仪器的构成NI提出的“软件即仪器”的口号，彻底打破了传统仪器只能由生产厂家定义，用户无法改变的模式，利用虚拟仪器，用户可以很方便地组建自己的自动检测系统。显然，与传统仪器相比，虚拟仪器具有以下特点1融合了计算机强大的硬件资源，突破了传统仪器在数据处理、显示、存储等方面的限制，大大增强了传统仪器的功能。2利用计算机丰富的软件资源，实现了部分硬件的软件化，增加了系统的灵活性。通过软件技术和相应数值算法，可以实时、有效地对测试数据进行各种分析与处理。同时，利用图形用户界面技术使得人机交互方便。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文23基于计算机网络技术和接口技术，具有方便、灵活的互联能力，广泛支持各种工业总线的标准。因此，利用VI技术可方便地构建自动测试系统，实现测量、控制过程的智能化、网络化。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文3第2章虚拟仪器的发展现状及趋势21虚拟仪器的发展现状虚拟仪器是计算机管理的数字化仪器系统,因此,依据某种通用或专用总线标准或规约,或以某种接口形式,与计算机进行通信和管理,并与计算机系统共同工作运行的仪器系统,目前多数属于虚拟仪器系统,它的典型特征是不可脱离计算机而独立工作。在信号源类虚拟仪器系统中,种类不是很多,主要有D/A卡系统和任意波发生器,另外还有函数发生器、合成信号源等。在测量仪器类虚拟仪器系统中,则有许多种类,其中最主要的是A/D卡系统和数据采集系统,另外还有数字存储示波器、瞬态记录仪、数字化仪、数字多用表、频率计数器、信号分析仪、相位计、失真仪、噪声分析仪、阻尼计等多种。原则上,非虚拟仪器里的仪器,都可以用虚拟仪器方式实现,但在大功率领域以及射频微波领域里的器设备,虚拟仪器实现比较困难,模块也较少低频领域,以及小功率领域里,虚拟仪器已经具有了良好的发展态势。目前,主流的虚拟仪器主要是VXI、PXI、各种计算机总线如PCI、ISA、RS232、USB等总线标准的各种插卡和仪器模块,间或有少数其他总线形式的仪器模块,工作方式多是插入各种总线式仪器机箱内或直接插入计算机主机箱内,少数情况下是独立模块以接口形式接入计算机。它们多数属于中低频范围,主要是工程应用类仪器设备,射频微波类以及高准确度类仪器设备较少。由于一部分虚拟仪器模块及系统如数据采集系统早在虚拟仪器概念提出之前就已经存在,所以,虚拟仪器概念的建立、提出和发展,一直是围绕着现有仪器设备的功能和性能,逐步强调和加大软件在仪器中的地位和作用,并以软件技术代替硬件技术为核心进行,逐渐将非虚拟仪器虚拟化。22虚拟仪器的发展趋势自从NATIONALINSTRUMENTS公司率先提出虚拟仪器概念至今已有15年在这15年里，NI逐步改革了全世界工程师和科学家们测量和自动化的方法今天，全世界的工程师和科学家们正在成千上万个应用系统中使用“虚拟仪器”，从而达到了缩短开发时间、提高产品品质并降低生产成本的共同目的同时，虚拟仪器技术也正在趋于成熟和完善中国的VXI总线技术从一个方面反映出了中国目前虚拟仪器的水平此外，互联网也已经使数据共享进入了新的阶段，加速了虚拟仪器的新网络技术及远程计算技术的发展，而这些技术是传统独立仪器不可能实现的虚拟仪器技术很好地利用了互联网的功能，因此，可以将来自测量或控制设备中的数据直接发布到WEB网页上，或是用手持式的数字助理工具读取数据，甚至还可以将数据输出到手机上使用虚拟仪器技术，可以使用互联网的强大功能远距离控制的仪器设备，或是与远在其它办公地点甚至其它国家的同事合作处理一个项目未来的这种连通水平将会更高，届时将赋予模块化新的定义随着互联网和无线技术的不断发展，工程师们不仅能够重新使用模块化的组成部分，还可以更方便地在全球范围内共享知识和经验巩固开发过程每个阶段工程师们的努力成果商业科技的发展浪潮将会继续，同时也会将虚拟仪器技术推向新的水平因此，性能的提高将会更容易实现，从而节省宝贵的开发及系统集成时间，同时又比传统仪器测量方案成倍降低成本没有人能够准确地预测未来的虚常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文4拟仪器将会发展到怎样的程度，但是有一点可以肯定PC机与其相关的科技将会是虚拟仪器技术的核心，而有了它的帮助将会更成功23虚拟仪器的概念随着计算机技术、微电子技术和网络技术的迅速发展，传统仪器己经不能适应现代测控系统的要求，美国国家仪器公司率先提出虚拟仪器的概念，它彻底打破了传统仪器由厂家定义、用户无法改变的模式，使得用户可以自己定义仪器，灵活地设计仪器系统，以满足多样化的需求。从而使电子测量仪器和自动控制领域发生了一场巨大的变革。虚拟仪器是指具有虚拟仪器面板的个人计算机仪器，即是在通用计算机上加上一组软件或硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就像在操作一台他自己设计的专用传统电子仪器1。其实质是将计算机技术和仪器技术相结合，把传统仪器的三大功能，全部放在计算机上来完成。利用计算机屏幕形象、方便地模拟各种仪器控制面板，以各种形式表达输出检测结果用计算机软件实现各种各样的信号分析、处理及存储，完成多种多样的测试功能用键盘或鼠标代替传统仪器的面板按键与旋钮，人手不再触及仪器本身，实现硬件软件化的结果。虚拟仪器充分利用最新的计算机技术来实现和扩展仪器的功能，进而逐步代替传统仪器完成某些功能，如数据的采集、分析、显示和存储等，最终达到取代传统电子仪器的目的。24虚拟仪器的主要特点虚拟仪器是计算机技术介入仪器领域所形成的一种新型的富有生命力的仪器种类。与传统仪器相比，虚拟仪器的主要特点可以概括为以下几个方1、强调“软件就是仪器”的新概念，取代传统仪器“硬件为主体”的概念。软件在仪器中充当了以往由硬件甚至整机来实现的角色，软件是虚拟仪器的核心，而虚拟仪器中的硬件仅仅是为了解决信号的输入、输出，这是虚拟仪器相对于传统仪器，在概念上的重大突破。虚拟仪器的处理能力和智能化程度主要取决于软件，用户可根据需要，将先进的处理算法、人工智能或者专家系统应用于仪器的设计与集成，从而将仪器的水平提高到一个新的层次。而且，虚拟仪器充分利用了计算机丰富的图形用户界面资源，建立图形化软面板来代替常规的仪器控制面板，真正做到界面友好、人机交互。2、虚拟仪器的功能可由用户定义，虚拟仪器的功能可在用户机上产生，从而使得仪器不再完全由硬件决定，彻底打破了传统仪器一经设计、制造完成后，其功能不可改变的单一性、封闭性。当需要时，用户可通过软件编程添加新的功能，而不必购买新的仪器，使得一台虚拟仪器可以实现各种仪器的不同功能，大大提高了仪器功能的灵活性。3、易于构建网络化的测量仪器，虚拟仪器基于计算机网络技术和接口技术，具有灵活、方便的互联性，能与网络及其他周边设备互联。随着网络技术的发展，已经形成网络虚拟仪器，它是一种基于WEB技术的新型虚拟仪器，使得虚拟仪器成为INTERNET的一部分，可方便地构建远程自动测控系统，实现测量、控制过程的网络化。4、虚拟仪器硬件和软件都制定了开放的工业标准，而且采用了模块化结构，系统具有良好的开放性和扩展性。系统必需的基本硬件，如数据采集电路等被高度集成，制成数据采集卡，实现硬件模块的即插即用。系统软件的开发是基于模常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文5块化的设计思想，并大量运用函数库、动态链接库和类库，代码具有良好的可重复性。虚拟仪器利用软件，选配一个或几个带有共性的基本仪器硬件来组成一个通用硬件平台，通过调用不同的软件来扩展或组成各种功能的仪器或系统，由于虚拟仪器具有标准性、开放性和模块化结构，用户可以将仪器的设计、使用和管理统一到虚拟仪器标准，提高可重复利用率。系统组建时间缩短，功能易于扩展，软硬件生产、维护和开发的费用降低。25虚拟仪器的体系结构任何测量测试仪器的主要功能都是由三大部分组成数据采集；数据测试和分析；结果输出显示。而虚拟仪器也是由这三大部分组成，不同的是虚拟仪器的数据分析和结果输出完全山计算机的软件系统来完成。只要提供一定的数据采集硬件，就构成了基于计算机组成的虚拟测量测试仪器。虚拟仪器通常是有计算机、硬件接口电路和软件这三部分构成。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文6第3章虚拟仪器LABVIEW及DS18B20温度传感器的介绍31虚拟仪器LABVIEW的介绍311LABVIEW的概述LABVIEW是实验室虚拟仪器集成环境LABORATORYVIRTUALINSTRUMENTENGINEERINGWORKBENCH的简称，是目前应用最广、功能最强、发展最快的图形化软件开发环境。得到工业界和学术界的普遍认可和好评。它可以把复杂、繁琐、费时的文本语言编程简化成用菜单或图标提示的方法选择功能（图形），用线条将各种功能（图形）连接起来的简单图形编程方式，为没有编程经验的用户进行编程、调试提供了简单方便、完整的环境和工具，尤其适合于从事科研、开发的科学家和工程技术人员使用。LABVIEW是一种虚拟仪器开发平台软件，能够以其直观简便的编程方式、众多的源代码级的设备驱动程序、多种多样的分析和表达功能支持，为用户快捷地构筑自己在实际工程中所需要的仪器系统创造了基础条件2。而且LABVIEW与其它计算机语言相比，有一个特别重要的不同点其它计算机语言都是采用文本语一言产生代码行，而LABVIEW采用图形化编程语言G语言，产生的程序是框图的形式，易学易用，特别适合硬件工程师、工程技术人员、生产线工艺技术人员的学习和使用，可以在很短的时间内掌握并应用到实践中去。特别是对于熟悉仪器结构和硬件电路的硬件工程师、工程技术人员和测试技术人员来说，编程就像设计电路图一样；因此，硬件工程师、工程技术人员和测试技术人员们学习LABVIEW驾轻就熟，在较短的时间内就能够学会并应用LABVIEW，也不必去记忆那眼花缭乱的文本式程序代码。LABVIEW的功能十分强大。像C和C等其它计算机高级语言一样，LABVIEW也是一种通用编程语言，具有各种各样、功能强大的函数库，包括数据采集、GPIB、串行仪器控制、数据分析、数据显示及数据存储，甚至还有网络功能。LABVIEW也有完善的仿真、调试工具，如设置断点、单步执行等。LABVIEW的动态连续跟踪方式，可以连续、动态地观察程序中的数据流向及其变化情况，比其它语言的开发环境更方便、更有效。G语言编写的程序称为虚拟仪器VIVIRTUALINSTRUMENT，因为它的界面和功能与真实仪器十分相像，在LABVIEW环境下开发的应用程序都以VI为后缀的，以表示虚拟仪器的含义。一个VI由交互式用户接口、数据流框图和图标连接端口组成。同时，G语言很好地实现了模块化编程思想。用户可以将一个应用分解为多个任务，再将任务细分，将一个复杂的应用分解为多个简单的子任务，为每个子任务建立一个VI，然后把这些VI组合在一起成为最终的应用程序。因为每个子VI可以单独执行，所以很容易调试。进一步而一言，许多低级子VI可以完成一些常用功能，因此，用户可以开发特定的子VI库，以适用一般的应用程序。LABVIEW的运行机制从宏观上讲己经不再是传统上的冯诺依曼计算机体系结构的执行方式。传统的计算机语言中的顺序执行结构在LABVIEW中被并行机制所代替从本质上讲，它是一种图形控制流结构的数据流模式。数据流程序设计规定，一个函数只有当它的所有输入有效时才能执行；而目标的输出，只有当它的功能完成时才是有效的。也就是说，在这种数据流程序的概念中，程序的执行是数据驱动的，它不受操作系统、计算机等因素的影响。这样，LABVIEW中被连接的功能节点之间的数据流就能控制程序的执行次序，而不像文本程序受到行顺常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文7序执行的约束。从而，我们可以通过相互连接功能节点快速地开发应用程序，甚至还可以有多个数据通道同步运行。LABVIEW的核心是VI。VI有一个人机对话的用户界面，即前面板FRONTPANEL和类似于源代码功能的程序图DIAGRAM。前面板接收来自程序图的指令。在VI的前面板中，输入控件CONTROLS模拟了仪器的输入装置并把数据提供给VI的程序图而显示控件INDICATORS则模拟了仪器的输出装置并显示由程序图获得或产生的数据。当把一个输入控件或显示放置到前面板上时，LABVIEW在程序图中相应地放置了一个端口TERMINALS，这个从属于输入控件或显示控件的端口不能随意删除，只有删除它对应的输入控件或显示控件时它才随之一起被删除。用LABVIEW编制框图程序时，不必受常规程序设计语法的限制。首先，从功能菜单中选择需要的功能节点，将之置于面板上合适的位置；然后用线WIRES连接各功能节点在程序图中的端口，用来在功能节点之间传输数据。这些节点包括了简单的算术功能，高级数据采集和分析以及用来存储和检索数据的文件输入输出功能和网络功能。用LABVIEW编制出的图形化VI是分层次和模块化的。我们可以将之用于顶层程序，也可用作其它程序或子程序的子程序。显然LABVIEW依附并发展了模块化程序设计的概念。图形化程序设计编程简单、直观、开发效率高。312LABVIEW的应用现状LABVIEW广泛应用于包括自动化、通信、半导体、电路设计、航空和生产、过程控制及生物医学在内的各种工业领域中，用来提高应用系统的开发效率。这些应用涵盖了产品的研发、测试、生产到后期服务的各个环节。在系统设计中协调使用LABVIEW，共享软件及信息资源，可以节约大量的时间和金钱。LABVIEW的应用大致可分为以下几个主要方面31、应用于生产检测LABVIEW己经成为用于测试测量领域的工业标准化开发工具。LABVIEW结合NITESTSTAND测试执行环境和该领域中最大的仪器驱动程序库，为整个系统建立稳固完整的检测管理平台。2、应用于研究与分析运用LABVIEW，可在汽车、能源研究和其它众多工业领域的应用系统中进行实时数据的分析和处理、对于图像处理、时频分析、小波和数字滤波的应用系统，LABVIEW特别提供各种附加工具包以加速系统的开发。3、应用于过程控制和工厂自动化可利用LABVIEW来建立过程控制和工业自动化应用系统。在LABVIEW平台下，可以实现多通道的高速测量和控制。对于大型复杂的工业自动化和控制系统，有专门的LABVIEW数据记录和监控模块，用于监控多通道I/O、与工业控制器和网络进行通信，以及提供基于PC机的控制。4、应用于机器监控对于要求有实时控制、视觉和图像分析或运动控制的机器监视和预先维护的应用系统，LABVIEW是理想的选择。LABVIEW系列产品，包括用于可靠、确定性控制的实时LABVIEWLABVIEWRT软件，能够快速、准确的建立起功能强大的机器监视和自动控制应用程序。5、应用于测控系统LABVIEW有着强大的功能和广阔的应用前景，但就目前国内的现状来看，大多数的用户还是把LABVIEW作为虚拟仪器，仅仅利用它来进行数据的处理、分析和显示，忽略了LABVIEW强大的数据采集和控制功能，特别是基于PC机的实时控制，在国内应用较少。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文832DS18B20温度传感器介绍321DS18B20温度传感器应用DSL8B20数字温度计提供9位二进制温度读数，指示器件的温度。信息经过单线接口送入DSL8B20或从DSL8B20送出，因此从主机CPU到DSL8B20仅需一条线和地线。因为每一个DSL8B20在出厂时已经给定了唯一的序号，因此任意多个DSL8B20可以存放在同一条单线总线上这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件。DSL8B20的测量范围从55到125，增量值为05。可在LS典型值内把温度变换成数字。每一个DS18B20包括一个唯一的64位长的序号，该序号值存放在DS18B20内部的ROM只读存贮器中。开始8位是产品类型编码DS18B20编码均为10H，接着的48位是每个器件唯一的序号，最后8位是前面56位的CRC循环冗余校验码。DS18B20中还有用于贮存测得的温度值的两个8位存贮器，RAM编号为0号和1号。1号存贮器存放温度值的符号如果温度为负（）。则1号存贮器8位全为1，否则全为0。0号存贮器用于存放温度值的补码，LSB（最低位）的“1”表示05。将存贮器中的二进制数求补再转换成十进制数并除以2就得到被测温度值（550125）。DS18B20的引脚如图54所示。每只DS18B20都可以设置成两种供电方式，即数据总线供电方式和外部供电方式。采取数据总线供电方式可以节省一根导线，但完成温度测量的时间较长；采取外部供电方式则多用一根导线，但测量速度较快10。图31DS18B20引脚图322DS18B20温度传感器特点以下九点是DS18B20温度传感器的主要特性。1、适应电压范围更宽，电压范围3055V，在寄生电源方式下可由数据线供电。2、独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。3、DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。4、DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。5、温度范围55125，在1085时精度为05。6、可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为05、025、0125和00625，可实现高精度测温。7、在9位分辨率时最多在9375MS内把温度转换为数字，12位分辨率时最多常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文9在750MS内把温度值转换为数字，速度更快。8、测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线“串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。9、负压特性电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。33温度测控仪表的硬件组成该系统将计算机和强大的图形化编程软件LABVIEW结合在一起，建立起具有灵活性的基于计算机的测量与控制应用方案，最终构建起满足自己需要的系统。该系统由以下几个部分组成装有LABVIEW软件的计算机，MPC89E52单片机，电平转换芯片MAX232，温度传感器DS18B20。温度信一号由DS18B20数字温度传感器测得，由单片机组成的小系统对温度信号进行采集，然后通过PC机的RS232串口将数据传送给计算机，在计算机上运行的LABVIEW程序对输入的数据进行分析处理，将结果由计算机显示出来，同时计算机中LABVIEW对设定温度值进行比较，实现报警功能。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文10第4章系统总体设计规划41系统实现的功能本论文针对传统检测仪表功能由仪器厂商定义，与其它仪器设备的连接十分有限，图形界面小，人工读取数据信息量小，数据无法编辑、存储，系统封闭、功能固定、可扩展性差，技术更新慢，开发和维护费用较高的特点，设计了一个基于LABVIEW的温度检测系统。此温度检测系统主要实现以下功能1、实现单片机与PC机的串口通信，能及时地将温度数据传给PC机，并将在上位机界面行程曲线，直观的表现温度变化。2、检测参数的显示如测试时间、设定温度、当前温度等，当温度超出某个范围进行报警等。3、温度实时监测曲线显示，而且具有数字显示和波形图显示。4、测试结果的数据保存用户可以将采集到的数据的一部分或者全部保存在EXCEL表格中，方便查询和打印。42系统总体设计方案本论文设计开发的是基于LABVIEW2010的温度检测系统，根据从总体到局部的设计原则，通过对系统功能的分析，将整个系统分解为实现不同功能的几个部分，然后分别对每个部分设计。为了能够实现温度检测系统所提出的各项具体功能，可以将整个系统分解为上位机和下位机两个部分上位机为装有LABVIEW2010软件的PC机，下位机为单片机及外围电路组成的小系统。两个部分是通过PC机中的USB串口进行通信的。其中下位机部分主要完成温度信号的采集以及温度数据的输出上位机部分完成对硬件的驱动，数据显示、处理与存储，超温报警及人机交互操作界面的生成。系统总体设计框图如图31所示。图41总体设计框图43LABVIEW程序的前面板和程序框图431数据处理VISA实质上是一个I/O接口软件库及其规范的总称。I/O接口软件存在于仪器和仪器驱动程序之间，完成对仪器内部寄存器进行直接存储数据操作，并且为仪器与仪器驱动程序提供信息传递的底层软件。应用LABVIEW的图标（即仪器驱动程序）设置串口，读串口里的数据。由于全部默任串口的设置9600BPS8位数据,1位停止,1位起始,无握手信号,下位机采集程序遵守上述协议,直接用读图标读常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文11串口的数据。上位机的流程图如图48所示。图42上位机的流程图这是最基本的流程图，也是最重要的一步。需要注意的是系统从串口读来的数据被自动转换为ASCII字符。432LABVIEW的前面板和各个部分的功能前面板由输入控件和显示控件组成。这些控件是VI的输入输出端口。输入控图43虚拟仪器界面件是指旋钮、按钮、转盘等输入装置。显示控件是指图表、指示灯等显示装置。输入控件模拟仪器的输入装置，为VI的程序框图提供数据。显示控件模拟仪器的输出装置，用以显示程序框图获取或生成的数据。上位机采用的是LABVIEW2010进行设计，图410所示为温度检测界面，即上位机程序的前面板。总体功能是接收下位机采集得到的温度数据，并且对数据进行显示和记录，通过前面板限定温度值，当温度超出限定值时，系统会发出报警信号。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文12图44温度监测系统前面板前面板各个部分的具体功能介绍如下1、温度记录表和温度实时显示框，用于记录温度，必要时可以生成EXCEL表格永久保存。2、VSIA配置控件的前面板显示部分和采集次数显示控件，可以直观的知道进行温度采集的次数。3、操作框，可以进行端口选择，设置报警温度的上限和下限值，可以停止程序运行。程序运行前，首先要选择下位机的连接端口，才可以从下位机读取温度检测数据。4、时间显示框，显示当前的实时时间。5、温度波形图表，直观显示温度变化曲线。6、温度报警指示灯，当温度大于上限设定值时，温度过高灯变红；当温度小于下限设定值时，温度过低灯变红；当温度处于上限制和下限值之间时，表明温度正常，两个指示灯均为绿色。7、实时温度表，用于检测温度变化。433LABVIEW的程序框图和各个部分的功能前面板创建完毕后，便可使用图形化的函数添加源代码来控制前面板上的对象。程序框图是图形化源代码的集合，图形化源代码又称G代码或程序框图代码。前面板上的对象在程序框图中显示为接线端。本程序的程序框图如图411所示。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文13图45温度检测系统程序框图下面介绍一下程序框图中各个重要位置的作用，VSIA控件部分在第三章第二节已经进行了详细的叙述，此处不再累述。1、欢迎词部分，出现欢迎对话框，表明VSIA部分的下位机初始化已经完成，点击确定即开始检测温度数据。2、时间显示部分，用于在前面板显示当前系统时间。3、系统延时，减缓系统的运行速度，减少上位机部分CPU和内存的使用率。4、将VISA读取的字符串转换为数字，从VISA缓冲区中读取的是字符串，在这部分中分别从偏移量（第一个字节、第二个字节、第三个字节）位置截取三个子字符串（ASC码），将子字符串送入转换子VI中分别得到三个十六进制数字，再通过字符串整合控件，将三个十六进制数字整合成一个十六进制数值。5、摄氏温度计算部分，将得到的十六进制数送到数值转换控件中，将其转换为十进制数，得到的结果乘以DS18B20的精度00625，得到的数值即为当前环境下的摄氏温度。6、创建表格控件，将得到的温度数值和系统时间在该控件内进行整合，然后按照指定格式显示表格。7、温度检测报警系统，实时温度值与温度设定值比较，当布尔量为F时，绿灯亮，当布尔量为T时红灯亮，实现实时报警功能。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文14第5章系统整体调试51LABVIEW程序调试511找出语法错误LABVIEW程序的调试与其它计算机语言的编写调试类似，都需要找出语法错误，但LABVIEW的图形化编程方式就相对简单的多，大大提高了编程的效率。如果一个VI程序存在语法错误，则在面板工具条上的运行按钮将会变成一个折断的箭头，表示程序不能被执行这时这个按钮被称作错误列表。点击它，则LABVIEW弹出错误清单窗口，点击其中任何一个所列出的错误，选用FIND功能，则出错的对象或端口就会变成高亮。错误的种类有多种类型，最常见的有1、节点之间未连线；2、有一个或多个节点在程序中没有发挥作用（既没有输入，也没有输出）；3、程序中两节点之间的数据类型不同，导致数据不能传递；4、在程序中有一个或几个节点在设计时，并不能按照其原有的功能运行。512设置执行程序高亮在LABVIEW的工具条上有一个画着灯泡的按钮，这个按钮叫做“高亮执行”按钮。点击这个按钮或使该按钮图标变成高亮形式，再点击运行按钮，VI程序就以较慢的速度运行，没有被执行的部分以灰色显示，执行后的部分以高亮显示，并显示数据流线上的数据值如图61所示。这样，你就可以在根据数据的流动状态跟踪程序的执行。图51程序高亮执行常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文15513断点与单步执行为了查找程序中的逻辑错误，你也许希望框图程序一个节点、一个节点地执行。使用断点工具可以在程序的某一地点中止程序执行，用探针或者单步方式查看数据。使用断点工具时，点击你希望设置或者清除断点的地方。断点的显示对于节点或者图框表示为经框，对于连线表示为红点。当IV程序运行到断点处时，程序将暂停在将要执行的节点，以闪烁表示。按下单步招待按钮，闪烁的节点被执行，下一个将要执行的节点变为闪烁，批示它将被执行。你也可以点击暂停按钮，这样程序将连续执行直到下一个断点。下图62为设置断点后的程序框图，图中红色框为设置的断点。图52设置断点514探针你可以用探针工具来查看当框图程序流经某一根连接线时的数据值。在框图程序中增加探针有两种办法。首先，从工具模板选择探针工具，再用鼠标左键点击你希望放置探针的连接线。这时显示器上会出现一个探针显示窗口。该窗口总是被显示在前面板窗口或框图窗口的上面。也可以要框图使用选择工具或连线工具，在连线上点击鼠标右键，在连线的弱出式菜单中选择“探针命令”，同样可以为该连线加上一个探针。下图为设置探针，带框数字为探针的名称，“探针监视窗口”中可查看当前“探针”位置的状态。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文16图53探针监视窗口第6章结束语针对现有的测控仪器产品更新换代的速度太快，彼此之间的兼容性差，难以满足不同层次用户和不断变化的要求。本文利用现有的计算机，加上适当设计的仪器硬件和应用软件LABVIEW构成了基于LABVIEW的智能温度测控仪表，使其既具有传统仪器的基本功能，又能让用户根据自己的需求变化随时定义，实现多种多样的应用要求。基于虚拟仪器的智能温度测控仪表不但灵活可变、功能强大，而且使用方便，便于技术升级更新，系统的使用维护费用极低，同时具有极高的可靠性，该系统通过单片机对现场的温度进行实时采集，并由开发的软