基于LabVIEW的散热器及室内外温度监测系统

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。

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。

虚拟仪器期末设计报告课题名称：温度监控系统起讫日期：2012年6月19日- 2012年6月20日学生学号：XXXXXX学生姓名：____ ____XXXX________ ____ 报告成绩：中国计量学院信息工程学院生物医学工程专业2012年 6 月20 日目录一、labVIEW介绍 (3)二、labview温度监控设计的介绍 (3)三、labview温度监控程序框图的设计 (3)四、labview温度监控前面板的设计 (6)五、DAQ信号采集的概述和配置 (7)六、labview温度监控系统的检验和调试 (8)七、个人心得和体会 (9)八、参考资料 (10)labVIEW介绍LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument EngineeringWorkbench，实验室虚拟仪器集成环境)是一个基于G（Graphic）语言的图形编程开发环境，在工业界和学术界中广泛用作开发数据采集系统、仪器控制软件和分析软件的标准语言，对于科学研究和工程应用来说是很理想的语言。

它含有种类丰富的函数库，科学家和工程师们利用它可以方便灵活地搭建功能强大的测试系统。

LabVIEW编程语言最主要的两个特点是图形化编程和数据流驱动。

labview温度监控设计的介绍这个系统是在硬件温度传感器热敏电阻的基础上完成对温度信号的采集以得知某段时间内的最高温度、最低温度和平均温度，还可以把测得的摄氏度转换为华氏供一些特殊的需要，在测量之前同时还可以人为的设定温的上限值和下限值当温度超过用户设定的温度上限值或者下限值时，红色警示灯会被点亮并且会有喇叭警告，但温度在上下界限内时亮的时绿色的灯会亮着表示温度在用户设定的正常范围内。

labview温度监控程序框图的设计首先是要了解怎么用热敏电阻上采集来的电压值Ut来转化为我们所需要温度值。

在电路上我们要运用一个固定电阻和热敏电阻进行串联接在5伏的电源上，然后再用伏安法求得热敏电阻的阻值。