基于LabVIEW数据采集系统设计毕业设计论文Word文档下载推荐.docx

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姓名：

指导教师：

系主任：

2015年6月20日

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）

DesignofDataAcquisitionSystemBasedonLabVIEW

Abstract

Themeasurementandanalysisofthetemperatureparametersoftheindustrialandagriculturalproduction,themodernscientificresearchandthehightechdevelopment.Inmoderntimes,theelectronicmeasurementtechnologyisdevelopingtowardsthehighdegreeofintegration,lowpowerconsumption,programmingandthedirectionofdigital,traditionalpointertypetemperatureindicatoroftemperatureparametersofdigitalprocessingandsharing.

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。

ThisdesignintroducesakindofbasedonLabVIEWprogrammingsoftwaredataacquisitionsystemdesignscheme,theschemeusesthetemperaturesensorDS18B20astemperaturegatheringmediaprocessorSTC89C52asthecontrolchipofthetemperatureacquisitionmodule.providesaconvenientwayforthereali-zationoftheinstrumentprogramminganddataacquisitionsystem.ThroughtheLabVIEW,thesoftwareplatformofthedataacquisitionsystemisbuilt,thetemperaturedataisprocessedandthecorrespondingjudgmentismade.Thesystemdesignhasthepracticalvalue,indu-strialandagriculturalproduction,scienceandtechnologyresearch,publictransportationandactivityplaceandsoondomaintemperaturedatacollectionwork.

Afterthecompletionofthesystemdesignofperformancetest,showthatthesystemiscapabletowasmeasuredthattheenvironmenttocompletethereal-timedataacquisition,storage,signalanalysisandreal-timegraphicaldisplaywork,thesystemdesignissimple,goodversatility,portability,easyoperation,lowproductcanmeetpartofthemarketdemand.

KeywordsLabVIEW；

Temperature-Humiditysensor；

Temperature

sensor（DS18B20）

绪论

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。

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，不仅具备普通仪器的基本功能，而且拥有一些普通仪器不具有的功能；

在使用方面，虚拟仪器利用可视化的图形开发环境，建立直观、灵活、高效的虚拟仪器面板，可以有效地提高仪器使用效率[3]。

虚拟仪器是一种功能意义上的仪器，并不强调物理上的实现形式，在与传统仪器同台竞争方面，概括起来如下：

一、丰富和增加了传统仪器的功能，用户可以根据运用环境需要灵活的定义仪器，组合不同硬件资源构建多用途仪器；

二、突出了软件地位，虚拟仪器与硬件交互限制较小，与其他设备通讯连接方便，在模拟分析时虚拟仪器漂移现象可控，无需定期校准，标准化的总线通讯提高了测量精度、准确度；

三、开放的平台，虚拟仪器用户组建系统代码，可以自由方便仪器功能、面板的修改，为用户提供了宽范围的使用空间；

四、开放的工业对接标准，设计者利用虚拟仪器开放的工业标准实现设计、使用和管理的标准统一，生产维护和开发费用低，提高仪器市场竞争力和使用效率；

五、构建系统便捷，虚拟仪器既可以作为测试系统独立使用，也可以通过计算机网络组成分布式测试系统、远程测试、监控与故障诊断等，与软件结合使用降低了开发成本；

六、虚拟仪器可编程性，虚拟具有强大的图形用户界面（GUI），计算机可以实时、直接进行数据编辑，通过分析软件进行软件编程的修改、编辑，也可以利用计算机存储功能记录数据、分享数据等[4]。

1983年，Apple公司推出了世界上第一款图形界面的微型计算机Macintosh,标志着在计算机屏幕上模拟仪器成为可能[5]。

为了进一步提高测试系统，以杰夫•科多斯基为首的工程师们于1986年通过NI公司推出了基于苹果机环境下著名的图形化编程工具LabVIEW[6]。

LabVIEW软件采用图形化语言代替代码编程，将传统意义上的硬件设计和代码语法转化为软件流程和整体功能布局，大大简化了编程流程，提高了编程效能，以其独特生命力赢得工程技术人员支持。

随后，美国NI公司提出“软件就是仪器”，开辟了虚拟仪器新方向。

随着微软基于图形界面Windows的出现，LabVIE