
基于Labview的环境温度测试系统——开题报告.doc
6页北京联合大学毕业设计(论文)开题报告北京联合大学毕业设计(论文)开题报告题目: 基于 labview 的环境温度测试系统 专业: 指导教师: 学院: 学号: 班级: 姓名: 一、课题任务与目的一、课题任务与目的本设计利用 LabVIEW 在虚拟仪器平台上开发出一个温度采集系统, 以单片机为下位机,以 LabVIEW 软件作为上位机的虚拟仪器,具体要求如下:1、进行下位机的温度数据采集系统的设计,采用一片 STC89C52 作为微处理器,两片 DS18B20 进行温度测量和一片 MAX232 进行串口通信的电平转换以及附属电路的设计,可实现两路温度实时测量2、开发 PC 机的上位机软件,利用 NI 公司的 LabVIEW 作为软件平台,开发一套应用软件,包括前面板的设计、串口通信模块的设计、温度测量模块的设计、数据存储模块和数据回放模块的设计。
3、实现上下位机的串口通讯,可实现温度数据的上传以及对前端采集部分的控制与管理利用 LabVIEW 的串口通信模块实现与单片机的串口通信二、调研资料情况二、调研资料情况随着虚拟仪器技术在测控系统的广泛使用,测控技术走向软件化、图形化的趋势明显,虚拟仪器“以软代硬”的思想,在大大降低工程中硬件所占比重的同时,也大大降低了工程技术人员使用门槛.但在学习 LabVIEW 语言时存在的问题是供学习使用的硬件不多价格高的硬件是摆在每一位学虚拟仪器数据采集的学习者很难解决的矛盾,对于希望学习 LabVIEW 的广大工程技术人员而言,开发一种易学易用的成本低廉的智能仪表帮助学习虚拟仪器设计是很有意义的基于这种思想,在实验室设计了以单片机为下住机,以 LabVIEW软件作为上位机的虚拟仪器学习实验平台,该平台价格低.工程技术人员或学生可以通过该平台的学习,很快上手开发实际工程,因而本实验装置具有很强的实用价值温度是工农业生产的主要环境参数,对其进行适时准确的测量具有重要意义很多生产设备、热工装置及大型仓库等需要进行温度测量,但由于许多工作场合环境恶劣,不宜采取人工测量,因此,设计一种能够进行温度的自动检测系统具有较为广泛的应用价值。
根据温度传感器的性能特点和测试要求,利用虚拟仪器(Virtual Instruments,简称 VI)代替真实的仪器设备,基本不用投入仪器设备及硬件,设计出具有优越性价比的传感器特性测试系统本设计在 LabVIEW 虚拟仪器平台上开发出一个温度采集系统,利用LabVIEW 的良好界面对数据采集进行有效控制,在 LabVIEW 里实时显示数据但是 LabVIEW 开发的虚拟仪器通常都是建立在 LabVIEW 支持的价格昂贵的数据采集硬件之上的以单片机为核心的多点温度采集虽然硬件成本较低,但开发过程复杂,编程工作量大,周期长,效率低为提高系统的性价比,本课题以单片机为核心的最小系统作为前端的数据采集系统,通过串口与 PC 机进行连接,LabVIEW 软件自身有串口驱动程序,可以实现串口功能,将采集到的数据传送到 PC 机主系统,在 LabVIEW 环境下对数据进行处理与分析这样,既充分利用了 LabVIEW 的强大功能,又发挥了单片机快速及灵活的特点,降低了系统的开发成本,提高了效率参考文献:[1]刘君华.基于 LabVIEW 的虚拟仪器设计[M].北京:北京电子出版社,2003[2]袁渊,古军.虚拟仪器基础教程[M].成都:电子科技大学出版社,2000[3]杨乐平,李海涛,肖相生. LabVIEW 程序设计与应用[M].北京:北京电子工业出版社,2002[4]张凯. LabVIEW 虚拟仪器工程设计与开发[M].北京:国防工业出版社,2004[5]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2008[6]王吉鹏.微机原理与接口技术[M].北京:高等教育出版社,2001[7]何立民.单片机高级教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2000[8]刘君华,贾惠芹.虚拟仪器图形化编程语言 Labview 教程[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001[9]欧阳黎明.MATLAB 控制系统设计[M].北京:国防科技大学出版社,2001[10]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,2006[11]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,2008[12]李光军.实用接口技术[M].成都:电子科技大学出版社,1997[13] E.Pace;E.Burattini;U.Denni;M.A.Frani;A.Grilli;A.Marcelli;G.Papalino;A.Raco;A Monitor and Control System for the Synchrotron Radiation Beam Lines at DAφNE[A];Proceedings of International Conference on Computing in High Energy and Nuclear Physics[C];2001[14] S.Y.Chen;J.Cheng;J.H.Chen;;Labview's Application in Cyclic Examination of Power Supply[A];Conference Program and Abstract of the Second Asian Particle Accelerator Conference[C];2001[15] AkhileshJain;PRHannurkar;;PC Based RF Supervisory System for Indus-2 Accelerator[A];Conference Program and Abstract of the Second Asian Particle Accelerator Conference[C]; 2001三、初步设计方法与实施方案三、初步设计方法与实施方案1.开发工具:STC89C52 精简开发板、LabVIEW 集成开发环境、单片机C 语言。
本方案使用STC89C52精简开发板作为单片机最小系统,基于LabVIEW仿真软件来完成开发板包括STC89C52芯片及其外围的基本模块,外围模块包括:电源电路、时钟电路、复位电路等LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言,是一种程序开发环境,它利用虚拟仪器技术进行系统的模拟,是由美国国家仪器(NI)公司研制开发的传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序,而 LabVIEW则采用数据流编程方式,程序框图中节点之间的数据流向决定了 VI 及函数的执行顺序VI 指虚拟仪器,是 LabVIEW 的程序模块虚拟仪器使得用户根据自己的需要定义仪器功能,从而可以更好地组建自己的测试系统虚拟仪器的硬件、软件都具有开放性、模块化、可重复使用及互换性等特点因此,用户可以根据自己的需要灵活组建仪器,大大提高了使用效率,减少了投资,克服了传统一起的缺点LabVIEW 提供很多外观与传统仪器(如示波器、万用表)类似的控件,可用来方便地创建用户界面用户界面在 LabVIEW 中被称为前面板。
使用图标和连线,可以通过编程对前面板上的对象进行控制这就是图形化源代码,又称 G 代码LabVIEW 的图形化源代码在某种程度上类似于流程图,因此又被称作程序框图代码C 语言是国际上广泛流行的计算机语言,即可用来写系统文件,也可以用来写应用软件以前的操作系统等系统软件主要是用汇编语言编写的(包括UNIX 操作系统在内) 由于汇编语言以来于计算机硬件,程序的移植性都比较差为了提高可读性和可移植性,最好改用高级语言,但一般高级语言难以实现汇编语言的某些功能(汇编语言可以直接对硬件进行操作,例如对内存地址的操作、位操作等)而 C 语言是一种既具有一般高级语言特性,又具有低级语言特性的语言,集它们的优点于一身STC89C52 单片机是 MCS-51 系列单片机的派生产品,是由美国设计生产的一种低电压,高性能 CMOS 8 位单片机,40 个引脚,32 个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时 3 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口片内含 8k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256bytes 的随机存取数据存储器(RAM) ,可以按照常规方法进行编程,也可以编程。
在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准 8052 单片机完全兼容,DIP40 封装系列与8051 兼容均为 Pin-to-Pin,使用时容易掌握;高速(最高时钟频率 90MHZ) 、低功耗、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强,在系统、应用可编程(ISP、IAP) ,不占用用户资源2. 初步设计方法与实施方案系统硬件设计思路:该系统以一片 STC89C52 为核心的最小系统作为前端的数据采集系统,两片 DS18B20 进行温度测量,通过一片 MAX232 串口与 PC 机进行连接,LabVIEW 软件自身有串口驱动程序,可以实现串口功能,将采集到的数据传送到 PC 机主系统,在 LabVIEW 环境下对数据进行处理与分析总的系统结构框图如图 1 所示:STC89C52MAX232DS18B20 数字温度传感器PC 机DS18B20 数字温度传感器电源复位电路时钟电路图图 1 硬件系统结构框图硬件系统结构框图如图 1 所示,前端的温度测量及数据采集使用的是 DS18B20 数字温度传感器来实现的,它是美国 DALLAS 公司生产的,具有耐磨耐碰,体积小,使用方便,封装形式多样,适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。
DS18B20采用单总线专用技术,既可通过串行口线,也可通过其它 I/O 口线与微机接口,无须经过其它变换电路,直接输出被测温度值(9 位二进制数,含符号位) ,测温范围为-55℃-+125℃,测量分辨率为 0.0625℃,内含 64 位经过激光修正的只读存储器 ROM,适配各种单片机或系统机,用户可分别设定各路温度的上、下限,内含寄生电源串口通信模块的电平转换则使用 MAX232 芯片,它是专门为电脑的 RS-232 标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v 单电源供电,耗电 5mA,外接 4 个 1uF 电容该器件包含 2 个驱动器、2 个接收器和 1 个电压发生器电路提供 TIA/EIA-232-E 电平每个接收器将 TIA/EIA-232-E 电平输入转换为 5V TTL/CMOS这些接收器具有 1.3V 的典型门限值及 0.5V 的典型迟滞,而且可以接收正负 30V 的输入每个驱动器将 TTL/CMOS 电平输入转换为 TIA/EIA-232-E 电平 系统软件设计思路:此温度系统的软件设计主要分为两个部分:下位机单片机软件设计和上位机 LabVIEW 软件设计下位机程序用 C 语言编写,它主要完成对温度数据的读取以及同上位机的串口通讯。
分为几个程序模块:传感器温度控制程序、数据的读程序和写程序、数据存储及回放程序等开始初始化写入温度数据温度数据储存及回放读出温度数据结束图图 2 2 程序流程图程序流程图上位机使用的是 LabVIEW 虚拟仪器对数据进行分析和处理,主要分为几个部分,前面板的设计、串。












