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1、毕 业 设 计 题 目： 基于LabVIEW数据采集系统设计 I基于LabVIEW数据采集系统设计摘 要工农业生产、现代科学研究及高新技术开发离不开温度参数的测量与分析。现代电子检测技术正朝着高集成度、低功耗、可编程以及数字化的方向发展，传统指针式仪器仪表不能进行温度参数数字化处理与分享。本设计介绍了一种基于LabVIEW编程软件数据采集系统设计方案，该方案采用了DS18B20温度传感器作为温度采集介质，处理器STC89C52作为温度采集模块的控制芯片。LabVIEW是一种图像化的编程语言，在数据采集和仪器控制上得到了学术界、工业界认可，为实现仪器编程和数据采集系统提供了方便的途径。设计中通过
2、LabVIEW构建数据采集系统软件平台，将采集的温度数据进行处理并对处理结果进行相应判断。系统设计具有实用价值，可以完成医疗卫生、工农业生产、科学技术研究、公共交通和活动场所等领域的温度数据采集工作。系统设计完成后进行了性能测试，表明该系统能够对被测环境完成实时数据采集，存储、信号分析和实时图形显示等工作，系统设计简单、通用性好、可移植、易于操作、成品低可满足一部分市场需求。关键词 LabVIEW；温湿度传感器（DHT11）；温度传感（DS18B20） IDesign of Data Acquisition System Based on LabVIEWAbstract The measure
3、ment and analysis of the temperature parameters of the industrial and agricultural production, the modern scientific research and the hightech development. In modern times, the electronic measurement technology is developing towards the high degree of integration, low power consumption, programming
4、and the direction of digital, traditional pointer type temperature indicator of temperature parameters of digital processing and sharing.本设计介绍了一种基于LABVIEW编程软件数据采集系统设计方案，该方案采用了DS18B20温度传感器作为温度采集介质，处理器STC89C52作为温度采集模块的控制芯片。LABVIEW是一种图像化的编程语言，在数据采集和仪器控制上得到了学术界、工业界认可，为实现仪器编程和数据采集系统提供了方便的途径。设计中通过LABVIEW构
5、建数据采集系统软件平台，将采集的温度数据进行处理并对处理结果进行相应判断。系统设计具有实用价值，可以完成医疗卫生、工农业生产、科学技术研究、公共交通和活动场所等领域的温度数据采集工作。 This design introduces a kind of based on LabVIEW programmingsoftware data acquisition system design scheme, the scheme uses the temperature sensor DS18B20 as temperature gathering media processor STC89C52 a
6、s the control chip of the temperature acquisition module. provides a convenient way for the reali-zation of the instrument programming and data acquisition system. Through the LabVIEW, the software platform of the data acquisition system is built, the temperature data is processed and the correspond
7、ing judgment is made. The system design has the practical value, indu-strial and agricultural production, science and technology research, public transportation and activity place and so on domain temperature data collection work.系统设计完成后进行了性能测试，表明该系统能够对被测环境完成实时数据采集，存储、信号分析和实时图形显示等工作，系统设计简单、通用性好、可移植、
8、易于操作、成品低可满足一部分市场需求。After the completion of the system design of performance test, show that the system is capable to was measured that the environment to complete the real-time data acquisition, storage, signal analysis and real-time graphical display work, the system design is simple, good versatil
9、ity, portability, easy operation, low product can meet part of the market demand.Keywords LabVIEW；Temperature-Humidity sensor；Temperature sensor(DS18B20)II目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题研究背景11.2 虚拟仪器介绍21.3 虚拟仪器技术发展现状31.3.1 国外发展情况31.3.2 国内发展情况41.4 本文主要研究内容5第2章 系统方案设计62.1 设计任务62.2 方案选择62.2.1 DS18B20介绍7
10、2.2.2 DHT11介绍72.2.3 XPT2046介绍82.3 方案确定92.3.1 DS18B20测温原理92.3.2 测试参数分析102.4 本章小结11第3章 数据采集系统硬件设计123.1 A/D和D/A模块设计123.2 串口通讯133.3 单片机最小系统介绍143.3.1 数据采集系统主要电路153.3.2 DS18B20与单片机接口电路163.3.3 振荡与复位电路163.3.4 主电路图163.4 本章小结17第4章 采集系统软件设计184.1 虚拟仪器开发软件184.2 下位机程序设计194.2.1 初始化程序194.2.2 读写时序函数214.2.3 温度采集模块程序2
11、14.3 上位机程序设计224.3.1 前面板主页界面224.3.2 前面板实时数据测控234.3.3 前面板历史记录234.3.4 用户登录界面程序框图234.3.5 串口通讯程序框图244.3.6 温度显示和波形显示模块244.4 本章小结25第5章 数据采集系统调试265.1 系统调试265.2 系统评估升级285.3 本章小结28结论29致谢30参考文献31附录32IV第1章 绪论1.1 课题研究背景 电压、电流作为控制系统中基本物理量，是数字控制系统得以实现的前提。温度数据无处不在存在于周围环境，温度实时变化对我们生活、生产产生重要影响。在工业生产过程中，温度波动影响产品品质，甚至会
12、导致产品报废，在能源和生物领域，温度不稳定会造成能源供应系统受阻，生物产品不达标等。在生活中，温度的显著变化超出人的适应范围导致身体不适，容易引发感冒、中暑等症状。因此，温度数据采集作为系统采集参数具有现实意义。在社会生产环境中，生产系统内部与外界的热传递总会以各种方式进行热量交换，系统内部热源的干扰也是变化莫测。为了促使生产系统与外界的热能量交换尽可能的符合生产工艺要求，就需要采取控制技术来实现生产系统内部温度处于一个相对稳定理想值。根据热力学第二定律，两个温度相同的系统之间可以通过一定控制技术达到热平衡的，利用与目标系统温度同步的隔离层，实现目标系统与外界进行热隔离1。另外，在大部分温度控
13、制系统环境中，增温要比降温实现方法简单。因此，对温度的控制精度要求比较高的情况下，禁止出现温度过冲现象，即不应许实际温度超过控制的目标温度，特别是隔热效果较好的系统环境，温度一旦出现过冲，将难以迅速实现温度下降。因此，温度参数实时检测具有实用价值，便于温度超出正常范围内进行相应的温度补偿。从第一台计算机出现至今应有60年历史，计算机应用由最初的国防事业蔓延至各行各业，加上电子技术、软件技术、网络技术和现代测量技术的发展，为现代测量技术发展提供了技术保障。在上世纪90年代，由美国NI公司提出了新概念虚拟仪器，标志着测量技术向一个新的方向转变。虚拟仪器提出的主要思想是利用模块化硬件设计，结合软件完
14、成各种测试、测量和自动化应用。具体到测量技术上是指在通用的计算机平台上设计测试系统，用户操作这台计算机就可以对被测环境完成测试任务。传统仪器由仪器设备生产厂商根据市场需求开发出满足用户需求的专用仪器，具有输入输出接口和仪器控制面板，该仪器呈现给用户的表现为功能单一，测试环境封闭。传统意义上的仪器一般都由数据采集、数据分析、数据处理、人机交互和显示等几个基本部分组成，如果测试环境、测试物理量等发生变更则需要进行仪器整体变更设计，增加了产品成本。然而，虚拟仪器只需在必要的数据采集硬件和通用计算机支持下，通过软件设计实现仪器的全部功能变更。与传统仪器相比，虚拟仪器除了在性能、易用性、用户可定制性等方
15、面具有更多优点外，在工程应用和社会经济效益方面也独树一帜。例如一些技术水平不高，经济实力弱的公司在进行产品分析时，对于购置高档台式仪器如数字示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪等仪器表现出一定压力。而采用虚拟仪器技术仅需采购必要的通用数据采集硬件来完成自己的仪器系统设计。用户可以植入系统算法应用于虚拟仪器，提供传统台式仪器不具备的功能，而且完全可以通过软件配置实现多功能集成于一体的仪器系统。1.2 虚拟仪器介绍虚拟仪器的概念由美国仪器公司提出，在计算机基础上通过增加相关硬件和软件构成，具有可视化界面的仪器，利用高性能的模块化硬件设计，结合功能高效的软件来完成数据采集与控制、数据处理与分析、数据显示等物理功能。虚拟仪器脱胎于数字存储示波器，于1986年正式推出编程环境LabVIEW，标志虚拟仪器基本成型2。微机及数字信号处理器运算速度提升实现了实时控制要求，利用通用计算机来管理仪器、组建仪器系统，进而完成传统仪器需要实现的功能。在机构和功能上，虚拟仪器利用现代计算机技术，配置现代裁剪硬件和专用软件
