基于LabVIEW和DS18B20的多点温度测量系统下位机部分.docx

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基于LabVIEW和DS18B20的多点温度测量系统下位机部分

基于LabVIEW和DS18B20的多点温度测量系统—下位机部分

摘要

温度检测在各种不同类型的环境中有着广泛的应用，但目前多数温度测量的管理水平仍停留在人工观测、记录数据、人工控制的较低水平，往往无法做到实时自动控制，离无人值守的自动化水平还有较大差距。

而且在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。

为此，针对温度控制的发展现状和事实，设计一套基于LabVIEW和DS18B20的多点温度测量系统。

LabVIEW和DS18B20作为虚拟仪器和数字式传感器的代表，它们自身所具有的优良性能很好的解决了传统测温存在的问题。

在本设计中，设计内容为系统的下位机部分。

下位机以AT89C52单片机为控制核心，实现的功能为控制DS18B20数字式传感器对温度进行多点测量，测量的结果通过LCD1602液晶显示器进行输出显示，对超出设置范围的温度测量结果通过蜂鸣器和发光二级管进行报警，并实现通过RS-232串口与上位机进行通信的功能，将采集的温度数据信息上传到上位机进行存档、分析。

关键词：

LabVIEW；DS18B20；多点温度测量；单片机控制

Themeasurementsystemofmulti-pointstemperaturebasedonLabVIEWandDS18B20—thepartofslavecomputer

Abstract

Temperaturetestinghaswidespreaduseindifferentenvironment.However,thecurrentmanagementleveloftemperaturetestingwhichstillstopatthelowerlevelofmanualobservation,datarecordingandmanualcontrolcouldn’tcontrolautomatically,anditisstillfarfromtheunmannedautomationstandard.Whenconventionalanalogsignalsremovingfromtemperaturemeasurementsystem,itwouldachieveahigherprecisionofmeasurementifthetechnicalproblemsabouttheerrorsofdown-leadcompensation,multi-pointsmeasurementtocutoverandamplifyingcircuitzerodriftcanbesolvedverywell.

Forthesereasons,aimingatthecurrentdevelopmentsituation,themulti-pointstemperaturemeasurementsystembasedonLabVIEWandDS18B20willbedesignedandshown.LabVIEWandDS18B20,therepresentativesofvirtualinstrumentanddigitalsensingdevice,havetheirownqualitiestosolvetheproblemsoftraditionaltemperaturemeasurement.

Thepartofslavecomputeristhemaincontentofthisdesign.Intheslavecomputer,AT89C52singlechipisthecontroller’scoreanditsfunctionisthatthecontrolDS18B20digitalsensingdeviceteststhetemperaturewithmulti-pointsway.TheresultoftestwillbedisplayedthroughLCD1602.Ifthetemperatureisoutoftheinstalledrange,thebuzzerandLEDwillgainthemassageofalarm.Atthesametime,accordingtothefunctionwhichcancorrespondthroughRS-232serialportandthehostcomputer,thedatainformationoftemperaturewillbeuploadedtothehostcomputerforkeepingonfileandanalyzing.

Keywords:

LabVIEW;DS18B20;measurementofmulti-pointtemperature;single-chipcontrol

第一章引言

一.1基于LabVIEW的虚拟仪器及其现状

虚拟仪器是在计算机基础上通过增加相关硬件和软件构建而成的、具有可视化界面的仪器。

虚拟仪器彻底打破了传统仪器只能由生产厂家定义，用户无法改变的局面，从而使得任何一个用户都可以方便灵活地用鼠标或按键在计算机显示屏幕上操作虚拟仪器软面板的各种“旋钮”进行测试工作，并可以根据不同的测试要求通过窗口切换不同的虚拟仪器，或通过修改软件来改变、增减虚拟仪器系统的功能与规模。

虚拟仪器具有的这种“可开发性”和“可扩展性”等优越特点使虚拟仪器具有强大的生命力和竞争力。

虚拟仪器技术由三大部分组成：

一、高效的软件。

软件是虚拟仪器技术中最重要的部分。

使用正确的软件工具并通过设计或调用特定的程序模块，工程师们可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面。

NI公司提供的行业标准图形化编程软件——LabVIEW，不仅能轻松方便地完成与各种软硬件的连接，更能提供强大的后续数据处理能力，设置数据处理、转换、存储的方式，并将结果显示给用户。

此外，NI提供了更多交互式的测量工具和更高层的系统管理软件工具，满足客户对高性能应用的需求。

二、模块化的I/O硬件。

面对如今日益复杂的测试测量应用，NI提供了全方位的软硬件的解决方案。

无论用户是使用PCI、PXI、PCMCIA、USB或者是1394总线，NI都能提供相应的模块化的硬件产品，产品种类从数据采集、信号处理、声音和振动测量、视觉、运动、仪器控制、分布式I/O到CAN接口等工业通信，应有尽有。

NI高性能的硬件产品结合灵活的开发软件，可以为负责测试和设计工作的工程师们创建完全自定义的测量系统，满足各种独特的应用要求。

目前，NI已经达到了每两个工作日推出一款硬件产品的速度，大大拓宽了用户的选择面。

三、用于集成的软硬件平台。

NI首先提出的专为测试任务设

计的PXI硬件平台，已经成为当今测试、测量和自动化应用的标准平台，它的开放式构架、灵活性和PC技术的成本优势，为测量和自动化行业带来了一场翻天覆地的变革。

由NI发起的PXI系统联盟现已吸引了68家厂商，联盟属下的产品数量也已激增至近千种。

LabVIEW是目前国际上唯一的基于数据流的编译型图形编程环境，它把复杂、烦琐、费时的语言编程简化成用简单或图标提示的方法选择功能（图形），并用线条把各种图形连接起来的简单图形编程方式，使得不熟悉编程的工程技术人员都可以按照测试要求和任务快速“画”出自己的程序，“画”出仪器面板，这大大提高了工作效率，减轻了科研和工程技术人员的工作量，因此，LabVIEW是一种优秀的虚拟仪器软件开发平台。

一.2现代数字式温度传感器及其代表DS18B20

传感器是信息技术的前沿尖端产品。

目前，温度传感器在工农业生产、科学研究和生活领域获得广泛应用。

其数量居各种传感器之首的温度传感器的发展经历了三个阶段：

传统的分立式温度传感器（含敏感元件）；单片集成温度传感器例如（AD590．LM334，HTS1）；智能集成温度传感器。

智能温度传感器亦称数字温度传感器，它是将温度传感器、中央处理器（CPU）、只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、总线接口等电路集成在一个芯片中。

其主要优点是微型化，低功耗，测试功能强，信号传输距离远，抗干扰能力强，易于搭配微控制器（MCU）和微型计算机进行数据处理和温度控制。

DS18B20是DALLAS公司生产的一线制数字温度传感器，多个DS18B20可以并联到3根（VDD、DQ和GND）或2根（利用DQ线供电、GND）线上，CPU只需一根端口线就能与总线上的多个串联的DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。

一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。

由于在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。

而数字化温度传感器DS18B20采用单总线协议，即与微机接口仅需占用一个I／O端口，无需任何外部元件，直接将温度转化成数字信号，以9位数字码方式串行输出，从而大大简化了传感器与微处理器的接口，所以很好的解决了传统模拟信号传输引起的误差问题。

随着科学技术的发展，特别是现代仪器的发展，微型化、集成化、数字化正成为传感器发展的一个重要方向。

一.3微机控制技术的发展及在其控制的测控系统中引入虚拟仪器的意义

20世纪70年代初诞生的微型计算机，标志着计算机的发展和应用进入了新的阶段。

计算机在控制领域中作为一个强有力的控制工具，极大地推动着自动控制技术的发展。

计算机在发展的初期，由于计算机结构庞大、价格昂贵和可靠性不高，所以它主要应用在科学计算方面。

随着计算机技术的不断完善，它在信息处理及工业控制方面得到越来越广泛的应用。

又随着高速度、高精度A/D转换器以及其他功能电路的产生，将测试技术推向一个新的发展阶段：

利用微机来辅助测试，使得数据采集、处理和控制融为一体。

虚拟仪器则彻底打破了传统仪器只能由生产厂家定义，用户无法改变的局面，从而使得任何一个用户都可以方便灵活地用鼠标或按键在计算机显示屏幕上操作虚拟仪器软面板的各种“旋钮”进行测试工作，并可以根据不同的测试要求通过窗口切换不同的虚拟仪器，或通过修改软件来改变、增减虚拟仪器系统的功能与规模。

虚拟仪器具有的这种“可开发性”和“可扩展性”等优越特点使虚拟仪器具有强大的生命力和竞争力。

根据虚拟仪器的特性，我们能够方便地将虚拟仪器组成计算机网络。

利用网络技术将分散在不同地理位置不同功能的测试设备联系在一起，使昂贵的硬件设备、软件在网络上得以共享，减少了设备重复投资。

而且尽管Internet技术最初并没有考虑如何将嵌入式智能仪器设备连接在一起，不过NI等公司已开发了通过Web浏览器观测这些嵌入式仪器设备的产品，使人们可以通过Internet操作仪器设备。

现在，有关MCN（MeasurementandControlNetworks）方面的标准正在积极进行，并取得了一定进展。

由此可见，网络化虚拟仪器将具有广泛的应用前景，把微机控制的测控系统与虚拟仪器技术相结合是未来测控技术的发展方向之一。

1.4本设计的内容

综上所述，结合各方面的优点，整个系统采用基于LabVI