基于labview温度测量系统设计

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1、基于LabVIEW温度测量系统设计　　摘要：虚拟仪器将计算机技术与测量技术紧密融合，它在进行环境参数测量时无需使用大量的测量设备，最大限度地降低了开发成本。鉴于此，设计了一个基于虚拟仪器技术的温度测量系统。该系统主要由下位机和上位机两部分构成，下位机通过传感器采集温度信号，经单片机以串口通信的方式传送给上位机，上位机中由LabVIEW软件编写的温度测量系统可实时进行温度的显示与报警。测试结果表明，该设计系统的测量精度较高，操作简单，而且可视性很好。关键词：温度采集；AT89S52；串口通信；LabVIEW中图分类号：TN964?34文献标识码：A文

2、章编号：1004?373X（2014）06?0114?03温度是我们日常生活中常见的物理量，也是工业、农业等领域需实时检测的物理量，那么如何进行温度实时有效的检测是必须考虑的一个问题。传统的测量方法大多偏硬件电路和C/C++语言，设计过程复杂，且可视效果不好，针对这些问题，本文中引入了虚拟仪器技术。8虚拟仪器技术是计算机与仪器测量技术结合的产物，它不再依托复杂的编程过程，而是采用一种图形化的编程形式，根据工程的实际需求构建虚拟的测量仪器与信号分析处理软件，不再需要大量的硬件设备，大大降低了系统的开发成本[1]。其中，LabVIEW作为虚拟仪器主要的

3、开发软件，目前已广泛应用于数据采集、仪器控制、测量分析等应用系统的开发。1系统的组成与工作原理本文设计的温度测量系统是基于LabVIEW平台来实现的，整个系统分为上位机和下位机2部分。上位机由装有LabVIEW软件平台的PC机来实现，下位机由温度采集模块、单片机控制模块、LCD显示模块、串口通信模块来构成，具体的系统框图如图1所示。在上述设计的系统中，首先通过温度传感器采集当前实时温度，将温度信号转换成电信号传送到单片机进行处理，且实时温度在LCD1206上显示出来，同时将采样数据通过MAX232串口通信模块发送到PC机，PC机上的用LabVIEW

4、实现的温度测量应用软件读取到串口数据后，把接收到的数据进行解码，将处理后的数据以波形的形式显示出来，且能进行相应的报警处理等。2下位机的具体设计下位机的设计包含了硬件电路与程序设计两部分，具体的硬件电路结构如图2所示。2.1硬件设计（1）温度采集模块8在本系统中，温度的采集分别是采用9015型晶体管和AD590集成温度传感器[2]来实现，选择这2种测温传感器，主要是考虑到传感器的输出与温度之间的关系。晶体管作为一种半导体测温元件，在温度不太高的情况下，晶体管的发射结上的正向电压与绝对温度是成线性关系变化的。AD590作为常用的集成温度传感器，测温范

5、围为-55～150℃，其输出电流与绝对温度也是成正比的。由此可见，这两种测温传感器测温的线性度较好，外围电路也简单，无需如热电偶一样进行冷端补偿。由于温度采集电路输出的是模拟量，因此在输送到单片机前还需进行A/D转换。本系统主要采用PCF8591芯片来实现的。PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8?bitCMOS数据获取器件，可实现8?bit的模数转换和8?bit的数/模转换。（2）单片机控制与显示模块单片机采用的是AT89S52芯片，显示模块采用LCD1602来显示实时的测量温度。（3）串口通信模块本系统中的串行通信部分主要由MAX2

6、32来实现。MAX232芯片是MAXIM公司生产的具有两路接收器和驱动器的IC芯片，其内部有一个电源电压变换器，将单片机引脚的COMS电平（0～5V）转换为RS232电平（-12～128V）输出。设计中将单片机的串行通信口与MAX232相连，再将MAX232的输出用9针RS232串口线与PC机连接就实现了上下位机之间串行通信的硬件连接。2.2程序设计本系统由AT89S52单片机作为中央控制器，控制各功能模块的正常工作及数据的接收与处理。首先利用温度传感器采集外界温度数据，经A/D转换，并用LCD显示出来，然后经编码通过串口发送到PC机。其主要的程序

7、设计包括：A/D转换子程序、显示子程序、串行发送与接收子程序等。3上位机软件设计LabVIEW软件是虚拟仪器常用的开发软件[3]，本系统采用LabVIEW软件设计的温度测量系统[4]可实现对温度的采集，显示及处理，具体的设计包含了3部分：前面板的设计、程序框图的设计和连接器的设计。特别值得注意的是，作为上位机的测量软件必须与下位机的硬件电路相连接，这就牵涉到如何实现下位机与上位机串口通信的问题。3.1前面板设计8前面板是VI代码的接口，是用户的交互界面。本系统要求能对温度进行实时采集，并将采集的温度实时显示出来，同时本系统的温度上下限阈值可以设置，

8、当实时温度超出预先设置的上下限范围时，系统会自动报警。因此，前面板的设计主要包含4个部分：波形显示部分、当前温度与电压值显