虚拟仪器课程设计温度采集课设计.docx

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虚拟仪器课程设计温度采集课设计

虚拟仪器课程设计

题目：

温度采集系统设计

学生姓名：

学号：

专业：

测控技术与仪器

班级：

指导教师:

2011年9月27日

目录

摘要1

引言2

一、虚拟仪器2

1.1虚拟仪器概述2

1.2虚拟仪器的图形化开发平台2

1.3虚拟仪器结构3

二、总体设计方案3

2．1硬件设计4

2．2计算机温度检测器的软件设计4

三、设计内容4

3.1数据的采集4

3.2温度监测软件设计5

3.3上下限报警6

3.4停止程序6

3.5温度显示前面板设计7

3.6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

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UsinggraphicalvirtualinstrumentsoftwareLabVIEWisappliedasatemperaturecollectionmonitoringsystemdevelopmentplatform,thedataacquisitioncardandPCmechanismintoapowerfulvirtualinstrument,torealizethecollectionoftemperature,display,monitoring,alarmandotherfunctions.Usingthevirtualinstrumenttechnologynotonlysimplifiesthesystemhardware,softwareisalsoveryconvenient,atthesametimegraphicaldisplaytomaketheresultmoreintuitive,accurate,andgivesthesimulationprogram.

Keywords:

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（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench）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GPIB、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、ActiveX等软件标准的库函数。

LabVIEW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。

LabVIEW的编程环境包括两个面板:

前面板（panel）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。

每一个前面板都对应着一段框图程序,框图程序用LabVIEW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。

一、设计方案

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单片机完成数据采集，采用AD574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：

温度上限报警

3.4停止程序

停止程序可以是系统暂停运行，从而就可以静态的现实当时的温度，其程序设计如下图：

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

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西安交通大学出版社,2005.

[6]曹玲芝.现代测试技术与虚拟仪器[M].北京:

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