虚拟仪器温度采集课设

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1、虚拟仪器课程设计题 目：温度采集系统设计学生姓名：张超学 号：0867112337专业：测控技术与仪器班 级：2008-1指导教师：肖俊生2011年 9月 27日摘要1引言2一、虚拟仪器21. 1虚拟仪器概述21. 2虚拟仪器的图形化开发平台21. 3虚拟仪器结构3二、总体设计方案32. 1硬件设计42. 2计算机温度检测器的软件设计4三、设计内容43.1数据的采集43.2温度监测软件设计53.3上下限报警63.4停止程序63.5温度显示前面板设计73.6运行程序7四、结束语9五、心得体会9参考文献10温度采集系统设计摘要：利用图形化可视虚拟仪器应用软件labview作为温度采集监测系统的开发

2、平台，通过数据采集卡与PC机构成一个功能强大的虚拟仪器，实现对温度的采集、显示、监测、报警等 功能。利用虚拟仪器技术不仅简化了系统硬件，软件实现也很方便，同时图形化的显示使结果更直观、准确，并给出了模拟的系统程序。关键词：温度、采集Using graphical virtual instrument software LabVIEW is applied as a temperature collection monitoring system development platform, the data acquisition card and PC mechanism into a pow

3、erful virtual instrument, to realize the collection of temperature, display, monitoring, alarm and other functions. Using the virtual instrument technology not only simplifies the system hardware, software is also very convenient, at the same time graphical display to make the result more intuitive,

4、 accurate, and gives the simulation program.Key words: temperature、 collection引言虚拟仪器是计算机技术和仪器测量技术相结合的产物，它充分利用计算机强 大的运算处理功能，突破了传统仪器在数据处理、显示、传输、存储等方面的限 制。本文利用虚拟仪器平台，通过编写Labview软件对温度进行测量，可以减少 硬件的重复开发，有利于系统的维护，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核心的硬件平台上，其功能由用户设计和定义， 具有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。虚拟仪器的

5、 实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式 表达输出检测结果；利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处 理；利用I /O接口设备完成信号的采集与调理，从而完成各种测试功能的一种 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虚拟仪器的图形化开发平台LabVIEW ( Laboratory V irtua l Instrument Engineeringworkbench)是 一种图形化的编程语言，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为 一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPI

6、B、VXI、RS- 232 和RS- 485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/ IP、A ct iveX等软件标准的库函数。LabV IEW是一个面向最终用户的工具，它 为用户提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径，使用它进行原理研究、 设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。LabV IEW的编程环境包 括两个面板：前面板(pane l )和框图。通过编制虚拟仪器的前面板来模拟真实仪表的面板，在程序前面板上，输入量被称为控制（Controls）,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，如旋钮、开关、图表、图形 等。每一个前面板都

7、对应着一段框图程序，框图程序用LabV IEW图形化编程语 言编写，可以把它理解成传统程序的源代码。框图程序由端口、节点、图框和连 线构成。其中端口被用来同程序前面板的控制和显示传递数据，节点被用来实现 函数和功能调用，图框被用来实现结构化程序控制命令，而连线代表程序执行过程中的数据流，定义了框图内的数据流动方向。1. 3虚拟仪器结构根据I/o接口硬件设备的不同，虚拟仪器可以分为多种类型，本文采用的是 基于串口的虚拟仪器测试系统，它以串行总线设备与计算机为仪器硬件平台组 成的虚拟仪器系统，其结构图如图1所示。传感器串口数据采集模块数据采集软面板应用程序LabVIEW 操作平台计算机图串行总线的

8、虚拟仪器结构一、二、总体设计方案该设计选择NI公司的LabVIEW完成、对虚拟仪器的软件编写。LabVIEW是 一套专为数据采集与仪器控制、数据分析和数据表达而设计的图形化编程软件， 将其与一般的数据采集以及仪器设备加以组合，就可以设计出虚拟仪器。计算机 温度检测仪总体上说是一个智能化的信号采集处理系统，在其结构上主要由完成 计算机内部温度信号采集、放大和预处理的前端硬件电路部分和完成数据采集。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核心，单片机数据采集系统主要 完成对温度信号进行数据采集，计算机主要完成温度信号的分析、显示和控制等功能。设计中采用Intel公司的89C51 单片机

9、完成数据采集，采用A D 5 7 4完成数据的A/D转换。图2为AD574与 89C51单片机的接口电路。2、2计算机温度检测器的软件设计系统的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能，计算机软件实现数据的分析和显示等功能。三、设计内容3.1数据的采集温度测量系统的结构框图如图1所示，采用光纤探头作为传感器，将测温现 场的辐射光线吸收并通过光纤进行传输。光纤末端接上Y型耦合器，将传输的 光信号分成两路，并且每一路都有一个窄带干涉滤光片，这样就可以近似得到两 路不同波长的光信号。然后再将光信号进行光电转换，并进行一定的信号调理操 作（例如放大，滤

10、波等）使信号方便于后续的采集、处理、分析。3.2温度监测软件设计本系统以labview8.5作为开发工具。现以仿真数据为例来讲述系统软件对 温度的监测、报警及显示功能。利用labview8.5编程使温度可以在华氏和摄氏之 间随时进行切换，同时对温度实时监测。当温度超过上限要求时会及时点亮报警 灯进行报警并显示每次采集过程中累加的报警次数，报警的上限值可以通过前面 板的输入控件改变其值。采集进度定义为每次采集100点。为了防止程序陷入死 循环每次采集之间的时间间隔为1000ms。开始采集后在整个采集过程中可以暂停采集以便随时对温度进行观察。其软件程序如图2所示。3.3上下限报警上限报警是为人身安

11、全考虑所特别设计，以便于人们能够做好添加衣物的准备。方便了人们的生活。程序如下:运行，从而就可以静态的现实当时的温度，其程序停止程序可以】设计如下度下限源氏3.4停止程序3.5温度显示前面板设计虚拟仪器前面板就像是仪器的操作和显示面板，各种参数的设置和数据的显 示都由前面板来完成。在前面板上只要点击鼠标就可以实现参数设置，就像是在 操作一台真正的仪器。系统的前面板如图3所示。3.6运行程序该系统在实时测温的同时还不停的监测并记录物体出现过的最高温度和最 低温度，这样可以更好的检测物体的状态，同时系统还具有预警和报警功能。当 物体的温度超出正常的范围但在允许温度范围内时，系统将给出预警信号；当温

12、 度超过允许范围时，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。该系统的用户界面如下图：为了更加清晰的了解数据的流向，以及传输的过程。然后单击高亮运行，后 面板如下图所示：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， 并且有很强的通用性，系统硬件可以设计成标准模块，搭建新系统时可直接利用， 软件可根据用户需求进行适当修改，整个系统可用于某些恶劣环境下的温度测 量，具有一定的推广价值。五、心得体会课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题， 锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训

13、练和考察过程.随着 科学技术发展的日新日异，lanview已经成为当今计算机应用中空前活跃的领 域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握 labview的开发技术是十分重要的。回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多， 的确，从选题到定稿，从理论到实践，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多 很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本 上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重 要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来， 从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立

14、思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做 的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处， 对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固通过这次课程设计之 后，一定把以前所学过的知识重新温故。参考文献1 王林泓.动态信号分析系统的研究D.重庆:重庆大学,2002.2 侯国屏等.LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计.北京:清华大学出版社,2005.3 葛亮等.虚拟心电监护系统设计.天津.仪器仪表用户，2008.2.4 张晓琳.一种新型信号控制模块设计D.成都：电子科技大学,2006.5 马明建.数据采集与接口技术.西安:西安交通大学出版

15、社,2005.6 曹玲芝.现代测试技术与虚拟仪器M .北京：北京航空航天大学出版社， 2004.7 杨乐平，李海涛，杨磊.LabV IEW程序设计与应用：第二版M.北京：电 子工业出版社，2004.8 张毅，周绍磊.虚拟仪器技术分析与应用M .北京：机械工业出版社，2004.9 宋士花，刘智民，刘胜，等.大功率NBI系统的PLC时序控制应用J.核 电子学与探测技术，2006, 2610 陈锡辉，张银鸿.LabVIEW8. 20程序设计M .北京：清华大学出版社， 2008.11 STONGN. Un iversal serial bus( USB ) to un iversal interface us ing programm ab le gate arrays ( FPGA) to m im ic tradit ional hardw are ( m il itary aircraft testing app lications ) AUTOTESTCON. IEEE System s Read inessT echnology Conference, 22 25, 2003: 386- 391.12 朴现磊，熊继军