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基于labview的温度监测系统设计任务书1.背景介绍现代工业生产和生活中，温度监测系统在各个领域中都扮演着非常重要的角色。
从工业生产中的温度控制，到医疗设备和环境监测中的温度监测，都需要可靠的温度检测系统来确保生产和生活的安全和稳定。
因此，设计一款高效、稳定、精准的温度监测系统是非常有必要的。
2.设计目标本次设计的目标是开发一款基于LabVIEW的温度监测系统，主要用于工业生产、医疗设备和环境监测等领域。
该系统需要满足以下主要设计目标：-提供高精度的温度监测功能，能够在工业生产中实时监测温度并进行控制；-能够实时采集温度数据，并能够对数据进行存储、分析和显示；-支持远程监控和控制功能，方便用户在远程地点对温度系统进行监测和控制。
3.技术需求为了实现设计目标，需要满足以下技术需求：-传感器：选择高精度、稳定的温度传感器，能够在-50℃至150℃范围内工作，并且具有快速的响应时间和高灵敏度；- LabVIEW软件：利用LabVIEW软件进行系统的设计和开发，实现数据采集、处理和显示功能；-远程通信技术：使用网络通信技术，实现远程监控和控制功能；-数据存储和分析：需要采用数据库存储技术，对采集的温度数据进行存储和分析。
4.系统设计4.1系统硬件设计传感器选择：选择一款高精度、稳定的温度传感器，例如PT1000，它具有高精度和稳定的特性，可以满足系统的测温要求。
数据采集和处理：使用DAQ卡进行数据采集和预处理，实现对温度数据的快速采集和处理。
远程监控功能：通过网络模块，实现系统远程监控和控制功能，便于用户随时随地监控温度系统的工作状态。
4.2系统软件设计数据采集和处理：使用LabVIEW软件进行数据采集和处理，通过编程实现对温度数据的实时采集和处理。
数据存储和分析：利用LabVIEW和数据库技术进行温度数据的存储和分析，实现对历史温度数据的查询和分析功能。
远程通信功能：通过LabVIEW和网络通信技术，实现对温度系统的远程监控和控制功能，方便用户进行远程操作。
电控学院课程设计（论文）课程名称：虚拟仪器题目：基于虚拟仪器的温度监测系统院（系）：电气与控制工程学院专业班级：测控技术与仪器专业1202姓名：学号：指导教师：2016年1月4 日摘要虚拟仪器是将仪器技术、计算机技术、总线技术和软件技术紧密的融合在一起，利用计算机强大的数字处理能力实现仪器的大部分功能，打破了传统仪器的框架，形成的一种新的仪器模式。
本设计带有温度数据采集模块的单片机系统，运用虚拟仪器及其相关技术于温度采集系统的设计。
该系统具有数据同时采集、采集数据实时显示、存储与管理、报警记录等功能。
关键词：labview ，虚拟仪器，温度采集系统目录绪论......................................................... .. (1)系统整体设计......................................................... . (2)下位机设计......................................................... .. (3)上位机设计......................................................... .. (4)调试与结果......................................................... .. (6)结论......................................................... .. (8)参考文献......................................................... (9)附录......................................................... .. (9)Ⅰ绪论1.1 引言测控技术在现代科学技术、工业生产和国防科技等诸多领域中应用十分广泛，它的现代化已被认为是科学技术、国防现代化的重要条件和明显标志。
LabVIEW技术大作业题目：基于LabVIEW的温度测量及数据采集系统设计学院（系）：信息与通信工程学院班级：通信133学号：xxxxxxxxx姓名：xxxxxx一、设计背景LABVIEW最初就是为测试测量而设计的，因而测试测量也就是现在LABVIEW最广泛的应用领域。
经过多年的发展，LABVIEW在测试测量领域获得了广泛的承认。
至今，大多数主流的测试仪器、数据采集设备都拥有专门的LabVIEW驱动程序，使用LabVIEW可以非常便捷的控制这些硬件设备。
同时，用户也可以十分方便地找到各种适用于测试测量领域的LabVIEW工具包。
这些工具包几乎覆盖了用户所需的所有功能，用户在这些工具包的基础上再开发程序就容易多了。
有时甚至于只需简单地调用几个工具包中的函数，就可以组成一个完整的测试测量应用程序。
二、系统方案本设计的程序框图和前面板图分别是图1.1和图1.2，“温度测量及数据采集系统.vi”是一个测量温度并将测试数据输出到文件的VI。
此VI中的温度是用一个20至40的随机整数来代替的，测试及采集100个温度值，每隔0.25秒测一次，共测定25秒。
在数据采集过程中，VI将在前面板的波形图上实时地显示测量结果。
采集过程结束后，波形图上显示出温度数据曲线，数组中显示每次的温度测量数据，并在显示控件中显示测试中温度的最大值、最小值和平均值，同时把测量的温度值以文件的形式存盘。
图1.1温度测量及数据采集程序框图1.2温度测量及数据采集前面板图二、系统各模块介绍2.1循环模块For循环用于将某段程序循环执行指定的次数，是总数接线端，指定For循环内部代码执行的次数。
如将0或负数连接至总数接线端，For循环不执行。
是计数接线端，表示完成的循环次数。
第一次循环的计数为0。
本设计使用for循环将循环内的程序循环100次。
2.1 for循环2.2等待模块本设计使用等待函数来等待指定长度的毫秒数，并返回毫秒计时器的值。
基于LabVIEW的温度采集系统设计摘要：用ATmega16单片机对温度数据进行处理，然后通过串口和数据采集卡上传到上位机，再利用虚拟仪器软件LabVIEW作为温度采集监测系统的开发平台，实现对温度的采集、显示、监测、报警等功能。
利用图形化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：LabVIEW、虚拟仪器、温度、采集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、A ct iveX 等软件标准的库函数。
LabVIEW 的编程环境包括两个面板：前面板和程序框图面板。
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，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。
基于LabVIEW的实时温度采集系统设计1. 概述实时温度采集系统是一种用于实时监测和记录环境温度变化的设备，可以广泛应用于工业自动化、实验室监测等领域。
本文将介绍一种基于LabVIEW的实时温度采集系统设计方案。
2. 硬件设计2.1 传感器选择在实时温度采集系统中，传感器的选择十分重要。
常用的温度传感器有热电偶和热敏电阻。
在本系统中，我们选择了DS18B20温度传感器，这是一种数字温度传感器，具有精确度高、精度稳定等特点，适合于实时温度采集系统的应用。
2.2 数据采集模块数据采集模块负责将传感器采集到的模拟信号转换为数字信号，并通过接口与上位机进行通信。
在本系统中，我们选择了Arduino Uno 作为数据采集模块，它不仅具有良好的性能和稳定性，而且可以通过串口通信与LabVIEW进行数据交互。
2.3 信号调理电路温度传感器输出的模拟信号需要经过信号调理电路进行放大和滤波处理，以提高系统的稳定性和准确性。
常用的信号调理电路包括放大电路、滤波电路等。
2.4 数据通信模块数据通信模块负责将采集到的温度数据通过网络或串口等方式实时传输给上位机。
在本系统中，我们选择了以太网模块ENC28J60与LabVIEW进行数据通信。
3. 软件设计3.1 LabVIEW界面设计LabVIEW是一种图形化编程环境，可以通过拖拽元件来组装控制面板和数据处理模块。
在本系统中，我们通过LabVIEW来实现人机交互、数据实时显示和数据存储等功能。
3.2 数据处理及算法设计在实时温度采集系统中，数据处理和算法设计是十分重要的部分。
根据采集到的温度数据，我们可以进行实时的数据处理、异常检测和报警等操作。
通过结合LabVIEW的图形化编程特点，我们可以方便地设计和调试各种数据处理算法。
4. 系统实施与测试根据以上的硬件和软件设计方案，我们可以开始进行系统的实施和测试工作。
首先，按照硬件设计要求进行电路的搭建和连接，然后进行LabVIEW程序的开发和调试。
基于LabVIEW的温度采集系统设计摘要：设计了基于LabVIEW的温度采集系统。
它利用DS18B20数字温度传感器和STC公司生产的STC89C52单片机采集被测环境温度，将测得的数据经串口传给计算机。
计算机利用LabV IEW的V ISA读取串口数据并进行处理和显示，实现基于V ISA的串口温度采集。
关键词：温度传感器；单片机；LabV IEW；温度采集1引言虚拟仪器(Virtual Instrument)是基于计算机的软硬件测试平台,它可代替传统的测量仪器。
LabVIEW是由美国国家仪器公司(National Instruments Co.)推出的、主要面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发平台，是一种基于图形开发、调试和运行的集成化环境[1]。
利用LabVIEW设计的数据采集系统，可模拟采集各种信号，但是配备NI公司的数据采集板卡比较贵，因此，可以选择单片机小系统作为前端数据采集系统，进行采集数据，然后通过RS-232串口通讯将数据送给计算机,在LabVIEW 开发平台下，对数据进行各种处理、分析并对信号进行存储、显示和打印,从而实现了一种在LabVIEW环境下的单片机数据采集系统。
2 温度采集系统设计本系统采用STC公司生产STC89C52单片机作为温度数据采集和传输的主控芯片，温度传感器采用单总线方式的集成数字温度传感器DS18B20。
采集得到的数据利用单片机经串口通信的方式传输至计算机的串口。
计算机上位机软件采用数据处理能力超强的LabV IEW软件编写,利用其所带的V ISA驱动进行串口的数据采集和处理,实现了基于V ISA的串口温度采集。
2.1温度采集系统的硬件设计本系统以AT89C51为中央处理单元,利用DS18B20数字温度传感器对温度信号进行采集,采集到的信号被送到AT89C51中, 将采集到的温度值在LCD上显示并通过串口发送到上位机，其原理图如1所示(见附录1)。
2.1.1 中央处理单元——STC89C51本设计选用的中央处理单元是STC89C52单片机，STC89C52是一种带8K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Eras-able Read Only Memory）的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
目录1 绪论11.1 课题布景11.2 虚拟仪器简介21.3 图形化编程语言LabVIEW的简介31.4 本论文任务32 温度控制设计方案52.1 硬件及软件的选择52.1.1硬件的选择52.1.2软件的选择62.2 硬件及软件设计方案72.2.1硬件设计方案72.2.2软件设计方案73 LabVIEW 开发环境以及PID和模糊控制模块简介113.1 LabVIEW前台显示面板与后台控制面板113.1.1 LabVIEW前台显示面板113.1.2 LabVIEW后台控制面板113.2 LabVIEW程序执行流程113.3 LabVIEW中的仪器控制和驱动113.3.1经常使用的仪器通信方式123.3.2 LabVIEW支持的GPIB、VXI、尺度串口I/O仪器的驱动123.3.3 VISA简介123.4 PID控制模块简介133.5 模糊控制模块简介154 以单片机为核心的下位机的设计174.1 下位机设计方案174.2下位机的硬件设计174.2.1主控部分174.2.2 DS18B20测温部分174.2.3通信部分184.2.4程序下载部分184.3 下位机的软件设计184.3.1DS18B20工作原理及应用194.3.2单片机串口通信部分204.3.3单片机PWM功率控制部分205 基于PC的上位机编程设计235.1 方案设计与选择235.2 上位机各模块设计235.2.1串口通信模块设计235.2.2数据处理部分设计235.2.3 PID控制部分设计246 总结25参考文献26谢辞27附录281 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，也引起了丈量仪器和测试技术的巨大变动。
人们曾为丈量仪器从模拟化、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丈量仪器进步入了高科技的殿堂。
与传统的仪器分歧，虚拟仪器（virtual instrument）是基于计算机和尺度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”，从实质上反映了虚拟仪器的特征。
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。
基于LabVIEW的温度采集系统设计摘要近些年来单片机取得了突飞猛进的发展并且已在各行业得到广泛应用，在本文中，完成了智能温度采集系统的设计，本系统采用单总线操作，简单电路，精确测量，多点测量。
能够在较低的成本下实现有效的温度监测。
通过人机界面显示和查询，节约能源，创造价值，具有一定的商业价值。
本系统也可广泛应用于消防等其他系统中。
本文首先分析了当前单片机的发展以及应用范围，设计了基于STC89C52单片机的温度恒定单片机采集系统的总体架构以及硬件部分，对系统的硬件的搭建以及部分传感器模块做了详细论证和设计。
控制节点经过研究对比，选用STC89C52，对外围电路中的传感器模块、供电电源模块、协调器接口电路以及时钟均做了详细设计，通过对比分析选择了适合本课题的温湿度传感器。
最后，进行了软件的设计和实现，主要包括主控程序、数据上传设计、报警子程序设计、按键扫描子程序设计以及终端子程序设计等。
实验测试，验证了在特定条件下系统数据传输正常；实验及仿真表明，该系统能很好的实现环境的采集以及传输功能，验证了该方案的可行性。
论文从温度采集系统的理论依据、设计思路、实现过程、测试结果等方面均做了详细阐述，取得了预期效果，论文的研究成果对温度采集系统的完整性起到了补充作用，对其实践应用起到了推动作用。
关键词：单片机采集温度Constant temperature monitor system of the classroomAbstractIn recent years, this paper designs an intelligent temperature monitoring system, this system is to realize the temperature measurement system of STC89C52 based on MCU and DS185B20, MCU in the system as the input and display of temperature control device,DS18B20 is used as temperature acquisition and temperature data output device the. Thissystem uses a single bus operation, has the advantages of simple circuit, accurate measured value, can realize multipoint measurement. To ensure the realization of the effective monitoring of the room temperature with low cost. Through the man-machineinterface to display and query, save energy and create value, has a certain commercial value. The system can also be widely used in fire fighting and other systems.This paper first analysis of the current development of MCU and the scope of application,the part of the overall architecture design STC89C52 microcontroller, temperaturemonitoring system based on MCU and hardware, the system hardware selection, design,construction and the peripheral modules of sensor module to do a detailed demonstration and design. Through the comparative study of the control node, select STC89C52, thesensor module, the peripheral circuit of the power supply module, interface circuit andclock coordinator has made the detailed design, through the comparison and analysis ofthe temperature and humidity sensor is suitable for this topic. Finally, designed and realized the software, including the main program, data upload alarm design, program design, keyboard scanning subroutine design and terminal program design. Finallyaccording to the design idea of realizing all functions of the system. The experimentaltesting, verification in the system of data transmission under certain conditions are normal;that the experiment and simulation, the system can realize the acquisition and transmission function of the classroom environment is very good, validate the feasibility of the scheme.The temperature acquisition system th.The temperature acquisition system theory basis,design ideas, implementation process, the test results were described in detail, and achieved the desired results, the research on the integrity of the temperature acquisition system has played a complementary role, for the application to play a role in promoting.Keyword：microcomputer Monitorte mperature目录1 温度采集系统总体方案设计 (1)1.1 硬件总体设计 (1)1.2 软件总体设计 (2)2 温度采集系统硬件设计 (3)2.1 温度信号采集模块硬件设计 (3)2.1.1温度传感器 (3)2.1.2 A/D转换模块 (4)2.1.3单片机模块 (4)2.1.4信号采集模块硬件设计 (4)2.2 主控模块硬件设计 (5)2.2.1 GPRS协议概述 (5)2.2.2主控模块硬件总设计 (5)2.3 采集显示模块硬件设计 (5)2.3.1显示模块 (5)2.3.2显示采集模块硬件总设计 (5)2.4 电源模块硬件设计 (6)3 软件编程及实现 (7)3.1 软件编程关键技术引用 (7)3.1.1 SubVI技术 (7)3.1.2 同步技术 (8)3.1.3 VI Server技术 (9)3.1.4 多线程技术 (10)3.2 温度检测模块的软件设计 (10)3.3 主控模块及显示采集模块软件设计 (10)3.4系统初始化子程序 (11)3.5数据采集设计 (12)3.7数据上传设计 (12)3.6 GPRS软件设计 (13)4 系统调试及仿真结果 (15)4.1 硬件调试 (15)4.2 软件调试 (16)4.4 温度传感器部分 (16)4.5湿度检测部分 (17)5 结论 (18)参考文献 (19)致谢 (20)1 温度采集系统总体方案设计1.1 硬件总体设计随着电子信息的迅猛进步发展，温度系统在市场上也层出不穷，经过市场的研究和综合考虑，本设计考虑实现智能温度监测系统的远程无线传输。
基于labview的温度监测系统设计任务书设计任务书1.项目背景温度监测是很多领域中非常重要的一项工作，包括工业生产、环境监测、实验室等。
随着科技的发展，温度监测系统的要求也越来越高，需要实时、准确地采集和显示温度数据，并具备远程监控和报警功能。
本项目旨在设计一套基于LabVIEW的温度监测系统，满足实时监测、报警和远程控制的需求。
2.项目目标设计一套基于LabVIEW的温度监测系统，并实现以下功能：-实时采集温度数据：系统能够通过传感器实时采集环境温度数据，并在界面上显示。
-数据存储和显示：系统能够对采集的温度数据进行存储和显示，用户可以随时查看历史数据。
-温度报警功能：系统能够监测温度是否超过预设阈值，当温度超过阈值时能够及时报警。
-远程监控和控制：系统能够实现远程监控和控制，用户可以通过网络远程查看温度曲线和控制设备。
3.项目内容-硬件设计：选择适合的温度传感器，并与LabVIEW开发平台进行连接，实现温度数据的实时采集。
-软件设计：使用LabVIEW开发平台，设计温度监测界面，并实现温度数据的存储、显示和报警功能。
-网络通信：实现通过网络实现远程监控和控制的功能。
-系统集成与测试：对硬件和软件进行集成调试，并进行测试和优化，确保系统正常运行。
4.项目进度安排-第一周：项目启动会议，明确项目需求和目标，进行相关文献调研。
-第二周：选择合适的硬件传感器，并进行硬件连接和驱动程序的编写。
-第三周：使用LabVIEW开发界面，实现温度数据的实时采集和显示。
-第四周：实现温度数据的存储和报警功能，进行相关功能测试。
-第五周：实现远程监控和控制功能，进行网络通信测试。
-第六周：对整个系统进行集成调试，进行性能测试和优化。
-第七周：项目总结和报告书的撰写。
5.项目预算本项目的预算主要用于购买硬件传感器、LabVIEW开发平台软件及相关设备，预计总预算为3000元。
6.项目评估项目最终评估将根据以下几个方面进行：-功能评估：根据设计目标中所提及的功能进行测试，评估系统是否满足需求。
收稿日期:2009-09 作者简介:徐苒(1985—),女,硕士研究生,研究方向为在线检测技术。
基于N I E L V I S I I 的温度采集系统设计徐 苒,金暄宏,戴曙光(上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093) 摘要:介绍E L V I S 在温度采集系统设计中的应用,探讨以虚拟仪器为核心的数据采集系统及其实现信号检测技术的设计方案。
利用E L V I SI I 实验板以及开发软件L a b V I E W 搭建一个温度检测系统,结果表明,E L V I S 平台比传统的数据采集装置更具有灵活性、创新性和实践性。
关键词:E L V I SI I ;虚拟仪器;温度信号检测中图分类号:T P 39 文献标识码:B 文章编号:1006-2394(2010)02-0033-03T h e T e m p e r a t u r e T e s t i n g E x p e r i m e n t B a s e d o n N I E L V I S I IX UR a n ,J I NX u a n -h o n g ,D A I S h u -g u a n g(S h a n g h a i U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y O p t i c a l -e l e c t r i c a l a n d C o m p u t e r E n g i n e e r i n g C o l l e g e ,S h a n g h a i 200093,C h i n a )A b s t r a c t :T h e a p p l i c a t i o n o f E L V I S i n t h e s y s t e md e s i g n i s i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r .T h e d a t a a c q u i s i t i o n s y s t e mb a s e d o n v i r t u a l i n s t r u m e n t i s p r e s e n t e d ,a n d d e s i g n sc h e m e s o f s i g n a lde t e c t i n g t e c h n i q u e a r e p r o p o s e d .T h e t e m p e r a -t u r e t e s t i n g s y s t e mi s b a s e d o n N I E L V I S I I a n d t h e L a b V I E W s of t w a r e .T h e r e s u l t s p r o v e t h a t E L V I S i s m o r e f l e x i b l e ,i n n o v a t i v e a n d p r a c t i c a l c o m p a r e d w i t h t h e t r a d i t i o n a l d a t a a c q u i s i t i o n d e v i c e .K e y w o r d s :E L V I S ;v i r t u a l i n s t r u m e n t ;t e m p e r a t u r e s i g n a l d e t e c t i n g1 E L V I S 简介N I 教学实验室虚拟仪器套件(N I E L V I S )是动手设计与原型设计平台,它集成了最常用的12个仪器,包括示波器、数字万用表、函数发生器、波特图分析仪等,将它们集成在适合于硬件实验室中使用。
基于N I L a b V I E W 图形化系统设计软件,带有U S B 即插即用功能的N I E L V I S 提供了虚拟仪器的灵活性,并且允许进行快速简单的测量采集与显示。
全新的U S B 即插即用连接性简化了试验设备的搭建和维护,用户现在可以使用个人电脑对应用进行测试和原型设计,并通过U S BM 系列数据采集设备来完成数据采集任务。
此外,本系统用到的N I E L V I S I I 还根据用户反馈,比之前的版本增加了牢固性。
各部分名称如图1所示。
1.1 安装在计算机上的软面板仪器(S F P )如图1所示,计算机平台上安装有虚拟仪器软件开发工具L a b V I E W ,E L V I S 加载了在L a b V I E W 中创建的S F P 仪器以及仪器的源代码,用户可以通过修改L a b V I E W 代码来修改S F P 的功能或者提高它们的功用。
这些软面板仪器都是系统设计中典型的和必须的通用电子仪器的虚拟仪器,主要包括示波器、函数发生器、数字万能表、可编程控制的电源以及波特分析器、动态信号分析仪与任意波形发生器。
1.2 用户自定义工作台如图1,原型实验面包板与工作台相连接,在此上搭建模拟电路,允许设计过程中输入/输出信号的连接,同时原型面包板上给出了E L V I S 所有的信号终端,它们分列在电路面包板两旁,并通过电缆连接至电①计算机上的软面板仪器(S F P ) ②U S B 即插即用电缆 ③用户自定义工作台 ④原型实验面包板 ⑤和⑥是电源适配器和电源线图1 N I E L V I S I I 系统·33·2010年第2期 仪表技术脑,将采集到的测量温度、压力、速度等不同类型的电信号送入计算机处理,或者输出控制信号等。
特别适合实验教学、电路设计及仪器测试与控制。
2 在N I E L V I S 上实现温度采集系统设计温度采集系统主要包括温度检测电路、放大电路;虚拟仪器部分采用编程语言L a b V I E W 编写,实现温度采集、模式转换、数据记录等功能的测量界面及程序框图。
2.1 在E L V I S 平台上完成系统的测温电路搭建铂热电阻R t 作为典型的温度传感器,需要外加电源使流经它的电流成规定值,同时电阻值R t 会随环境温度的改变而改变,关系如式(1)所示:R t =R 0(1+A t +B t 2)(1)式中:R 0=100Ψ,A ≈3.92×10-3(1/℃),B ≈-5.80×10-7(1/℃)2。
测量该电流在热电阻两端产生的电压降,从而达到测温的目的。
一般测温场合下可以略去B 的影响,则式(1)可简化为式(2),即P t 电阻的电阻-温度特性接近线性。
R t =R 0(1+A t )(2)测量电路中使用两线制不平衡电桥法测量温度,原理如图2所示。
R 1、R 2、R 3为电桥臂的固定电阻,R m 为电桥显示仪表M 的内阻,测量过程中,把热电阻R t 作为第4个桥臂接入桥路后,由于电桥设计为不平衡,所以显示仪表M 中有电流流过,流过的电流I m 为式(3),其中K 为式(4)。
I m =U a b·R 1R 3-R 2R tK(3)K =R mR 1+Rt R 2+R 3+R 2R 3R 1+R t+R 1R t R 2+R 3(4)图2 两线制不平衡电桥根据电流I m 的大小,M 可以指示出热电阻的阻值,也可以直接指示出温度。
由式(3)可知,电流I m 与U a b 成正比,因此,为了保证电压仪表的恒定性,必须保证U a b 不变,为此,使用电流调节电阻R r 来保证U a b 不变。
在本实验过程中,必须对U a b的恒定性进行检查,检查时,通过切换开关X 1,热电阻R t 被检查电阻R 4代替,在显示仪表M 上刻有一条红线,调节电阻R r 使得M 的指示为红线位置时,表示U a b符合要求。
图3所示为工作台仿真软件M u l t i s i m 下的温度检测电路,实际工作台上的电路搭建与其完全相同。
首先由铂热电阻对温度信号进行采集,通过不平衡电桥进入差动放大电路进行放大处理,热电阻旁的电容起滤波作用。
将工作台上的电路输出端连接至A n a l o g I n p u t S i g n a l s 模块中的A I 0端,由信号采集及处理软件L a b V I E W 进行温度的采集、实时显示以及保存。
图3 温度检测仿真电路整个电路的功能包括温度信号的采集、放大以及提取。
其中放大器使用O P 07,放大器的供电电源为±15V 或者可选电压;R t 是热电阻铂100,R 7、R 8、R 9、R 10应当采用配对电阻。
整个电路采用±15V 恒压源或者0～12V 的任意电压供电,它们都位于工作台的左下角D Cp o w e r s u p p l i e s 模块和V a r i a b l e P o w e r S u p -p l i e s 模块;同时在M A X 中注意选择通道a i 0。
测量时,首先将铂电阻放入冰水混合物中,即零摄氏度,此时电阻值为100Ψ,拿出铂电阻处于室温时,电阻变化量为ΔR ,此时不平衡电桥输出端有电压信号输出U a b,其大小可由式(5)求出;之后由差动放大器进行放大处理,本系统的不平衡电桥电路的电压灵敏度约为1.913m V /℃,要使整个电路达到10m V /℃的灵敏度,放大电路的放大倍数大概在5至6之间,可以根据式(6)选择合适的增益大小;最终,热电阻R t 的阻值与输出电压U 0之间的关系如式(7)所示。
U a b =R 2ΔR R 2+R t R 2+R 1·U i(5)U 0=U a b 1+2R 4R 5(6)R t =1.12U 0+10110-U 0(7)·34·仪表技术 2010年第2期2.2 用L a b V I E W 编写程序完成数据的采集与处理E L V I S 平台的开发软件就是L a b V I E W 软件。
L a b V I E W 是一种图形化的编程语言,它提供了大量的工具与函数用于数据采集、分析、显示和存贮。
本系统的程序前面板设计如图4所示,具体功能要求如下:(1)实现100个点的温度采集;(2)温度超过设定点会报警,同时A l a r m C o u n t e r 加1;(3)当用户单击“开始采集”按钮后,系统开始采集数据,采集过程中若单击“暂停”按钮则会弹出对话框暂停采集;(4)既可用华氏也可用摄氏实时的在图表中显示温度值并将结果包括用户信息保存在用户指定路径的表格文件中。
图4 前面板设计程序框图设计如图5所示,考虑到采集到的是电压信号,需要将其转换成温度信号才能显示。
