基于 labview的光照度检测.doc

基于 labview的光照度检测光在生活中无处不在，因此对人类的生活以及生产活动都产生了各种各样的影响。如实验室中有的实验对光的强度有严格的要求，在某些工业化生产中也需要严格控制光的强度，因此光强的检测在生活中有着非常广泛的应用。我们由此设计了一套可以检测并显示光强的模型，可以实时感知光的强度，并记录数据，实现人机交互，方便实现光的自动化控制。一、系统方案（一） 设计流程通过传感器实时测量所处环境的光强度，然后将信号转换成电平信号输入单片机，单片机读取电压的变化将信号输入电脑，电脑通过labview读取信号并将信号显示的记录。（二） 模块选择1、 光照测量模块我们采用光敏电阻作为检测光强的传感器，基本特性及其主要参数其电阻会随着光强度的变化而变化，在光敏电阻两端的金属电极之间加上固定电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。 2、 信号转换采用mega16单片机片内的AD读取电压值，然后单片机将电压信号通过USB线传给电脑3、 信号显示与记录电脑上通过labview读取单片机传来的信号值，将其转换成光的强度大小并且实时显示出来，记录相应时间的光强度的变化。（三） 电路设计电路设计十分简单，给光敏电阻加上5V电压，然后直接与单片机相连，然后利用RS-232转接USB与电脑相连二、LabView程序设计1） 数据的获得： 采用VISA接口程序库，程序编写见图Figure 1。因为在LabView中没有将二进制字符串转化为数值的express控件，便编写了一个将二进制字符串调整为十六进制的子Vi。这样通过USB口边可以接收我们需要的数据。Figure 22） 数据显示部分： 采用了两种显示方式：一、直接用数值显示控件；二、用仪表显示数值。3） 数据提取部分： 并不是所有的情况下，都是有人盯着数据的，于是我们编写了一段数据记录的程序段，将数据存储到了excel表格中，程序如图Figure 3。这一部分花费的时间最长，本来只想将这一部分放入原先的vi程序中，结果有时间刷新的冲突，最后采用全局变量的方法，将数据用另一个程序来存储。Figure 44） 报警部分：将报警部分编成了一个子Vi的形式：5） 整体的程序框图：用于仪表显示的数据是经过采样八次求取平均值的方法。6） 整体界面的设计： 采用了最常规的设计方法，只是将颜色给修改了一下，调节的相对匀称一点。采用了双界面的形式：选项卡1用来设置参数；选项卡二用来显示工作状态，以及我们所观察的对象。三、总结最终的测试结果我们都基本满意，可以较准确感知当前光强度的变化，而且可生成excel文件记录数据，方便查询利用。本模型虽然精度没有那么高，只能给出光照强度的相对变化，但是总体结构十分简单，采用的元器件也都很普通，因此成本十分低廉，便于推广利用，为节约生产成本提供了一个简单的选择。附录：单片机程序的设计：因为项目主要用的是LabView，所以单片机用到的知识并不是很多。主要是Usart总线和AD转化两个部分。程序内容如下：/*File name: 实时测量Chip type : ATmega16LProgram type : ApplicationClock frequency : 4.000000 MHzMemory model : SmallExternal SRAM size : 0Data Stack size : 256*/#include #include #define BAUD 9600 /波特率采用9600bps#define CRYSTAL 4000000/系统时钟4MHz/计算和定义波特率设置参数#define BAUD_SETTING (unsigned int)(unsigned long)CRYSTAL/(16*(unsigned long)BAUD)-1)#define BAUD_H (unsigned char)(BAUD_SETTING8)#define BAUD_L (unsigned char)(BAUD_SETTING)/ USART控制和状态寄存器的标志位定义#define RXC 7 / UCSRA位定义#define TXC 6#define UDRE 5#define FE 4#define DOR 3#define PE 2#define U2X 1#define MPCM 0#define RXCIE 7 / UCSRB位定义#define TXCIE 6#define UDRIE 5#define RXEN 4#define TXEN 3#define UCSZ2 2#define RXB8 1#define TXB8 0#define URSEL 7 / UCSRC位定义#define UMSEL 6#define UPM1 5#define UPM0 4#define USBS 3#define UCSZ1 2#define UCSZ0 1#define UCPOL 0 #define FRAMING_ERROR (1FE)#define PARITY_ERROR (1PE)#define DATA_OVERRUN (1DOR)#define DATA_REGISTER_EMPTY (1UDRE) float data_average100; / Timer 0 比较匹配中断服务interrupt TIM0_COMP void timer0_comp_isr(void) void USART_Transmit(char data)while (!(UCSRA & DATA_REGISTER_EMPTY); / 等待发送寄存器空 UDR = data; / 发送数据 / ADC 转换完成中断服务interrupt ADC_INT void adc_isr(void) static float v_value=0; unsigned char temp; static int i; v_value+= ADCW/1024.0*5.0; i+; if(i=500) v_value/=500; temp=(unsigned char)(v_value*50); USART_Transmit(temp); temp=0; i=0; v_value=0 ; void main( void ) PORTD = 0x03; / TXD(PD1)输出 DDRD = 0x02; / RXD(PD0)输入,上拉有效 DDRA=0x00; PORTA=0x00; UCSRA = 0x00; / USART初始化 UCSRB = (1TXEN); /发送允许 /UCSRB = 0x98； UCSRC = (1URSEL)|(1UCSZ1)|(1UCSZ0); / 8 Data, 1 Stop, No Parity /UCSRC = 0x86; UBRRH = BAUD_H; / 设置波特率 UBRRL = BAUD_L; / T/C0 初始化TCCR0=0x0B; / 内部时钟，64分频（4M/64=62.5KHz），CTC模式TCNT0=0x00; OCR0=0x7C; / OCR0 = 0x7C(124),(124+1)/62.5=2msTIMSK=0x02; / 允许T/C0比较中断 / ADC 初始化