基于LabVIEW的温度控制系统的设计
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集、控制．例如在发电厂、钢铁厂、化工领域的生产中都需要对人量数据进 行现场男集，_而温度采集又是其中极为重要的部分。在极端恶劣1 ：作环境 下，温度的测量常伴有巨大的掩击力或高温气体的高速流动，其共同特点是 温度高且是瞬态变化的，响应时间町达ms甚拿u s级，测量技术难度大。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，这 种方案人机界面不友好、调试期长、修改不方便，因此采用效率和自动化水 平更 高的新 的测母 手段， 是温度 测控系 统的发 展趋势 。
配备NI 公司的数据采集板膏比较贵，在实际开发中可选用单片机系统对数据 进行 采集 。
本文设计了一种基于LabVI EW的单片机温度自动控制系统，并对其系统 的组成、实现给 出了详细描述。
=、系统硬件电路设计
系统dI 温度传感器、信号的处理、信号的采集、温度的监控组成，实现 了温度的监测和控制，提高了系统的安全性、方便性。系统框图如图I 所 示。温度传感器将待测物体的温度变化转换成电流变化，然后通过信号处理
图2温度 检测电 路 ( 二) 脉宽调制电路 采用脉宽调制电路的优点是：当平台温度较低时，可以给出较宽的电压 脉冲，提供大电流对系统进行快速的加温；当温度接近于设定值，可以给出 较窄的脉冲，提供小电流进行加温；当温度值在设定值范围内时，脉宽调制 电路可以给出更窄的脉冲，提供给微小的加温电流，使系统的温度始终保持 在要求的范围内。 该电路以电压驱动璋! 脉宽调制控制集成电路TL49 4为核心元件并加上简 单滤波电路及RC放电同路构成同路控制器。它能把脉冲宽度变化的信号转换 成与脉冲宽度成正比变化的直流信号，输出给电阻丝，使其对惯性器件进行 加 温。 整个 电路 由输 入、 脉宽 调制 、输 出三 个模 块组 成。 ( - - ) 通信接口电路 通信接u 电路采用RS485 标准。RS48 5采用平衡发送和差分接收方式实现 通信。具有极强的抗共模干扰的能力。系统选用MAX48 5作为RS48 5收发器， 其最高 传输速率为 2．5 Mbp s，完全 可以 满足通 信要求 。 Pc 机侧与单片机之间通信采用RS- 2 32 与RS- 485 转换接口装置，把48 5信 号变 成计 算机能 够识别 的23 2电平 。 三 、系 统的 软件 设计 系统 的 软件包 括 Pc机的 系 统软件 和 单片机 的 系统软 件 。 ( 一) PG机的系统软件设计 Pc 机的系统软件采用La bVI EW软件。Lab vI El r 采用了基于数据流的图形化 编程方式，因此也被称为G语言( Gr a phi c a La ngua ge ) 。与其它的编程语言 相同．G语肓既提供了数据结构、结构类氆、语法规则等编程基本要素，也 提供了包括断点设置，单步调试和数据探针在内的程序调试上具，在功能完 整性 和应 用灵 活性 上不 逊于其 它的 高级 语言 。 Pc 机的软件部分#要完成 采集与控制、测试结果的分析和记录等功 能，同时为用户提供一个 便的操作界面。系统软件l ：要有由以下几个模块 组成，即系统的主控模块、串行通信模块、PI D控制模块、PI D参 整定、
电路将 电流信号 转变为单 片机能够 处理的电压 信号。信 号的采集 采用 cy gan l 单片机的C8051 F31 0系列，C80 51F310 自带l O位的AD．简化了系统的设 计，不需要另设计AD采集电路。C8 051 F31 0完成对数据的采集和处理，并将 处理后的数据通过串行口发送到Pc 机，使用Lab vi e w编制可视化界面对温度
[ 关键词】LabVIEw c 805l F310单片机 串行通信PI D控制 中图分类号；TP2，6 文献 标识码 ：A 文章编号：16 71- - 75 97( 200 8) 1 1200 57- - 02
一、引■
随 着现 代控 制技 术的 发展 ， 在工 业控 制领 域需 要 对现 场数 据进 行实 时采
La bVI EW是美国囝家仪器公司( en t ) 开发的一种虚拟
仪器平台，是一种用圈标代码来代替文本式编程语言创建戍用程序的开发工 具。 LabVl EI 『功能强大，提供了丰富的数据采集、分析和存储库两数以及包 括DAQ，GPI B，PXI ，VXI ，RS 23 2／485 在内的各种仪器通信总线标准的所有 功能雨数。利用La bVI EW设计的数据采集系统，可模拟采集各种信号，但是
似 器 浮 信息
I ■ VALLE工 科学
基 于 LabVI EW的 温 度 控 制 系 统 的 设 计
黄单军 ( 湖南工程学院电气与信息工程系湖南湘潭411101)
[ 摘 要】 利用 LabVl E■ 开发 环境 设计 Pc上 位机 的监 拧界 面， 上位 机通 过串 行口 与C80 51F3 10单 片机 通信 ，从 而实 现对 过程 参数 的测 量和 控制 。该 测控 系统 设计 简 单，简化了 系统硬件结构。并且易 于修改，具有很好的可 扩展性．
电压放 大电路： ；毛用自 】K璀热 电偶，其输 出的热电 势非常小 ，每1℃ 约为 0．04 mY，因此。为了将其转换为A／D的输入信号，必须进行放大，采用高灵 敏度岛增益低漂移的集成运算放大器AD707 。电路l f l ，Rl 、R2、RP3决定电路 放大增 益的大小 ，用RP3町 使增益在 “·l 与1 31之间可 调．
的实 时监控， 并将数据 保存下来 以备使用 。
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图1温度控制系统硬 件框图 ( 一) 温度检测电路 温度检测电路包括温度传感器电路、电压放大电路和温度补偿电路。电 路图如图2所示。 温度传感器采用热电偶，它将温度信号转换成电势( 州) 信号，配以铡 量mV信号的仪表或变换器。便可以实现温度的测量和温度信号的转换。热电 偶温度计由于测温范围宽，它在工程实际中的应用非常广泛。热电偶温度计 能用来测量点的温度和壁面温度，也 能用来进行动态温度测量。从I K到 300 0K的温区．都可选择不同型号的热电偶温度计实现温度测量。
