基于labview的温度采集系统设计.doc

基于LabVIEW 温度采集系统设计

摘要：用ATmega16 单片机对温度数据进行处理，然后经过串口和数据采集卡上传到上位机，再利用虚拟仪器软件 LabVIEW 作为温度采集监测系统开发平台，实现对温度采集、显示、监测、报警等功效。利用图形化虚拟仪器技术不但简化了系统硬件，软件实现也很方便，同时图形化显示使结果更直观、准确，并给出了模拟系统程序。

关键词：LabVIEW 、虚拟仪器、温度、采集引言
虚拟仪器是计算机技术和仪器测量技术相结合产物，它充分利用计算机强大运算处理功效，
突破了传统仪器在数据处理、显示、传输、存放等方面限制。本文利用虚拟仪器平台，经过编写 LabVIEW 软件对温度进行测量，能够降低硬件重复开发，有利于系统维护，也便于系统软件升级。
一、虚拟仪器
1. 1虚拟仪器概述
虚拟仪器是在以计算机为关键硬件平台上，其功效由用户设计和定义，具备虚拟面板，其测试功效由测试软件实现一个计算机仪器系统。虚拟仪器实质是利用计算机显示器显示功效来模拟传统仪器控制面板，以多个形式表示输出检测结果；利用计算机强大软件功效实现信号数据运算、分析和处理；利用I /O 接口设备完成信号采集与调理，从而完成各种测试功效一个计算机仪器系统。使用者用鼠标或键盘操作虚拟面板，就如同使用一台专用测量仪器一样 。
1. 2虚拟仪器图形化开发平台
LabVIEW 是一个图形化编程语言，它广泛地被工业界、学术界和研究试验室所接收，视为一个标准数据采集和仪器控制软件。LabVIEW 集成了与满足GPIB、VXI、RS- 232和RS- 485协议硬件及数据采集卡通讯全部功效。它还内置了便于应用TCP/ IP、A ct iveX 等软件标准库函数。LabVIEW 编程环境包含两个面板：前面板和程序框图面板。经过编制虚拟仪器前面板来模拟真实仪表面板，在程序前面板上，输入量被称为控制，输出量被称为显是控制和显示是以各种图标形式出现在前面板上。框图程序用 LabVIEW 图形化编程语言编写，能够把它了解成传统程序源代码。框图程序由端口、节点、图框和连线组成。其中端口用来同程序前面板控制和显示传递数据，节点用来实现函数和功效调用，图框用来实现结构化程序控制命令。
1. 3 虚拟仪器结构
依照I/O接口硬件设备不一样，虚拟仪器能够分为多个类型，本文采取是基于串口虚拟仪
器测试系统，它以串行总线设备与计算机为仪器硬件平台组成虚拟仪器系统，其结构图如图 1.1 所表示。

图1.1串行总线虚拟仪器结构二、总体设计方案
该设计选择LabVIEW 来完成对软件编写。LabVIEW 是一套专为数据采集与仪器控制数据分析和数据表示而设计图形化编程软件，将其与通常数据采集以及仪器设备加以组合，就能够设计出虚拟仪器。计算机温度检测仪是一个智能化信号采集处理系统，其结构上主要由温度信号采集、放大和预处理硬件电路和数据软件处理、显示等组成。温度采集系统总体框图如图2.1所表示。

图2.1 温度采集系统总体框图
2、1 硬件设计
该设计是以计算机和单片机数据采集系统为关键，单片机利用ATmega16 完成对温度信号进行
数据采集，计算机用LabVIEW 完成温度信号分析、显示和控制等功效。
2、2 计算机温度检测器软件设计
系统软件设计分为单片机软件设计和计算机软件设计两个部分。单片机软件实现数据采集和
数据传输功效，计算机软件实现数据分析和显示等功效。
三、设计内容
3.1数据采集
温度测量系统采取光纤探头作为传感器，将测温现场辐射光线吸收并经过光纤进行传输。光纤末端接上Y 型耦合器，将传输光信号分成两路，而且每一路都有一个窄带干涉滤光片，这么就能够近似得到两路不一样波长光信号。然后再将光信号进行光电转换，并进行一定信号调理操作
(比如放大，滤波等)使信号方便于后续采集、处理、分析。
3.2 温度监测软件设计
本系统以LabVIEW 作为开发工具。现以仿真数据为例来讲述系统软件对温度监测、报警及显示功效。利用LabVIEW 编程使温度能够在华氏和摄氏之间随时进行切换，同时对温度实时监测。当温度超出上限时会及时点亮报警灯进行报警并显示每次采集过程中累加报警次数，报警上限值能够经过前面板输入控件改变其值。采集进度定义为每次采集100 点。为了预防程序陷入死循环每次采集之间时间间隔为1000ms。开始采集后在整个采集过程中能够暂停采集方便随时对温度进行观察。其软件程序如图3.2所表示。
图3.2 LabVIEW 程序图
3.3上下限报警
上限报警是为人身安全考虑所尤其设计，方便于人们能够做好添加衣物准备。方便了人们生活。温度上限报警程序如图3.3.1：

图3.3.1 温度上限报警程序温度下限报警如图3.3.2：

图3.3.2温度下限报警
3.4停顿程序
停顿程序能够是系统暂停运行，从而就能够静态现实当初温度，其程序设计如图3.4：

图3.4 系统暂停/运行程序
3.5温度显示前面板设计
虚拟仪器前面板就像是仪器操作和显示面板，各种参数设置和数据显示都由前面板来完成。在前面板上只关键点击鼠标就能够实现参数设置，就像是在操作一台真正仪器。系统前面板如图3.5所表示。

图3.5系统前面板
3.6运行程序
该系统在实时测温同时还不停监测并统计物体出现过最高温度和最低温度，这么能够愈加好检测物体状态，同时系统还具备预警和报警功效。当物体温度超出正常范围但在允许温度范围内时，系统将给出预警信号；当温度超出允许范围时，系统直接报警。按照以上程序连接和设置好个参数，单机运行，开始采集，然后单机前面板暂停按钮。该系统用户界面以下列图3.6：
图3.6 系统前面板运行界面四、结束语
本文基于虚拟仪器技术进行温度测量系统设计，系统结构简单，易于维护，而且有很强通用
性，系统硬件能够设计成标准模块，搭建新系统时可直接利用，软件可依照用户需求进行适当修改，整个系统可用于一些恶劣环境下温度测量，具备一定推广价值。
此次设计，从理论到实践，学到很多东西，同时不但能够巩固了以前所学过知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过知识。经过这次课程设计使我知道了理论与实际相结合是很主要，只有理论知识是远远不够，只有把所学理论知识与实践相结合起来，从实践中得出结论，才能真正为社会服务，从而提升自己实际动手能力和独立思索能力。

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