畢業(yè)設(shè)計（論文）基于labview的串口溫度采集系統(tǒng)設(shè)計

1、河南大學(xué)2013屆本科畢業(yè)論文基于labview的串口溫度采集系統(tǒng)設(shè)計論文作者姓名：_ _作 者 學(xué) 號：_ 所 在 學(xué) 院： 所 學(xué) 專 業(yè)：_ _ 導(dǎo)師姓名職稱：_論文完成時間： 基于labview的串口溫度采集系統(tǒng)設(shè)計 摘要隨著信息領(lǐng)域各種技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)據(jù)采集方面的技術(shù)也取得了很大的進(jìn)步，采集數(shù)據(jù)的信息化是目前社會的主流發(fā)展方向。各種領(lǐng)域都用到了數(shù)據(jù)采集，在石油勘探，地震數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)得到應(yīng)用。隨著測控技術(shù)的迅猛發(fā)展，以虛擬儀器為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)在測控領(lǐng)域中占到了統(tǒng)治地位。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、傳輸顯示、儲存等操作。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要功能是把模擬信號變成數(shù)字信

2、號，并進(jìn)行分析、處理 、存儲和顯示。溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用于人們的日常生活中。本文主要介紹了利用labview實現(xiàn)溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計過程，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時利用了labview的虛擬儀器技術(shù)，由labview虛擬系統(tǒng)自生成溫度信號，通過溫度的采集實現(xiàn)對溫度數(shù)據(jù)的采集，預(yù)處理，分析，儲存和顯示。全文的內(nèi)容主要包括：虛擬儀器的發(fā)展，labview虛擬儀器的介紹，溫度采集系統(tǒng)的制作與調(diào)試最后是自己在本次制作中的不足與展望。關(guān)鍵詞：labview ，虛擬儀器，溫度采集系統(tǒng)0 引言傳統(tǒng)靠人工控制的溫度、濕度、液位等信號的測壓力控系統(tǒng)，外圍電路比較復(fù)雜，測量精度較低，分辨力不高，需進(jìn)行溫度校準(zhǔn)(非線性校準(zhǔn)、溫

3、度補(bǔ)償、傳感器標(biāo)定等)；且它們的體積較大、使用不夠方便，更重要的是參數(shù)的設(shè)定需要有其它儀表的參與，外界設(shè)備多，成本高，因而越來越適應(yīng)不了社會的要求。在對多類型、多通道信號同時進(jìn)行檢測和控制中，傳統(tǒng)的測控系統(tǒng)能力有限。如何將計算機(jī)與各種設(shè)施、設(shè)備結(jié)合，簡化人工操作并實現(xiàn)自動控制，滿足社會的需求，成為一個很迫切的問題。溫度檢測是現(xiàn)代檢測技術(shù)的重要組成部分，在保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源和安全生產(chǎn)等方面起著關(guān)鍵的作用。由單片集成電路構(gòu)成的溫度傳感器的種類越來越多，測量的精度越來越高，響應(yīng)時間越來越短，因其使用方便、無需變換電路等特點已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著社會的發(fā)展、科技的進(jìn)步以及人們生活水平的逐步提高

4、，各種方便于生產(chǎn)的自動控制系統(tǒng)開始進(jìn)入了人們的生活，以單片機(jī)為核心的溫度采集系統(tǒng)就是其中之一。同時也標(biāo)志了自動控制領(lǐng)域成為了數(shù)字化時代的一員。它實用性強(qiáng)，功能齊全，技術(shù)先進(jìn)，使人們相信這是科技進(jìn)步的成果。溫度是工業(yè)控制中主要的被控參數(shù)之一，特別是在冶金、化工、建材、食品、機(jī)械、石油等工業(yè)中，具有舉足重輕的作用。隨著電子技術(shù)和微型計算機(jī)的迅速發(fā)展，微機(jī)測量和控制技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)具有處理能強(qiáng)、運(yùn)行速度快、功耗低等優(yōu)點，應(yīng)用在溫度測量與控制方面，控制簡單方便，測量范圍廣，精度較高。1 硬件設(shè)計該溫度測量系統(tǒng)是由上位機(jī)和溫度測量單元組成。上位機(jī)即計算機(jī)，實現(xiàn)對溫度測量單元控制，

5、通過串口程序發(fā)送命令、接收測量數(shù)據(jù)，對測量數(shù)據(jù)處理顯示。溫度測量單元，接收上位機(jī)命令，按照命令進(jìn)行溫度測量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮鳌?1系統(tǒng)組成實現(xiàn)單點溫度測量，采用如圖1所示結(jié)構(gòu)。上位機(jī)和溫度測量單元采用RS232串行通信標(biāo)準(zhǔn)。圖中上位機(jī)發(fā)送的信息可以被溫度測量單元所接收，溫度測量單元發(fā)送的信息也可以被上位機(jī)接收。溫度測量單元中主控單片機(jī)串行口采用方式1。圖1 單點測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖12溫度測量單元硬件溫度測量單元硬件設(shè)計主要分為三個部分；單片機(jī)控制單元、溫度測量單元和串口通訊。STC89C52是一種低功耗，高性能CMOS8位微控制器。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I0

6、口線，2個16位定時器計數(shù)器，5個中斷源2級中斷優(yōu)先權(quán)，1個全雙工串行口。目前支持5l單片機(jī)編譯器的語言主要有匯編語言、c語言等。單片機(jī)部分的電路設(shè)計如圖2所示，主要包括復(fù)位電路、晶振電路。圖2 單片機(jī)部分電路溫度測量部分，溫度傳感器采用單總線方式的集成數(shù)寧溫度傳感器DSl8B20。DSl8B20數(shù)字溫度計提供9位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入DSl8B20或從DSl8B20送出，因此從主機(jī)CPU到DSl8B20僅需一條線(和地線)，DSl8B20的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。DSl8B20的測量范圍從一55攝氏度到+125攝氏度,增量值為05攝氏度。可

7、在1s(典型值)內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。電路原理圖如圖3所示。圖3 溫度測量電路串口通信采用Max232實行電平轉(zhuǎn)換，電路原理圖如圖5所示。圖4 串口電路2 軟件設(shè)計21下位機(jī)軟件下位機(jī)軟件由C語言編寫，主要包括DSl8B20的讀寫和串口通信兩個部分。串行通信采用中斷方式，波特率為9600，測溫單元主控單片機(jī)串行口工作在方式1。完整程序見附錄。程序流程圖如下：圖5 程序流程圖22上位機(jī)軟件上位機(jī)軟件采用LabVIEW編寫。LabVIEW(Laboratory Virtual instrument Engineering)是一種圖形化的編程語言，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室，被視為一個標(biāo)準(zhǔn)

8、的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW有一個完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫。LabVIEW的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲等等，是一個功能強(qiáng)大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣。圖形化的程序語言，又稱為“G”語言。使用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖。提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。使用它進(jìn)行原理研究、設(shè)計、測試并實現(xiàn)儀器系統(tǒng)時，可以大大提高工作效率。利用LabVIEW，可產(chǎn)生獨立運(yùn)行的可執(zhí)行文件，它是一個真正的32位編譯器。圖6 溫度采集系統(tǒng)前面板圖3 溫度采集系

9、統(tǒng)功能說明程序框圖3 結(jié)束語本系統(tǒng)利用數(shù)字化的溫度傳感器和單片機(jī)組成測溫單元，實時、方便、可靠的實現(xiàn)對單點溫度測量，通過RS232串口將數(shù)據(jù)傳送給計算機(jī)。在虛擬儀器開發(fā)平臺下編寫了控制軟件，計算機(jī)實現(xiàn)控制測溫單元，與測溫單元通信，計算機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、顯示。該系統(tǒng)具有模塊化、體積小、可靠性高、可擴(kuò)展功能強(qiáng)等優(yōu)點參考文獻(xiàn)：1張毅剛等.單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計.北京：電子工業(yè)出版社，2008.42求是科技.8051系列單片機(jī)C程序設(shè)計完全手冊.北京：人民郵電出版社，2006.43張桐等.精通LabVIEW程序設(shè)計.北京：電子工業(yè)出版社，2008.12附錄：#include #include #

10、define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DQ=P27; uint h,temp; bit flag;uchar code dian_table16=0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09; /溫度小數(shù)部分用查表法 uchar data temp_data2=0x00,0x00; /讀出溫度暫放uchar data display5=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00; /顯示單元數(shù)據(jù)，共4個

11、數(shù)據(jù)和一個運(yùn)算暫用uchar idata temp_display=0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39;void delay(uint t) /11us延時函數(shù)for (;t0;t-);void ow_reset(void) /DS18B20復(fù)位函數(shù) char presence=1;while(presence) while(presence)DQ=1;_nop_();_nop_();/從高拉倒低DQ=0; delay(50); /550 usDQ=1; delay(6); /66 uspresence=DQ; /presence

12、=0 復(fù)位成功,繼續(xù)下一步 delay(45); /延時500 us presence=DQ; DQ=1; /拉高電平void write_byte(uchar val)/DS18B20寫命令函數(shù) uchar i;for(i=8;i0;i-)DQ=1;_nop_();_nop_(); /從高拉倒低DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /5 usDQ=val&0x01; /最低位移出delay(6); /66 usval=val/2; /右移1位DQ=1;delay(1);uchar read_byte(void) /DS18B20讀1字節(jié)函數(shù)uchar i

13、;uchar value=0;for(i=8;i0;i-)DQ=1;_nop_();_nop_();value=1;DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /4 usDQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /4 usif(DQ)value|=0x80;delay(6); /66 usDQ=1;return(value);read_temp() /讀出溫度函數(shù)ow_reset(); /總線復(fù)位delay(200);write_byte(0xcc); /發(fā)命令write_byte(0x44); /發(fā)轉(zhuǎn)換命令ow_reset()

14、; delay(1);write_byte(0xcc); /發(fā)命令write_byte(0xbe);temp_data0=read_byte(); /讀溫度值的低字節(jié)temp_data1=read_byte(); /讀溫度值的高字節(jié)temp=temp_data1;temp6348) / 溫度值正負(fù)判斷tem=65536-tem;n=1; / 負(fù)溫度求補(bǔ)碼,標(biāo)志位置1display4=tem&0x0f; / 取小數(shù)部分的值display0=dian_tabledisplay4; / 存入小數(shù)部分顯示值temp_display0=display0+0x30;display4=tem4; / 取中間

15、八位,即整數(shù)部分的值display3=display4/100; / 取百位數(shù)據(jù)暫存temp_display4=display3+0x30; display1=display4%100; / 取后兩位數(shù)據(jù)暫存display2=display1/10; / 取十位數(shù)據(jù)暫存temp_display3=display2+0x30; display1=display1%10; temp_display2=display1+0x30;temp_display1=.; if(!display3) temp_display4= ; /最高位為0時不顯示if(!display2)temp_display3= ; /次高位為0時不顯示if(n)temp_display4=-; /負(fù)溫度時最高位顯示-void init() /串口初始化SCON= 0x50; /串口方式1 允許接收PCON=0; /SMOD=0TMOD= 0x20; /定時器1定時方式2TH1= 0xfd; /11.0592MHz 9600波特率TL1= 0xfd;TR1= 1;EA = 1; ES = 1;void main() /