基于單片機和虛擬儀器的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計

1、第27卷第5期武漢化工學(xué)院學(xué)報Vol.27No.52005年09月J.WuhanInst.Chem.Tech.Sep.2005文章編號:10044736(2005)05006503基于單片機和虛擬儀器的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計楊帆1,趙世平2,黎會鵬1(1.武漢化工學(xué)院電氣信息學(xué)院,湖北武漢430074;2.武漢化工學(xué)院計算機科學(xué)與工程學(xué)院,湖北武漢430074)摘要:論述用單片機和虛擬儀器設(shè)計溫度測控系統(tǒng)的原理、硬件結(jié)構(gòu)及軟件設(shè)計.該系統(tǒng)能對溫度進行雙重實時顯示、控制、報警.關(guān)鍵詞:單片機;虛擬儀器;溫度測控系統(tǒng)中圖分類號:TP273文獻標識碼:A0引言單片機有體積小,功耗低,性價比高,易于推廣應(yīng)用

2、等顯著特點,在自動化裝置、智能化儀器儀表、過程控制和家用電器等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用.虛擬儀器實現(xiàn)了計算機與測試儀器的一體化,已成為21世紀測試技術(shù)與儀器發(fā)展的一個重要方向,并且在研究、制造和開發(fā)中不斷的發(fā)展1.為將單片機與虛擬儀器技術(shù)有機融合,基于單片機和虛擬儀器的測試系統(tǒng).便對被測信號分析、處理.如果外界信號超過了規(guī)定的限定值,波形顯示器和單片機電路同時自動產(chǎn)生超限報警信號.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示.1Theentireapproachoftemperaturemeasure1傳感器,通過單片機AT89C2051的七個口線,將溫度值送LED顯示2.單片機同時也將溫度值通過MAX232芯片,經(jīng)過R

3、S232串口線,將溫度值送計算機中設(shè)計的波形顯示器顯示,波形顯示器不僅顯示溫度的歷史波形,還顯示實時溫度值,方2硬件設(shè)計為了保證設(shè)計的單片機溫度測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定可靠,選用了美國ATMEL公司的AT89C2051低電壓高性能8位單片機,片內(nèi)含有2kbytes的可擦寫E2PROM和128bytesRAM,片內(nèi)時鐘頻率可為零,具備用軟件設(shè)置睡眠省電功能,具體硬件電路如圖2所示.圖2單片機溫度檢測系統(tǒng)電路圖Fig.2Thecircuitryofsignalchipsystemontemperaturemeasure收稿日期:20041224基金項目:教育廳教學(xué)研究項目(2003233)作者簡

4、介:楊帆(1966),女,副教授,碩士.研究方向:智能控制與測試技術(shù).66武漢化工學(xué)院學(xué)報第27卷為提高精度,減小噪聲,5V穩(wěn)壓電源是對912V的電壓經(jīng)橋路整流,再經(jīng)電容C1(470F/2.5V)濾波,最后經(jīng)78L05集成穩(wěn)壓后得到.左邊時鐘電路作為計數(shù)器使用,設(shè)計的采樣時間為1s.DS18B20是“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器,測溫范圍為-55+125.在-10+85范圍內(nèi),精度為±0.5.3軟件設(shè)計系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括兩部分,一部分是單片機程序設(shè)計,用于實現(xiàn)實時溫度信號調(diào)理、檢測、顯示、報警功能;另一部分是基于LabVIEW的虛擬儀器軟件設(shè)計,用于再現(xiàn)歷史溫度曲線、實時溫度及報警功能

5、3.圖3為LabVIEW設(shè)計的程序框圖,圖4為單片機程序框圖.圖3LabVIEWFig.3TheRS232串口與計算機通訊,卻發(fā)現(xiàn)用LabVIEW6.1設(shè)計的波形顯器上顯示亂碼.原來單片機系統(tǒng)輸出的是字符信號,在將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后仍有問題,繼而發(fā)現(xiàn)單片機的采樣時間為1s,于是控制LabVIEW的read函數(shù)每秒鐘只接受兩個字符,這樣問題就迎忍而解了.圖5即為用手觸摸傳感器DS18B20在LabVIEW設(shè)計的波形顯示器上得到的溫度曲線,波形顯示器設(shè)置的上、下限值分別為10、40,該值可根據(jù)實際情況設(shè)定,波形顯示的溫度值與LED顯示值相同.圖4單片機程序框圖Fig.4Theprogrammera

6、pproachofsinglechip圖5波形顯示器面板Fig.5Thefrontblockofwaveformdisplay4系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果先將單片機硬件電路與單片機程序連調(diào),LED上能正確顯示被測溫度值.然后將單片機測5結(jié)語以上所述的基于單片機及虛擬儀器的測溫系統(tǒng)性能穩(wěn)定,在-10,+85范圍內(nèi)精度可第5期楊帆等:基于單片機和虛擬儀器的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計67達±0.5,通用性較強.而且只需將溫度傳感器換作光電、光纖、應(yīng)變式等傳感器,便可測試其相應(yīng)的被測參數(shù),該系統(tǒng)特別適用于實驗教學(xué),與同類系統(tǒng)相比,極大地縮減了測試儀器規(guī)模,具有良好的靈活性、擴展性與友好的顯示界面;同時,該系統(tǒng)也適

7、合于工業(yè)現(xiàn)場中溫度系統(tǒng)的測量與控制.參考文獻:1李初建,高雪官.基于虛擬儀器的軸瓦疲勞試驗機自動測試系統(tǒng)J.機電一體化,2005,11(1):4245.2張毅剛.MCS51單片機應(yīng)用設(shè)計M.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1997.3BishopRH.LabVIEW6i實用教程M.喬瑞萍譯.北京:電子工業(yè)出版,2003.ThedesignoftemperaturecontrolsystembasedonsinglechipandvirtualinstrumentYANGFan,ZHAOShi1ping,LIHui2peng1(1.SchoolofElectricalandInformationE

8、ngineering,WuhanInstituteofChemicalTechnology430074,China;2.SchoolofComputerScienceandEngineering,WuhanInstituteof430074,China)Abstract:Theprinciple,hardwarestructureandcontrolsystemcom2binedwithsinglechipandvirtualare,anddisplayexactlythetempera2tureandalarmdoubly.Keywords:signal;temperaturemeasure

9、andcontrolsystem本文編輯:陳曉蘋(上接第51頁)InstituorganichybridofSiO2/HAPwhiskercompositeparticles():astudyofapplicationinPPCHENWei,HUANGZhi1liang1,2,ZHANGLianmeng,LIUYu,HEQian21jun1(1.SchoolofMaterialScienceandEngineering,WuhanInstituteofChemicalTechnology,Wuhan430074,China;2.StateKeyLaboratoryofAdvancedTechn

10、ologyforMaterialsSynthesisandProcessing,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China)Abstract:SiO2/HAPwhiskercompositeparticleswithcoreshellstructurewerepreparedbythesolpre2cipitationprocessusingsodiumsilicateandHAPasprecursors.Thecompositeparticleswereorganicallyinsituhybridizedbyaddinghybrophobicityinducingagentandsilanecouplingagents.Theresultsshowthatwhenthecontentoffillingis30%,thebestfillingisSiO2/HAPwhiskercompositeparticlesofwhichcoreshellproportionis20%,andthatwhenthefillingisSiO2/HAPwhiske