基于LabVIEW和单片机的虚拟温度检测系统设计（可编辑）.doc

基于LabVIEW和单片机的虚拟温度检测系统设计 1 引 言 11 设计背景 随着计算机技术尤其是单片微型机技术的发展人们已越来越多地采用单片机来对一些工业控制系统中如温度流量和压力等参数进行检测和控制PC机具有强大的监控和管理功能而单片机则具有快速及灵活的控制特点通过PC机的RS-232串行接口与外部设备进行通信是许多测控系统中常用的一种通信解决方案LabVIEW是一个划时代的图形化编程系统应用于数据采集与控制信号分析等方面它为不熟悉文本语言编程的专业科技工作者在测控领域建立计算机仪器系统虚拟仪器提供了一个便捷轻松的图形化设计环境由于其灵活简单易用开发效率高等特点正逐渐成为科技工作者进行仪器应用与开发的得力工具数据采集是开发过程中一个重要的环节采用以8位单片机STC89C51作为前端数据采集通过串口进行与LabVIEW的数据通讯就可实现低成本灵活方便接口简单的数据采集系统[1]这对于许多信号频率不是太高的场合此方案无疑非常便利本文所介绍的就是这样一种利用LabVIEW 对STC89C51的数据进行分析处理并通过串口实现二者之间的数据交换经济实用的数据采集 com 温度的研究背景 传统靠人工控制的温度湿度液位等信号的测压、力控系统外围电路比较复杂测量精度较低分辨力不高需进行温度校准 非线性校准温度补偿传感器标定等 且它们的体积较大使用不够方便更重要的是参数的设定需要有其它仪表的参与外界设备多成本高因而越来越适应不了社会的要求在对多类型多通道信号同时进行检测和控制中传统的测控系统能力有限如何将计算机与各种设施设备结合简化人工操作并实现自动控制满足社会的需求成为一个很迫切的问题温度检测是现代检测技术的重要组成部分在保证产品质量节约能源和安全生产等方面起着关键的作用由单片集成电路构成的温度传感器的种类越来越多测量的精度越来越高响应时间越来越短因其使用方便无需变换电路等特点已经得到了广泛的应用随着社会的发展科技的进步以及人们生活水平的逐步提高各种方便于生产的自动控制系统开始进入了人们的生活以单片机为核心的温度采集系统就是其中之一同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员它实用性强功能齐全技术先进使人们相信这是科技进步的成果温度是工业控制中主要的被控参数之一特别是在冶金化工建材食品机械石油等工业中具有举足重轻的作用[2]随着电子技术和微型计算机的迅速发展微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用单片机具有处理能强运行速度快功耗低等优点应用在温度测量与控制方面控制简单方便测量范围广精度较高 com 国内外发展现状 虚拟仪器技术是仪器技术和计算机技术深层次相结合的产物从20世纪80年代虚拟仪器逐渐为工业界和学术界所认可经过了近20年的发展它已经成为21世纪测试技术和仪器技术发展的主要发现所谓虚拟仪器 Virtuallnstrument简称Ⅵ 就是用户在通用计算机平台上根据需求定义和设计仪器的测试功能使得使用者在操作这台计算机时就像是在操作一台他自己设计的测试仪器一样虚拟仪器概念的出现打破了传统仪器由厂家定义用户无法改变的工作模式使得用户可以根据自己的需求设计自己的仪器系统在测试系统和仪器设计中尽量用软件代替硬件充分利用计算机技术宋实现和扩展传统测试系统与仪器的功能软件就是仪器是虚拟仪器概念最简单也是最本质的表述[3] VI技术的发展和应用源于1986年美国NI公司设计的LABVIEW这是一种基于图像的开发调试和程序的集成开发环境实现了VI的概念它的出现使用户可以自己定义仪器灵活地设计仪器系统满足多样化的实际需求随着虚拟仪器技术软件开发平台及硬件的发展基于虚拟仪器的测试系统开发周期缩短费用降低测试速度准确度及可复用性提高且更便于维护和扩展 目前国内外这种软件主要有美国DSP公司的DADISP软件和以实验后数据处理分析和表示见长的美国NI公司的系列虚拟仪器开发平台美国UATECH公司的DASLab软件包和惠普公司的VEE软件平台它们都是可以搭建虚拟测试系统的软件平台以图形化编程和界面灵活见长华中理工大学的VI98虚拟仪器系统和哈尔滨工业大学的仪器王以虚拟的单个仪器或仪器库见长其中美国NI公司的LabVIEW软件功能最为完善LabVIEW软件以简单直观的图形化编程方式强大的图形显示和数据处理能力见长运行速度快开发周期短界面灵活是其又一大优势所以基于LabVIEW的虚拟仪器应用相当广泛 虚拟仪器作为新兴的仪器仪表用户可以定义其结果和功能构建灵活转变容易因此它在各个领域都得到广泛的应用国内单位和院校正加紧步伐研究和开发自己的虚拟仪器系统中国国防科技大学进行了虚拟数字示波器的设计研究其结果与HP公司的双通道台式数字存储示波器HP54603B相比增加了频域分析测试结果和波形直接打印