基于labview的温度检测系统(杨凤鸣).doc

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沈阳理工大学应用技术学院

毕业设计（论文）

题目：

基于LabVIEW的温度检测系统

系别：

信息与控制学院

专业：

测控技术与仪器

学生姓名：

杨凤鸣

指导教师：

耿欣

年月日

V

摘要

随着测控技术的不断发展，测控技术正向着自动化，智能化，数字化和网络化的方向发展。

美国NI公司的提出了“软件就是仪器”的概念，于是LabVIEW应运而生。

检测在当今社会的许多工业中不和或缺，有些环境恶劣的地方更是离不开远程的检测系统。

本设计就解决了有些重工业、制药业等行业中的有些场所间内不适合人进入时，还需要进行温度检测的问题。

本设计有两个方面，上位机是在PC平台上运用LabVIEW软件开发检测界面，并且直观的观察温度变化曲线，根据需要还可以以Excel表格的形式，保存检测的历史数据，根据实时采集的温度数据和设定值比较，提示温度报警；下位机是通过单片机89E52读取温度数据，通过RS-232转USB接口，动如上位机中进行分析处理。

LabVIEW的通信模块NI-VISA在V3.0版本之后开始支持USB串口，使下位机与LabVIEW通信时可以不通过数据采集卡接收下位机的监测数据，使LabVIEW的灵活性和实用性更好，节约了硬件部分的成本。

关键词：

LabVIEW；接口技术；单片机；温度

Abstract

Withthecontinuousdevelopmentofmeasurementandcontroltechnology,anditstechnologyistowardautomation,intelligent,digitalandnetworkdevelopment.ThecompanyputforwardtheNI"softwareisinstrument"concept,soLabVIEWarisesatthehistoricmoment.

Detectionintoday'ssocietyinmanyoftheindustrywithorlackof,someenvironmentalbadplaceisalsocannotgetawayfromremotedetectionsystem.

Thisdesignissolvedsomeheavyindustry,pharmaceuticalindustry,etcinbetweensomeofplaceisnotfitforhumanin,stillneedtotemperaturedetectionproblem.Thisdesignhastwosides,thePCisinthePCplatformusingtheLabVIEWsoftwaredevelopmenttestinginterface,andintuitiveobservetemperaturecurve,accordingtoneedtoalsocanbeintheformofformtoExcel,savedetectionofhistoricaldata,accordingtothereal-timedataacquisitiondataandthetemperatureofthesetvaluecomparison,tiptemperaturealarm;Themachineisthroughasinglechipcomputer89E52readtemperaturedata,throughtheRS-232turnUSBinterface,moveasamachineforanalysis.

ThisdesignisusedtoRS232seriallineUSBforPCandamachineunderthecommunication.ThecommunicationmoduleLabVIEWNI-VISAinV3.0versionbeganaftersupportUSBserialports,makethenextplacemachineandcannotthroughLabVIEWcommunicationdataacquisitioncardtakesamachineunderthemonitoringdata,maketheflexibilityandpracticalbetterLabVIEW,savethehardwarepartofthecost.

Keywords:

LabVIEW;Interfacetechnology;MCU;temperature

目录

摘要 I

Abstract II

1绪论 1

1.1课题的研究目的及意义 1

1.2课题的国内外研究现状 2

1.3课题研究的主要内容 3

2虚拟仪器概述 4

2.1虚拟仪器的概念 4

2.2虚拟仪器的主要特点 4

2.3虚拟仪器的体系结构 5

2.3.1虚拟仪器的硬件构成 5

2.3.2虚拟仪器的软件构成 7

2.4LabVIEW的概述 7

2.5LabviEW的应用现状 9

2.6本章小结 10

3总体设计 11

3.1系统实现的功能 11

3.2总体设计方案 11

3.3本章小结 12

4上位机LabVIEW的程序设计 13

4.1USB接口设计 13

4.2USB系统的结构 14

4.2.1USB系统概述 14

4.2.2USB主机 15

4.2.3USB设备 15

4.3NI-VISA概述 16

4.3.1N1-VISA简介 16

4.3.3与Nl-VISA相配合的LabVIEW模板中VI子节点 16

4.3.4USB设备读写的操作次序 17

4.4LabVIEW2010中串口的配置 17

4.5上位机LabVIEW程序的前面板和程序框图 18

4.5.1数据处理 18

4.5.2LabVIEW的前面板和各个部分的功能 19

4.5.3LabVIEW的程序框图和各个部分的功能 21

4.6本章小结 22

5下位机硬件和程序设计 23

5.1温度测控仪表的硬件组成 23

5.2单片机 23

5.2.1MPC89E52AE单片机应用 23

5.2.2MPC89E52AE单片机的主要特点 24

4.3MAX232电平转换芯片 25

5.3.2MAX232电平转换芯片应用 25

5.3.2MAX232电平转换芯片的引脚介绍 25

5.3.3MAX232电平转换芯片的主要特点 26

5.4DS18B20温度传感器 26

5.4.1DS18B20温度传感器应用 26

5.4.2DS18B20的主要特性 27

5.5单片机程序的编写 27

5.5.1Keil编译器软件应用 27

5.5.2下位机程序设计 28

6整体调试 30

6.1LabVIEW上位机程序调试 30

6.1.1找出语法错误 30

6.1.2设置执行程序高亮 30

6.1.3断点与单步执行 31

6.1.4探针 31

6.2下位机调试 32

6.2.1下位机硬件检测调试 32

总结 33

致谢 34

参考文献 35

附录A英文原文 36

附录B汉语翻译 39

附录C电路图 42

附录D下位机C语言程序 43

沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文

1绪论

1.1课题的研究目的及意义

温度是工业生产和科学研究实验中的一个非常重要的参数，物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关，许多生产过程都是在一定的温度范围内进行的，需要测量温度的场合极其广泛。

目前的温度测量系统一般使用的都是传统仪器，传统仪器的功能都是通过硬件或者固化的软件来实现的。

这种框架结构决定了它只能由仪器厂家来定义、制造，而且功能和规格一般都是固定的，用户无法随意改变其结构和功能。

随着科学技术的进步，计算机技术的飞速发展，传统仪器己经不能适应现代监测系统的要求，美国国家仪器公司（简称NI）率先提出虚拟仪器（VirtualInstrumentation）的概念，它彻底打破了传统仪器由厂家定义生产，用户无法改变的模式，从而使测控仪器发生了一场巨大的变革。

20世纪90年代初在我国兴起对虚拟仪器的开发和应用，现在已进入航空、航天、通信、医疗、电力、石油勘探、铁路等行业，并得到了广泛的应用，未来市场潜力巨大。

虚拟仪器是当前测控领域的技术热点，它代表了未来仪器技术的发展方向。

虚拟仪器是通过应用程序将通用计算机与功能模块硬件结合在一起的一种全新的测控仪器系统。

用户通过显示器友好的图形界面操作计算机，完成对被测量的数据采集、分析、处理、显示、存储等整套测试工作，如同操作一台自行定义与设计的专用传统仪器一样。

虚拟仪器与传统仪器比较，它具有所需的硬件较少、购置费用低、可重复利用；仪器的关键在软件、可自行定义、技术更新非常快、开发与维护费用较低、系统开放、方便与外设、网络连接等一系列的优点。

因此虚拟仪器技术备受各国关注，近十年来，虚拟仪器在国际上发展非常迅速，在发达国家应用已经十分普及，被广泛应用于测量、监控、电信及教育等各个领域，目前正朝着总线与驱动程序标准化；硬、软件模块化，硬件模块即插即用；软件编程平台图形化、通用化、智能化和网络化方向发展。

目前，电子测量仪器发展中出现的虚拟仪器概念己经逐步被很多领域所接受，对实现柔性的测控系统具有明显的推动作用。

利用现有的计算机，加上适当的仪器硬件和应用软件（如LabVIEW）构成虚拟仪器，使其既具有传统仪器的基本功能，又能让用户根据自己的需求变化随时定义，实现多种多样的应用要求。

虚拟仪器不但灵活可变、功能强大，而且使用简单方便，便于技术升级更新，系统的使用和维护费用极低，同时具有极高的可靠性。

1.2课题的国内外研究现状

虚拟仪器目前在国外发展得非常快，以美国国家仪器公司（NI公司）为代表的一些厂商己经在市场上推出了基于虚拟仪器技术而设计的商品化仪器产品。

在美国虚拟仪器及其图形编程语言，己经作为各大学理工科学生的一门必修课。

美国斯坦福大学的机械工程系要求三、四年级的学生在做实验时应用虚拟仪器进行数据采集和实验控制。

近年来，世界各国的虚拟仪器公司开发了许多虚拟仪器开发平台软件，以便使用者利用这些公司提供的开发平台软件组建适合自己的虚拟仪器或测试系统，并编制测试软件。

最早和最具影响力的开发软件，是NI公司的LabVIEW和Labwindows/CVI。

LabVIEW采用的是图形化编程方案，是非常实用的开发软件；Labwindows/CVI是为熟悉C语言的开发人员设计的、在Windows环境下的标准ANSIC开发软件。

除了上述的几种开发软件之