基于LabVIEW的温度测试系统

基于LabVIEW的温度采集系统设计摘要：设计了基于LabV IEW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。

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。

目录第一章方案设计与论证 (2)第一节传感器的选择 (2)第二节方案论证 (3)第三节系统的工作原理 (3)第四节系统框图 (4)第二章硬件设计 (4)第一节 PT100传感器特性和测温原理 (5)第二节信号调理电路 (6)第三节恒流源电路的设计 (6)第四节 TL431简介 (8)第三章软件设计 (9)第一节软件的流程图 (9)第二节部分设计模块 (10)总结 (11)参考文献 (11)第一章方案设计与论证第一节传感器的选择温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类，前者是让温度传感器直接与待测物体接触，而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离，检测从待测物体放射出的红外线,达到测温的目的.在接触式和非接触式两大类温度传感器中，相比运用多的是接触式传感器，非接触式传感器一般在比较特殊的场合才使用，目前得到广泛使用的接触式温度传感器主要有热电式传感器，其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器,将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。

热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。

常用的热电阻材料有铂、铜、镍、铁等，它具有高温度系数、高电阻率、化学、物理性能稳定、良好的线性输出特性等，常用的热电阻如PT100、PT1000等.近年来各半导体厂商陆续开发了数字式的温度传感器，如DALLAS公司DS18B20，MAXIM公司的MAX6576、MAX6577，ADI公司的AD7416等，这些芯片的显著优点是与单片机的接口简单，如DS18B20该温度传感器为单总线技术，MAXIM公司的2种温度传感器一个为频率输出,一个为周期输出，其本质均为数字输出，而ADI公司的AD7416的数字接口则为近年也比较流行的I2C总线，这些本身都带数字接口的温度传感器芯片给用户带来了极大的方便，但这类器件的最大缺点是测温的范围太窄,一般只有-55～+125℃，而且温度的测量精度都不高，好的才±0.5℃，一般有±2℃左右，因此在高精度的场合不太满足用户的需要.热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器，它具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。

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。