溫度采集系統(tǒng)報(bào)告

1、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）本 科 課 程 論 文學(xué)生姓名 院（系） 地 信 專(zhuān) 業(yè) 測(cè) 控 學(xué) 號(hào) 2012 年 12 月 中文摘要隨著信息領(lǐng)域各種技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)據(jù)采集方面的技術(shù)也取得了很大的進(jìn)步，采集數(shù)據(jù)的信息化是目前社會(huì)的主流發(fā)展方向。各種領(lǐng)域都用到了數(shù)據(jù)采集，在石油勘探，地震數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)得到應(yīng)用。隨著測(cè)控技術(shù)的迅猛發(fā)展，以虛擬儀器為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)在測(cè)控領(lǐng)域中占到了統(tǒng)治地位。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是將現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、傳輸顯示、儲(chǔ)存等操作。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要功能是把模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行分析、處理 、存儲(chǔ)和顯示。溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用于人們的日常生活中。本文主要介紹了利用la

2、bview實(shí)現(xiàn)溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)利用了labview的虛擬儀器技術(shù)，由單片機(jī)作為下位機(jī)端生成溫度信號(hào)，通過(guò)溫度的采集實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度數(shù)據(jù)的采集，預(yù)處理，分析，儲(chǔ)存和顯示。全文的內(nèi)容主要包括：溫度采集系統(tǒng)的制作與調(diào)試，自己在本次制作中的不足與展望。關(guān)鍵詞：labview ，溫度采集系統(tǒng)ABSTRACTWith the variety of the field of information technology, in terms of data acquisition technology has made great progress, collect data, informati

3、on technology is the development direction of the mainstream of society. Various areas of data collection used in oil exploration, seismic data acquisition has been applied field. With the rapid development of measurement and control technology, virtual instrument data acquisition system as the core

4、 area have been accounted for in the measurement and control dominance. Data acquisition system is the data collected on-site processing, transmission display, storage and other operations. Data acquisition system main function is the analog signal into digital signal, and for analysis, processing,

5、storage and display. Temperature data acquisition systems are widely used in people's daily life.This paper describes the use of living to labview temperature acquisition system to achieve the design process, Composed of a single chip microcomputer as the terminal machines generating a temperatu

6、re signal . Full-text content includes: Temperature acquisition system manufacturing and debugging, in the production of the deficiencies and prospects. Key words: labview, temperature, collected 目錄中文摘要2ABSTRACT3第一章 緒論51.1研究背景5溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)背景51.1.2 LABVIEW的發(fā)展51.2本文研究的意義61.3組織結(jié)構(gòu)6第二章 基于labview的溫度采集系統(tǒng)72.1程

7、序前面板的介紹以及運(yùn)行情況7系統(tǒng)控制7顯示部分8溫度走向圖9溫度范圍92.2程序后面板的介紹10重要函數(shù)的介紹10 vi層次結(jié)構(gòu)142.3讀取功能實(shí)現(xiàn)的VI14第三章 結(jié)論與展望16第四章 調(diào)試與心得17參考文獻(xiàn)18第一章 緒論1.1研究背景溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)背景傳統(tǒng)靠人工控制的溫度、濕度、液位等信號(hào)的測(cè)壓力控系統(tǒng)，外圍電路比較復(fù)雜，測(cè)量精度較低，分辨力不高，需進(jìn)行溫度校準(zhǔn)(非線性校準(zhǔn)、溫度補(bǔ)償、傳感器標(biāo)定等)；且它們的體積較大、使用不夠方便，更重要的是參數(shù)的設(shè)定需要有其它儀表的參與，外界設(shè)備多，成本高，因而越來(lái)越適應(yīng)不了社會(huì)的要求。在對(duì)多類(lèi)型、多通道信號(hào)同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)和控制中，傳統(tǒng)的測(cè)控系統(tǒng)能

8、力有限。如何將計(jì)算機(jī)與各種設(shè)施、設(shè)備結(jié)合，簡(jiǎn)化人工操作并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，滿(mǎn)足社會(huì)的需求，成為一個(gè)很迫切的問(wèn)題。溫度檢測(cè)是現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的重要組成部分，在保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源和安全生產(chǎn)等方面起著關(guān)鍵的作用。隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生產(chǎn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入了人們的生活，以單片機(jī)為核心的溫度采集系統(tǒng)就是其中之一。同時(shí)也標(biāo)志了自動(dòng)控制領(lǐng)域成為了數(shù)字化時(shí)代的一員。它實(shí)用性強(qiáng)，功能齊全，技術(shù)先進(jìn)，使人們相信這是科技進(jìn)步的成果。溫度是工業(yè)控制中主要的被控參數(shù)之一，特別是在冶金、化工、建材、食品、機(jī)械、石油等工業(yè)中，具有舉足重輕的作用。隨著電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展

9、，微機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)具有處理能強(qiáng)、運(yùn)行速度快、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用在溫度測(cè)量與控制方面，控制簡(jiǎn)單方便，測(cè)量范圍廣，精度較高。1.1.2 LABVIEW的發(fā)展上世紀(jì)80年代早期，計(jì)算機(jī)接口變得越來(lái)越精細(xì)，軟件設(shè)計(jì)的虛擬器界面也越來(lái)越友好，蘋(píng)果公司的Macintosh開(kāi)發(fā)了G語(yǔ)言，這些為功能強(qiáng)大的專(zhuān)業(yè)虛擬儀器軟件的出現(xiàn)提供了必要基礎(chǔ)。不久，NI為基于計(jì)算機(jī)的測(cè)量和自動(dòng)化開(kāi)發(fā)出了LABVIEW軟件包。 LABVIEW的功能不斷豐富和強(qiáng)大。LABVIEW用來(lái)進(jìn)來(lái)數(shù)據(jù)采集和控制、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)表達(dá)，使工程師和科學(xué)家能充分利用PC的功能，快速簡(jiǎn)便地完成自己的工作。經(jīng)過(guò)多年

10、的不斷充實(shí)，LABVIEW成為豐富、強(qiáng)大的實(shí)用工具軟件包，內(nèi)部配有GPIB、VXI、串口和插入式DAQ板的庫(kù)函數(shù)以及全球幾百家廠商的儀器驅(qū)動(dòng)程序。圍繞這些核心軟件還陸續(xù)開(kāi)發(fā)出多種附件。 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將虛擬儀器技術(shù)廣泛應(yīng)用于航天、通訊、生物醫(yī)學(xué)、地球物理、電子、機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域，進(jìn)行工程技術(shù)和科學(xué)研究，國(guó)內(nèi)對(duì)于虛擬儀器的研究與工程也取得了很多成就，在產(chǎn)品性能測(cè)試、設(shè)備故障診斷、生產(chǎn)過(guò)程控制中得到普遍應(yīng)用。1.2本文研究的意義生活的需要，方便了生產(chǎn)中對(duì)溫度的控制，有效的提高了生產(chǎn)質(zhì)量。外圍電路比較簡(jiǎn)單雜，測(cè)量精度較高，分辨力高，使用方便。溫度檢測(cè)是現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的重要組成部分，在保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約

11、能源和安全生產(chǎn)等方面起著關(guān)鍵的作用。本次設(shè)計(jì)正是為了完成溫度采集而設(shè)計(jì)的，但限于學(xué)生在學(xué)校的條件，此次設(shè)計(jì)使用了單片機(jī)作為下位端向上位端傳溫度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了時(shí)時(shí)模擬采集溫度數(shù)據(jù)，可以說(shuō)與人們的日常生活是息息相關(guān)的，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。1.3組織結(jié)構(gòu)本論文共有四章，第一章為概述部分，主要介紹課題的選題背景、本文研究的意義及本論文的組織結(jié)構(gòu)。第二章主要介紹了基于labVIEW的四通道溫度采集系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)。第三章是對(duì)本文的總結(jié)以及對(duì)將來(lái)工作的展望。第四章介紹了調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題和心得。第二章 基于labview的溫度采集系統(tǒng)2.1程序前面板的介紹以及運(yùn)行情況溫度采集是所有測(cè)試測(cè)量的首要工作,試驗(yàn)測(cè)

12、試通過(guò)單片機(jī)作為下位機(jī)端模擬產(chǎn)生溫度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由單片機(jī)控制發(fā)送傳輸，由上位機(jī)端接收數(shù)據(jù)并作一定的處理，顯示在四個(gè)波形圖標(biāo)中。下面介紹一下此程序：圖2-1 前面板如圖2-1 2.1.1 系統(tǒng)控制 系統(tǒng)控制包括：程序運(yùn)行允許開(kāi)關(guān)按鈕、單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)控制端、清除讀取緩沖區(qū)按鈕、溫度上下限設(shè)置。 a）停止/允許開(kāi)關(guān)控制整個(gè)程序的運(yùn)行 b）發(fā)送字符串按鈕控制單片機(jī)是否發(fā)送數(shù)據(jù)，T表示發(fā)送數(shù)據(jù) c）清除按鈕手動(dòng)控制是否清除讀取緩沖區(qū) d)溫度上下限設(shè)置可以對(duì)溫度上下限進(jìn)行設(shè)置（如圖2-2） 圖2-2 2.1.2 顯示部分 顯示部分包括：讀取緩沖區(qū)、四通道波形圖表、當(dāng)前溫度值。 a）讀取緩沖區(qū)顯示有單片機(jī)發(fā)

13、來(lái)的數(shù)據(jù) 圖2-3 b）四個(gè)波形圖標(biāo)用來(lái)分別顯示四個(gè)通道的及時(shí)溫度數(shù)據(jù)，并有報(bào)警裝置，報(bào)警時(shí)指示燈紅白閃爍，橫坐標(biāo)為絕對(duì)時(shí)間，縱坐標(biāo)為溫度值。 c）當(dāng)前溫度反應(yīng)的是實(shí)時(shí)溫度，并有報(bào)警控件如圖2-4 圖2-4報(bào)警時(shí)，顯示控件閃爍。當(dāng)前溫度還可以實(shí)現(xiàn)攝氏溫度與華氏溫度的轉(zhuǎn)換，并顯示出來(lái)。 2.1.3 溫度走向圖 溫度走向圖反應(yīng)的是一段時(shí)間內(nèi)溫度的走向。如圖2-5圖2-5 2.1.4 溫度范圍 溫度范圍包括上限值，下限值a)上限值可以改變溫度走向圖的最大值b)下線值可以改變溫度走向圖的最小值。如圖2-6圖2-62.2程序后面板的介紹圖2-7圖2-7是程序的程序框圖程序結(jié)構(gòu)主要由兩個(gè)while循環(huán)、V

14、ISA串口等組成2.2.1 重要函數(shù)的介紹a) 接收來(lái)自下位機(jī)的數(shù)據(jù)：采用VISA串口實(shí)現(xiàn)。通過(guò)VISA匹配VISA寫(xiě)入VISA讀取來(lái)完成。 圖2-8b) 匹配來(lái)自下位機(jī)的數(shù)據(jù)：通過(guò)字符串匹配模式來(lái)完成，當(dāng)匹配到正則表達(dá)式時(shí)，輸出正則表達(dá)式后面的字符串。如圖2-9 圖2-9c) 匹配的數(shù)據(jù)顯示在相應(yīng)波形圖標(biāo)中：將匹配的字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)值和溫度上下限捆綁成簇一起顯示在波形圖標(biāo)中。如圖2-10圖2-10同時(shí)實(shí)現(xiàn)當(dāng)溫度不在上下限時(shí)報(bào)警（有聲效）和攝氏溫度與華氏溫度的轉(zhuǎn)換。如圖2-11 圖2-11d）設(shè)置波形圖標(biāo)和坐標(biāo)為絕對(duì)時(shí)間。如圖2-12 圖2-12分別創(chuàng)建四個(gè)波形圖表的屬性節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)換為輸入，通過(guò)獲

15、取時(shí)間函數(shù)設(shè)置絕對(duì)時(shí)間e）緩沖區(qū)自動(dòng)與手動(dòng)清除功能實(shí)現(xiàn)：通過(guò)獲得緩沖區(qū)字符串大小，與10kb比較，當(dāng)大于10kb或者接收到手動(dòng)清除指令時(shí)，清除讀取緩沖區(qū)。如圖2-13圖2-13f）2-14 圖2-14圖2-14可以生成類(lèi)似通過(guò)格式化寫(xiě)入:將四通道數(shù)據(jù)同時(shí)寫(xiě)入文件，再通過(guò)獲取文件大小函數(shù)獲得文件大小，實(shí)現(xiàn)每10kb大小自動(dòng)創(chuàng)建的功能。如圖2-15 圖2-152.2.2 vi層次結(jié)構(gòu)通過(guò)在主菜單選項(xiàng)中選擇“查看vi層次結(jié)構(gòu)”可以調(diào)出程序的vi層次結(jié)構(gòu)圖。如圖 Vi層次圖中以vi圖標(biāo)代表各個(gè)vi，清楚地顯示出了分層式的金字塔結(jié)構(gòu)，本次設(shè)計(jì)中只是簡(jiǎn)單的調(diào)用了VISA和蜂鳴器兩個(gè)子Vi結(jié)構(gòu)，所以VI層次

16、較簡(jiǎn)單2.3讀文件功能實(shí)現(xiàn)的VI程序結(jié)構(gòu)如圖2-16 圖2-16將讀取文本文件函數(shù)設(shè)置為讀取行，則讀取文件時(shí)按行取出，輸出文本相當(dāng)于一個(gè)一位數(shù)組。在通過(guò)數(shù)組索引函數(shù)，加上while循環(huán)，控制文件可以一行一行的讀取出來(lái)，直到整個(gè)文件讀完。顯示部分與寫(xiě)入文件相同。第三章 結(jié)論與展望由于時(shí)間的關(guān)系和缺少實(shí)際的測(cè)試對(duì)象，很多測(cè)試的細(xì)節(jié)沒(méi)有深入研究，對(duì)數(shù)據(jù)的處理程度也比較淺和簡(jiǎn)略，仍需進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和大量的完善工作。此四通道溫度采集系統(tǒng)，應(yīng)用LabVIEW的數(shù)據(jù)處理庫(kù)，完成了對(duì)信號(hào)的采集、處理、存儲(chǔ)、回放和顯示；與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相比，其價(jià)格低廉、使用性強(qiáng)、開(kāi)發(fā)周期短、數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單方便。在實(shí)際開(kāi)發(fā)中,L

17、abVIEW表現(xiàn)了很好的靈活性。LabVIEW環(huán)境下的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有很強(qiáng)的工程實(shí)用性,可廣泛應(yīng)用于測(cè)試控制領(lǐng)域。第4章 調(diào)試與心得 設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到很多小問(wèn)題，如在嘗試清除讀取緩沖區(qū)時(shí)，開(kāi)始我采用反饋節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)發(fā)來(lái)數(shù)據(jù)的累加，并通過(guò)顯示控件顯示出來(lái)。而在通過(guò)獲取這個(gè)顯示控件大小，由條件判斷是否清除時(shí)，會(huì)加入新的反饋節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致每次清除后，都會(huì)重新寫(xiě)入反饋節(jié)點(diǎn)中保存的上一次數(shù)據(jù)。接下來(lái)我在如何使反饋節(jié)點(diǎn)初始化花了點(diǎn)功夫。最后我放棄了這個(gè)想法，決定另辟蹊徑，通過(guò)創(chuàng)建顯示控件的屬性節(jié)點(diǎn)和鏈接字符串實(shí)現(xiàn)了累加顯示。再由條件結(jié)構(gòu)判斷是否清空緩沖區(qū)（如圖4-1），簡(jiǎn)單而且方便。這使我懂得一個(gè)問(wèn)題總會(huì)有很多可以解決的辦法，當(dāng)我們糾結(jié)于一個(gè)問(wèn)題時(shí)，不妨換個(gè)思路重新嘗試一下，就會(huì)有一些想象不到的收獲。 圖4-1 設(shè)計(jì)文件讀取時(shí)，發(fā)現(xiàn)頭文件與寫(xiě)入數(shù)據(jù)并不在相應(yīng)位置上，開(kāi)始并未注意這個(gè)問(wèn)題，后來(lái)我改變了寫(xiě)入時(shí)間的格式，發(fā)現(xiàn)位置錯(cuò)開(kāi)的更大，通過(guò)調(diào)整格式化寫(xiě)入函數(shù)中制表符常量的個(gè)數(shù)，可以調(diào)整頭文件和寫(xiě)入文件的相對(duì)