基于Labview的温度控制器的设计

基于LabVIEW的自动温度监控系统的设计作者：何乾伟，王小魏，黄致尧来源：《科技视界》 2015年第27期何乾伟王小魏黄致尧（西南石油大学石油与天然气工程学院，四川成都610500）【摘要】传统的温度监控器功能完全依赖硬件实现，有精度低、速度慢、价格昂贵等缺点，根据温度监控的需要，结合虚拟仪器的特点，基于LabVIEW的开发平台设计了一种自动温度监控系统。

该系统主要完成了前面板和程序框图的设计，具有使用灵活、效率高、自动化程度高、操作简单、可实现用户自定义其功能等优点。

【关键词】温度监控系统；LabVIEW；程序；设计０引言借助于仪器仪表技术和计算机技术的飞速发展，虚拟仪器随之诞生，20世纪80年代，美国国家仪器公司首先提出虚拟仪器的概念，和传统仪器相比，虚拟仪器具有使用灵活、效率高、自动化程度高、操作简单、可实现用户自定义其功能等优点。

虚拟仪器已成为未来仪器发展的一种趋势，但这也对现有虚拟仪器技术提出了更高的要求。

本文重点介绍了一种基于LabVIEW而设计的数字化自动温度监控系统，在很大程度上解决了传统温度检测仪器的诸多弊端。

该仪器可以由用户自由地组合计算机平台、硬件、软件、以及各种实现应用所需要的附件，这种灵活性可由供应商定义，功能固定、独立的传统仪器无法与之相比。

１自动温度监控系统的设计指标该自动温度监控系统基于LebView而设计，在实现传统温度监控器所实现的功能的基础上，结合虚拟仪器的特点进而增加了一些传统仪器不具备的新功能，该设计实现的主要功能如下：1）实时监测温度数值；2）自动分析已检测温度，显示最大温度、最小温度和平均温度；3）设定温度的监控范围，出现异常时报警提示；4）华氏温度与摄氏温度之间互相转换；5）用户可以控制监测过程。

２自动温度监控系统的设计２.1前面板的设计前面板的设计主要包括显示部分和控制部分，具体设计步骤如下，图1为前面板的设计图。

2.1.1显示部分显示部分主要包括一个波形图表和多个字符串显示控件，波形图表用于显示当前温度值和规定的报警温度温度上下线，字符串显示控件分别用于显示设定的温度上下线、当前温度值、最大温度、最小温度和平均温度，以便于更加直观的观察各项温度的精确值。

引言随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术和现代测量技术的迅速发展，一种新型的先进仪器——虚拟仪器成为当前系统研究的热点。

虚拟仪器的出现开辟了仪器技术的新纪元，它是多门技术与计算机技术结合的产物，其基本思想逐步代替仪器完成某些功能，如数据的采集、分析、显示和存储等，最终达到取代传统电子仪器的目的。

虚拟仪器通过软件开发平台将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融为一体，把计算机强大的数据处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，通过软件实现对数据的显示、存储及分析处理,并通过交互式图形界面实现系统控制和显示测量数据，并使用框图模块指定各种功能。

采用集成电路温度传感器和虚拟仪器方便地构建一个测温系统，且外围电路简单，易于实现，便于系统硬件维护、功能扩展和软件升级。

本设计利用LabVIEW作为语言开发平台，设计了一个温度控制系统，并利用计算机串口与下位机串行通讯，能实现温度的实时测量与控制。

1 绪论现代计算机技术和信息技术的迅猛发展，冲击着国民经济的各个领域，也引起了测量仪器和测试技术的巨大变革。

人们曾为测量仪器从模拟化、数字化到智能化的进步而欣喜，也为自动测试技术的日新月异的发展所鼓舞，当今虚拟仪器技术的出现又使得测量仪器进步入了高科技的殿堂。

与传统的仪器不同，虚拟仪器（virtual instrument）是基于计算机和标准总线技术的模块化系统，通常它是由控制模块、仪器模块和软件组成，在虚拟仪器中软件是至关重要的，仪器的功能都要通过它来实现，因此软件是虚拟仪器的核心，“软件就是仪器”，从本质上反映了虚拟仪器的特征。

从构成方式上讲，虚拟仪器可分为四大类：GPIB体系结构、PC-DAQ体系结构、VXI体系结构和PXI体系结构。

GPIB体系结构是通过GPIB总线将具有GPIB接口的计算机和仪器集成的测试系统。

其优点是用户可以充分利用自己的计算机和仪器资源，且组建方便灵活、操作简单，曾是国际流行的自动测试系统。

LabVIEW中的PID控制器设计与实现PID控制器是一种常用的控制算法，可以实现对控制系统的精确控制。

在LabVIEW中，我们可以利用其强大的功能来设计和实现PID控制器。

一、PID控制器原理简介PID控制器是基于比例(P)、积分(I)和微分(D)三个部分的控制算法。

比例部分根据当前测量值与设定值的偏差来控制输出；积分部分根据时间的累积偏差来控制输出；微分部分根据当前偏差的变化速率来控制输出。

PID控制器的输出是这三个部分的加权和。

二、LabVIEW中PID控制器的设计步骤1. 创建LabVIEW项目并添加控制器模块在LabVIEW中，我们首先需要创建一个新的项目，并在其下创建一个新的VI文件。

然后，在Block Diagram中选择PID控制器组件并将其拖放到界面中。

2. 设置输入和输出在PID控制器的配置界面中，我们需要设定输入和输出的信号类型以及相应的范围。

通常，输入信号为测量值，输出信号为控制量。

3. 配置PID参数在PID控制器配置界面的参数设置中，我们可以设置比例系数、积分时间和微分时间。

这些参数的合理设定对于控制系统的性能至关重要。

4. 编写PID控制器算法在Block Diagram中，我们可以利用LabVIEW的编程功能来实现PID控制器算法。

根据设定好的输入和参数，计算出相应的控制输出。

5. 调试和优化完成PID控制器的编写后，我们需要对其进行调试和优化。

可以利用LabVIEW的调试工具，观察实时数据和算法运行情况，并对PID参数进行适当的调整，以达到系统的最佳控制效果。

三、LabVIEW中PID控制器的实现案例以下是一个实例，展示了如何在LabVIEW中设计和实现PID控制器。

假设我们需要使用PID控制器来控制一个温度系统。

1. 创建LabVIEW项目并添加控制器模块打开LabVIEW软件，创建一个新的项目，并添加一个新的VI文件。

在Block Diagram中选择PID控制器组件并将其拖放到界面中。

78第6卷 第1期Vol.6 No.1四川工商学院学术新视野Academic New Vision of Sichuan Technology and Business University2021年3月Mar.2021·理学与工学·引言如今，温度正是所有行业中和安全挂钩的最为重要的指标之一。

为了提高数据处理的效率，在实际应用中都采用数字温度传感器进行温度数据的采集工作。

但要达到对温度的实时监测就会产生大量的数据。

如果完全采用人工方式来处理这些数据，根本无法满足实时监测的需要。

因此必须使用一套完整的温度测控系统来处理这些信息。

1 课题研究内容本设计利用一个STC89C52为核心的单片机作为下位机，利用LABVIEW 作为上位机，开发出一个温度测控系统。

通过控制程序、逻辑算法和数据筛选实现对环境温度的实时测量与控制。

收稿日期：2021-2-5作者简介：唐乾城（1998- ），男，四川广安人，四川工商学院电子信息工程学院2016级通信工程专业1班学生，主要研 究方向：移动通信技术。

通讯作者：段恒利（1984- ），女，四川遂宁人，副教授，主要研究方向：数据通信、移动通信方向。

基于中图分类号：TP273，TM924.3于LABVIEW 的温度控制系统设计唐乾程，段恒利（四川工商学院电子信息工程学院，四川成都611745）摘要：随着科技的迅猛发展，温度控制技术取得了重大的突破。

温度控制系统的开发与应用，在信息自动化行列中占据了非常重要的地位。

在所有的温度控制系统中，以虚拟仪器作为核心上位机的方式成为了系统开发者的首选。

本设计分为上位机与下位机，功能上有温度采集及显示、温度数据处理及分析、温度控制、温度超限报警、数据存储。

系统整体工作方式为下位机从外界采集温度数据，通过串口通信传输至上位机，从而实现所有的操作流程及功能。

本设计详细的阐述了整个控制系统的制作过程和所有功能图分类号：TP273，TM924.3文献标识码：A Design of Temperature Control System Based on LABVIEWTang Qiancheng ，Duan Hengli（School of Electronic Information Engineering ，Sichuan Technology and Business University ，Chengdu 611745China ）Abstract:With the rapid development of science and technology,major breakthroughs have been made in temperature control technology.The development and application of temperature control systems occupy a very important position in the ranks of information automation.Among all the temperature control systems,the way of using virtual instrument as the core PC has become the first choice of system developers.This design contains a PC and a micro control unit.The functions include temperature acquisition and display,temperature data processing and analysis,temperature control,temperature over-limit alarm and data storage.The overall working mode of the system is that the micro control unit collects the temperature data from the outside world and transmits the temperature data to PC through serial communication,so as to complete all the operating processes and perform functions.This design elaborates the production process of the whole control system and the steps to perform all the functions.Key words:LABVIEW ；DS18B20；Micro control unit ；PC system design ；Micro control unit design792021年四川工商学院学术新视野2 系统总体设计系统分为硬件和软件两个部分。

基于labview的温度监测系统设计任务书一、项目背景随着工业和生活水平的提高，对温度监测系统的需求日益增加。

温度监测系统是通过传感器对环境或物体的温度进行实时监测、采集和处理，以达到控制、报警、记录或调节的目的。

本项目旨在设计一套基于LabVIEW的温度监测系统，能够实现高精度、高稳定性的温度监测，并具有数据可视化、报警提示、远程监测等功能。

二、项目目标1.设计一套温度监测系统，能够实现对环境或物体的温度进行实时监测、采集、处理和显示。

2.实现对温度数据的实时监测和记录，能够生成温度曲线图，并具有数据查询、导出、打印等功能。

3.实现对温度数据的报警处理，能够根据设定的温度阈值进行报警提示，并具有报警记录和处理功能。

4.设计一套用户界面友好、操作简便的温度监测系统，能够实现远程监控和操作。

三、系统总体设计1.系统硬件设计：包括传感器、数据采集模块、数据处理模块、显示模块等。

2.系统软件设计：采用LabVIEW软件进行开发，包括数据采集、数据处理、数据显示、报警处理、远程监控等功能的实现。

3.用户界面设计：设计用户界面友好、操作简便的温度监测系统，包括温度曲线图显示、数据查询、报警设置等功能。

四、具体实施方案1.系统硬件设计：选择高精度、高稳定性的温度传感器，并通过数据采集模块进行数据采集和处理；数据采集模块采用高速ADC进行温度数据转换，并通过数据处理模块进行数据存储和处理；显示模块采用高清晰度显示屏进行温度数据的显示。

2.系统软件设计：采用LabVIEW软件进行开发，包括数据采集模块、数据处理模块、数据显示模块、报警处理模块和远程监控模块等功能的实现；利用LabVIEW的图形化编程和数据可视化功能，实现对温度数据的实时监测、记录、显示和分析。

3.用户界面设计：设计用户界面友好、操作简便的温度监测系统，包括温度曲线图显示、数据查询、报警设置、远程监控等功能的实现；实现对温度数据的可视化和直观显示，使用户能够方便地进行操作和管理。

南昌大学实验报告学生姓名：胡文松学号： 6103413007 专业班级：生医131班实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：实验成绩：综合实验三温度计设计一、实验目的1. 学习LABVIEW编程所需的基础知识，掌握LABVIEW的基本功能和使用方法；2. 掌握利用LABVIEW功能模板进行虚拟仪器设计；3. 理解温度计的设计原理，并在此基础上进行设计。

二、实验要求(1)能将温度数据显示为摄氏和华氏两种模式；温度信号调用函数或子VI仿真。

（2）实时采集和显示温度历史记录数据，给出一段时间内的最高温度和最低温度及平均温度；(3)设置温度上下限，超出所设范围报警；(4)温度数据可以保存，回放，并根据需要以查看指定时间段的温度数据。

三、实验原理假设传感器输出电压与温度成正比，本程序用软件代替了DAQ数据采集卡。

创建一个‘Temperature Creation’VI程序模拟温度测量，使用此VI子程序来仿真电压测量，然后把所测得的电压值转换成摄氏或华氏温度读数。

在数据采集过程中，实时地显示数据。

当采集的温度值大于设定的高限报警数值时，就会点亮高报警红色灯，同时触发条件结构里的事件发生，使系统发出蜂呜声。

当采集过程结束后，在图表上画出数据波形，并算出最大值、最小值和平均值，并自动产生数据文件的头文件，它包括操作者名字和文件名，将采集的数据附在头文件后面，以供查询五、实验内容（1）‘Temperature Creation’子VI程序，这个子VI用于模拟温度测量。

程序框图（2）‘温度数据分析’程序，用于分析计算输入数据的最大值、最小值、平均值。

前面板程序框图（3）报警系统前面板程序框图（4）温度记录温度回放温度回放（5）温度回放部分前面板程序框图（3）‘温度计设计’的前面板和实验框图前面板程序框图（4）实验调试b．硬件调试程序框图（5）实现的功能：a.可以实现摄氏度、华氏度、两种温度的转换和显示，在前面板可以查看两种温度，并能用波形图表显示出温度的变化。

基于labview的温度监测系统设计任务书基于LabVIEW的温度监测系统设计任务书:1. 任务概述本任务旨在设计一个基于LabVIEW的温度监测系统,能够实时监测传感器输出的温度数据,并能够进行数据采集、处理、存储和实时显示。

该系统将使用一个传感器、一个数据采集模块和一个图形化用户界面,以实现对温度的监测和控制。

2. 系统功能2.1 数据采集该系统将使用一个温度传感器来采集温度数据。

传感器将实时输出温度值,并将其发送到数据采集模块。

数据采集模块将接收传感器输出并将其转换为数字信号,以便在图形化用户界面中进行显示。

2.2 数据处理数据采集模块将接收传感器输出并将其转换为数字信号。

这些数据将存储在一个数据库中,以便进行后续分析和处理。

数据处理模块将使用SQL语言或其他数据库技术来访问数据库,并提取所需的数据。

2.3 实时显示系统将使用图形化用户界面来实时显示温度数据。

用户将能够通过拖拽和放置控件来自定义用户界面,并使用控件来实时监测温度数据。

2.4 控制系统将使用LabVIEW编程语言来控制系统的运行。

用户可以通过编程来设置温度传感器的阈值、设定温度报警阈值等,以便对系统进行控制。

3. 系统硬件3.1 传感器该系统将使用一个温度传感器来采集温度数据。

传感器将实时输出温度值,并将其发送到数据采集模块。

3.2 数据采集模块该系统将使用一个数据采集模块来接收传感器输出并将其转换为数字信号。

数据采集模块将具有多个输入端口,以满足不同的温度传感器输出。

3.3 图形化用户界面该系统将使用图形化用户界面来实时显示温度数据。

用户将能够通过拖拽和放置控件来自定义用户界面,并使用控件来实时监测温度数据。

4. 系统软件4.1 LabVIEW编程语言该系统将使用LabVIEW编程语言来控制系统的运行。

用户可以通过编写程序来设置温度传感器的阈值、设定温度报警阈值等,以便对系统进行控制。

4.2 数据库技术系统将使用SQL语言或其他数据库技术来访问数据库,以提取所需的数据。

引言随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术和现代测量技术的迅速发展，一种新型的先进仪器——虚拟仪器成为当前系统研究的热点。

虚拟仪器的出现开辟了仪器技术的新纪元，它是多门技术与计算机技术结合的产物，其基本思想逐步代替仪器完成某些功能，如数据的采集、分析、显示和存储等，最终达到取代传统电子仪器的目的。

虚拟仪器通过软件开发平台将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融为一体，把计算机强大的数据处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，通过软件实现对数据的显示、存储及分析处理,并通过交互式图形界面实现系统控制和显示测量数据，并使用框图模块指定各种功能。

采用集成电路温度传感器和虚拟仪器方便地构建一个测温系统，且外围电路简单，易于实现，便于系统硬件维护、功能扩展和软件升级。

本设计利用LabVIEW作为语言开发平台，设计了一个温度控制系统，并利用计算机串口与下位机串行通讯，能实现温度的实时测量与控制。

1 绪论现代计算机技术和信息技术的迅猛发展，冲击着国民经济的各个领域，也引起了测量仪器和测试技术的巨大变革。

人们曾为测量仪器从模拟化、数字化到智能化的进步而欣喜，也为自动测试技术的日新月异的发展所鼓舞，当今虚拟仪器技术的出现又使得测量仪器进步入了高科技的殿堂。

与传统的仪器不同，虚拟仪器（virtual instrument）是基于计算机和标准总线技术的模块化系统，通常它是由控制模块、仪器模块和软件组成，在虚拟仪器中软件是至关重要的，仪器的功能都要通过它来实现，因此软件是虚拟仪器的核心，“软件就是仪器”，从本质上反映了虚拟仪器的特征。

从构成方式上讲，虚拟仪器可分为四大类：GPIB体系结构、PC-DAQ体系结构、VXI体系结构和PXI体系结构。

GPIB体系结构是通过GPIB总线将具有GPIB接口的计算机和仪器集成的测试系统。

其优点是用户可以充分利用自己的计算机和仪器资源，且组建方便灵活、操作简单，曾是国际流行的自动测试系统。