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CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Mar.2021•中国科技信息2021年第6期31万~60万©器d linkdappraisement industry郑玲玲张金刘芳丁俊香赵婷陆军炮兵防空兵学院郑玲玲（1983-）女，安徽省全椒县，硕士，讲师，研究方向：计算机控制。
DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2021.06.028基于LabVIEW和Arduino的温湿度采集系统设计本文利用虚拟仪器平台实现对温湿度数据的采集和控制。
在整个系统中，Arduino Uno作为下位机，负责对传感器信息的读写和数据传输；LabVIEW编写的显示软件作为上位机，上位机和下位机之间利用USB-TTL接口实现通信。
实验结果表明，该系统可以使温湿度数据的采集变得更加高效、快捷，通过计算机的辅助决策实现了数据的处理和显示，提高工作效率，达到对温湿度环境有较高要求的场合进行环境监测的目的。
温湿度测量一直是工业生产和科学研究中非常重要的环节之一，测量数据的准确性和时效性又与测量仪器有着密不可分的联系。
目前的温湿度数据一般采用诸如温湿度计这类传统仪器进行测量，然而传统仪器结构固化，功能单一，已经不能满足用户对数据变化趋势的实时显示和预测，以及温湿度超限报警等功能的需求。
随着科学技术的快速发展和用户需求的不断提高，应运而生的虚拟仪器技术，则是以高性能的模块化硬件为基础、灵活高效的软件为核心，通过计算机技术、通信技术和测量技术等来完成各种测试、测量工作。
虚拟仪器可以将计算机强大的计算处理能力和仪器设备的测量控制能力有效结合，并通过软件开发出交互式图形界面来实现对数据的显示、存储以及分析处理。
这种融合不仅缩小了仪器的体积和成本，还有效降低软硬件开发和维护费用，同时还能完成个性化功能的实现。
所以和传统仪器相比，虚拟仪器有着不可比拟的显著优势。
系统设计方案本设计分为两个部分，上位机的检测界面由图形化的编程软件LabVIE W来实现，它不仅能方便快捷地完成与各种软硬件的连接，还拥有强大的数据处理能力，它将采集到的温湿度数据进行处理、存储并通过曲线来显示，这样可以实时观测温湿度的变化趋势。
基于虚拟仪器的温度测量系统1. 背景在现实生活中，温度是一项重要的物理量。
在工业生产、科研实验、生活环境等方面都需要精确测量温度。
为了提高测量的准确性和效率，许多科技公司和实验室开发了各种各样的温度测量系统。
其中，基于虚拟仪器技术的温度测量系统受到了广泛关注和使用。
2. 系统架构基于虚拟仪器的温度测量系统主要由以下组成部分构成： - 温度测量传感器 -虚拟仪器平台 - 计算机或嵌入式系统其中，温度测量传感器负责将物体表面的温度信号转换为电信号，再通过虚拟仪器平台传输到计算机或嵌入式系统中。
虚拟仪器平台是基于软件的虚拟仪器，可模拟实际仪器的功能，并实现数据采集、处理和分析功能。
计算机或嵌入式系统可对传输过来的温度信号进行计算、分析和显示。
3. 系统功能基于虚拟仪器的温度测量系统具有以下功能： - 实时监测温度变化 - 显示温度变化曲线 - 记录温度数据并生成报告 - 可配合软件进行数据分析和处理4. 应用领域基于虚拟仪器的温度测量系统在以下领域有广泛应用：- 工业生产：测量液体、气体等工业生产中不同物体的温度，对生产过程进行调控和控制。
- 科研实验：配合实验数据采集和处理软件，进行科研实验并分析实验数据。
- 环境监测：对生活环境中的温度进行监测，保障人们的生活质量。
- 医疗领域：对人体进行测量，确保身体温度在正常范围内。
5. 未来发展随着科技的不断进步，基于虚拟仪器的温度测量系统也将有所发展。
未来可能出现的新特点包括： - 针对特殊环境的温度测量：结合传感器和虚拟仪器平台，开发专门测量高温、低温、高压等特殊环境下温度的测量系统。
- 计算机视觉技术结合：结合计算机视觉技术，通过图像识别实现对温度的测量和监测。
- 大数据和人工智能技术结合：融合大数据和人工智能技术，实现对温度数据的自动分析和处理。
6.，基于虚拟仪器的温度测量系统是一种具有广泛应用前景的温度测量技术。
其通过传感器、虚拟仪器平台和计算机或嵌入式系统的结合，实现对温度的实时监测、数据记录和分析处理等功能，已经被广泛应用于工业生产、科研实验、环境监测和医疗领域等方面，并有望在未来和其他领域相结合，实现更多领域和应用的拓展。
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地融合在一起，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。
本设计是基于LabVIEW 2010开发平台而简单模拟设计的一个四通道数据采集系统，其中下位机是采用单片机模拟产生实时温度数据，上位机系统则具有数据同时采集、采集数据实时显示、存储与管理、报警系统、数据记录查看等功能，实现了四通道温度数据采集的目的。
本文首先概述了虚拟仪器技术，LabVIEW开发平台，然后简单那介绍了数据采集的相关理论，最后具体讲解了本设计的各个模块在LabVIEW 上是如何实现的。
关键字：虚拟仪器；数据采集；LabVIEWAbstractVirtual instrument(VI) combines computer science, bus technology, software engineering with measurement instrumentation technology, making use of the computer powerful digital processing ability realize most of the functions of the instrument, breaking the traditional instrument, forming the framework of a new instrument model.This design is based on LabVIEW 2010 development platform and simple simulation design of a four channel data acquisition system, including lower machine is produced by single chip microcomputer simulation real-time temperature data, PC system has data collection, data collection and real-time display, storage and management, alarm system, data record check, and other functions, realize the four channel temperature data collection purpose.This paper first summarizes the virtual instrument technology, LabVIEW development platform, and then simple that introduces the data acquisition of relevant theory, and finally to explain in detail the design of each module in LabVIEW on how it is done.Key words: Virtual Instrument; Data acquisition；LabVIEW目录摘要....................................................................................................................... - 1 -Abstract ..................................................................................................................... - 2 -目录................................................................................................................... - 3 -第一章绪论........................................................................................................... - 5 -1.1 引言......................................................................................................... - 5 -1.2 数据采集的意义和任务......................................................................... - 5 -1.3 虚拟仪器在数据采集中的应用价值..................................................... - 5 -1.4 本设计所做的工作................................................................................. - 6 -第二章设计原理................................................................................................... - 6 -2.1 数据产生................................................................................................. - 6 -2.2 串口接收................................................................................................. - 7 -2.3 分通道显示............................................................................................. - 8 -2.3.1 数据分离..................................................................................... - 8 -2.3.2 门限设置..................................................................................... - 8 -2.3.3 波形显示..................................................................................... - 9 -2.4 华氏转换................................................................................................. - 9 -2.5 报警系统............................................................................................... - 10 -2.6 数据文件存储....................................................................................... - 10 -2.6.1 建立头文件............................................................................... - 10 -2.6.2 数据TXT存储........................................................................... - 11 -2.7 记录数据读取....................................................................................... - 11 -2.8 面板设计............................................................................................... - 12 -第三章程序的调试............................................................................................. - 12 -3.1 调试结果............................................................................................... - 13 -3.1.1 波形显示................................................................................... - 13 -3.1.2 缓冲区字符串........................................................................... - 13 -3.1.3 数据存储文件........................................................................... - 13 -3.1.4 报警........................................................................................... - 14 -3.1.5 华氏转换................................................................................... - 14 -3.1.6 波形回显................................................................................... - 14 -3.2 调试问题与解决方案........................................................................... - 15 -3.2.1 字符串缓冲区........................................................................... - 15 -3.2.2文件存储................................................................................... - 15 -3.2.3 华氏转换................................................................................... - 15 -3.2.4 波形回显................................................................................... - 16 -3.3 调试心得和建议................................................................................... - 16 -第四章总结......................................................................................................... - 17 -参考文献................................................................................................................. - 18 -附录（一）单片机程序代码.................................................... 错误！未定义书签。
目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 虚拟仪器简介 (2)1.3 图形化编程语言LabVIEW的简介 (3)1.4 本论文任务 (3)2 温度控制设计方案 (5)2.1 硬件及软件的选择 (5)2.1.1硬件的选择 (5)2.1.2软件的选择 (6)2.2 硬件及软件设计方案 (7)2.2.1硬件设计方案 (7)2.2.2软件设计方案 (7)3 LabVIEW 开发环境以及PID和模糊控制模块简介 (11)3.1 LabVIEW前台显示面板与后台控制面板 (11)3.1.1 LabVIEW前台显示面板 (11)3.1.2 LabVIEW后台控制面板 (11)3.2 LabVIEW程序执行流程 (11)3.3 LabVIEW中的仪器控制和驱动 (11)3.3.1常用的仪器通信方式 (12)3.3.2 LabVIEW支持的GPIB、VXI、标准串口I/O仪器的驱动 (12)3.3.3 VISA简介 (12)3.4 PID控制模块简介 (13)3.5 模糊控制模块简介 (15)4 以单片机为核心的下位机的设计 (17)4.1 下位机设计方案 (17)4.2下位机的硬件设计 (17)4.2.1主控部分 (17)4.2.2 DS18B20测温部分 (17)4.2.3通信部分 (18)4.2.4程序下载部分 (18)4.3 下位机的软件设计 (18)4.3.1DS18B20工作原理及应用 (19)4.3.2单片机串口通信部分 (20)4.3.3单片机PWM功率控制部分 (20)5 基于PC的上位机编程设计 (23)5.1 方案设计与选择 (23)5.2 上位机各模块设计 (23)5.2.1串口通信模块设计 (23)5.2.2数据处理部分设计 (23)5.2.3 PID控制部分设计 (24)6 总结 (25)参考文献 (26)谢辞 (27)附录 (28)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。
基于LabVIEW的数据采集系统的实现一、本文概述随着科技的飞速发展，数据采集系统在众多领域如工业自动化、环境监测、医疗设备、科研实验等中发挥着越来越重要的作用。
数据采集系统的主要任务是从各种传感器或设备中收集数据，然后对这些数据进行处理、分析和存储，以供后续使用。
为了实现这些功能，需要一个高效、稳定、易于使用的数据采集软件平台。
LabVIEW （Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）作为一种由美国国家仪器（National Instruments，简称NI）公司开发的图形化编程语言，以其直观易用的界面和强大的数据处理能力，在数据采集领域得到了广泛应用。
本文旨在介绍基于LabVIEW的数据采集系统的设计与实现。
文章将首先介绍LabVIEW的基本概念和特点，然后详细阐述数据采集系统的整体架构、硬件组成和软件设计。
在硬件组成部分，将介绍传感器的选择与连接、数据采集卡的功能与配置等；在软件设计部分，将详细介绍如何利用LabVIEW实现数据采集、数据处理、数据存储以及用户界面设计等。
文章还将讨论系统的性能测试与优化，以及在实际应用中的案例分析。
通过本文的阅读，读者可以对基于LabVIEW的数据采集系统的实现有一个全面而深入的了解，从而为相关领域的研发和应用提供有益的参考。
二、LabVIEW概述LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是由美国国家仪器（National Instruments，简称NI）公司开发的一款图形化编程语言，它采用了图形化的代码块，以数据流编程方式实现各种功能的开发。
相较于传统的文本编程语言，如C、C++或Python等，LabVIEW提供了更加直观、易于理解和学习的编程环境，特别适合于工程师和科学家进行数据采集、仪器控制、自动化测试以及数据分析等应用。
基于LabView的温度采集系统设计学校：长春理工大学学院：电子信息工程教师：学号：姓名：摘要：随着信息领域各种技术的发展，在数据采集方面的技术也取得了很大的进步，采集数据的信息化是目前社会的主流发展方向。
各种领域都用到了数据采集，在石油勘探，地震数据采集领域已经得到应用。
随着测控技术的迅猛发展，以虚拟仪器为核心的数据采集系统已经在测控领域中占到了统治地位。
数据采集系统是将现场采集到的数据进行处理、传输显示、储存等操作。
数据采集系统主要功能是把模拟信号变成数字信号，并进行分析、处理、存储和显示。
温度数据采集系统广泛的应用于人们的日常生活中。
此次设计主要利用labview实现温度采集系统的设计过程，系统结构时利用了labview的虚拟仪器技术，由labview虚拟系统自生成温度信号，通过温度的采集实现对温度数据的采集，预处理，分析，储存和显示。
关键词：labview ，温度监测系统Labview简介LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW 使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。
与C和BASIC一样，LabVIEW也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。
LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储，等等。
LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。
虚拟仪器（virtual instrumention）是基于计算机的仪器。
计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。
粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。
随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。
LabView 温度采集系统090411416 李向龙摘要:虚拟仪器最为检测技术的一个分支, 进入新世界后, 在国内得到了快速的发展。
它可以利用计算机显示器的强大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。
目前, 常用的温度采集系统绝大部分是由集成温度传感器和单片机构成的,设计过程繁琐、调试期长、修改不方便。
随着工业的不断发展,对温度测量的要求越来越高, 而且测量范围也越来越广。
采用虚拟仪器将会使工作大大简化, 本设计用 LabView 软件在 PC 机上编程实现多点温度采集、动态图形显示、数据存储、报警、数据分析等功能,并重点对基于 LabView 的虚拟温度采集系统的设计进行了讨论。
关键词 :LabVIEW 温度采集1 设计思想该系统的功能框图如图 1所示。
图 1 系统功能框图本温度采集系统的设计采用软件代替 DAQ 数据采集卡,使用 Demo read voltage 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。
2 子程序设计2.1 温度计子程序温度计界面程序如图 2所示。
在框图程序中设定温度计范围为 0到 100,在前面板窗口中放入竖直开关控制器以选择显示华氏还是摄氏温度。
图 2 温度计程序图2.2 实现步骤1、点击框图程序窗口的空白处,弹出功能模板,从弹出的菜单中选择所需的对象。
本程序用到下面的对象:Multiply (乘法功能,将读取电压值乘以 100.00,以获得华氏温度。
Subtract (减法功能,从华氏温度中减去 32.0,以便转换成摄氏温度。
