溫度采集系統(tǒng)報告

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

2、bview實現(xiàn)溫度采集系統(tǒng)的設計過程，系統(tǒng)結構時利用了labview的虛擬儀器技術，由單片機作為下位機端生成溫度信號，通過溫度的采集實現(xiàn)對溫度數(shù)據(jù)的采集，預處理，分析，儲存和顯示。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)的設計背景51.1.2 LABVIEW的發(fā)展51.2本文研究的意義61.3組織結構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層次結構142.3讀取功能實現(xiàn)的VI14第三章 結論與展望16第四章 調(diào)試與心得17參考文獻18第一章 緒論1.1研究背景溫度采集系統(tǒng)的設計背景傳統(tǒng)靠人工控制的溫度、濕度、液位等信號的測壓力控系統(tǒng)，外圍電路比較復雜，測量精度較低，分辨力不高，需進行溫度校準(非線性校準、溫度補償、傳感器標定等)；且它們的體積較大、使用不夠方便，更重要的是參數(shù)的設定需要有其它儀表的參與，外界設備多，成本高，因而越來越適應不了社會的要求。在對多類型、多通道信號同時進行檢測和控制中，傳統(tǒng)的測控系統(tǒng)能

8、力有限。如何將計算機與各種設施、設備結合，簡化人工操作并實現(xiàn)自動控制，滿足社會的需求，成為一個很迫切的問題。溫度檢測是現(xiàn)代檢測技術的重要組成部分，在保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源和安全生產(chǎn)等方面起著關鍵的作用。隨著社會的發(fā)展、科技的進步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生產(chǎn)的自動控制系統(tǒng)開始進入了人們的生活，以單片機為核心的溫度采集系統(tǒng)就是其中之一。同時也標志了自動控制領域成為了數(shù)字化時代的一員。它實用性強，功能齊全，技術先進，使人們相信這是科技進步的成果。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、機械、石油等工業(yè)中，具有舉足重輕的作用。隨著電子技術和微型計算機的迅速發(fā)展

9、，微機測量和控制技術得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應用。單片機具有處理能強、運行速度快、功耗低等優(yōu)點，應用在溫度測量與控制方面，控制簡單方便，測量范圍廣，精度較高。1.1.2 LABVIEW的發(fā)展上世紀80年代早期，計算機接口變得越來越精細，軟件設計的虛擬器界面也越來越友好，蘋果公司的Macintosh開發(fā)了G語言，這些為功能強大的專業(yè)虛擬儀器軟件的出現(xiàn)提供了必要基礎。不久，NI為基于計算機的測量和自動化開發(fā)出了LABVIEW軟件包。 LABVIEW的功能不斷豐富和強大。LABVIEW用來進來數(shù)據(jù)采集和控制、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)表達，使工程師和科學家能充分利用PC的功能，快速簡便地完成自己的工作。經(jīng)過多年

10、的不斷充實，LABVIEW成為豐富、強大的實用工具軟件包，內(nèi)部配有GPIB、VXI、串口和插入式DAQ板的庫函數(shù)以及全球幾百家廠商的儀器驅(qū)動程序。圍繞這些核心軟件還陸續(xù)開發(fā)出多種附件。 工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)將虛擬儀器技術廣泛應用于航天、通訊、生物醫(yī)學、地球物理、電子、機械等各個領域，進行工程技術和科學研究，國內(nèi)對于虛擬儀器的研究與工程也取得了很多成就，在產(chǎn)品性能測試、設備故障診斷、生產(chǎn)過程控制中得到普遍應用。1.2本文研究的意義生活的需要，方便了生產(chǎn)中對溫度的控制，有效的提高了生產(chǎn)質(zhì)量。外圍電路比較簡單雜，測量精度較高，分辨力高，使用方便。溫度檢測是現(xiàn)代檢測技術的重要組成部分，在保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約

11、能源和安全生產(chǎn)等方面起著關鍵的作用。本次設計正是為了完成溫度采集而設計的，但限于學生在學校的條件，此次設計使用了單片機作為下位端向上位端傳溫度數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了時時模擬采集溫度數(shù)據(jù)，可以說與人們的日常生活是息息相關的，具有很大的現(xiàn)實意義。1.3組織結構本論文共有四章，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構。第二章主要介紹了基于labVIEW的四通道溫度采集系統(tǒng)的相關知識。第三章是對本文的總結以及對將來工作的展望。第四章介紹了調(diào)試過程中遇到的問題和心得。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行情況溫度采集是所有測試測量的首要工作,試驗測

12、試通過單片機作為下位機端模擬產(chǎn)生溫度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由單片機控制發(fā)送傳輸，由上位機端接收數(shù)據(jù)并作一定的處理，顯示在四個波形圖標中。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：程序運行允許開關按鈕、單片機發(fā)送數(shù)據(jù)控制端、清除讀取緩沖區(qū)按鈕、溫度上下限設置。 a）停止/允許開關控制整個程序的運行 b）發(fā)送字符串按鈕控制單片機是否發(fā)送數(shù)據(jù)，T表示發(fā)送數(shù)據(jù) c）清除按鈕手動控制是否清除讀取緩沖區(qū) d)溫度上下限設置可以對溫度上下限進行設置（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、當前溫度值。 a）讀取緩沖區(qū)顯示有單片機發(fā)

13、來的數(shù)據(jù) 圖2-3 b）四個波形圖標用來分別顯示四個通道的及時溫度數(shù)據(jù)，并有報警裝置，報警時指示燈紅白閃爍，橫坐標為絕對時間，縱坐標為溫度值。 c）當前溫度反應的是實時溫度，并有報警控件如圖2-4 圖2-4報警時，顯示控件閃爍。當前溫度還可以實現(xiàn)攝氏溫度與華氏溫度的轉換，并顯示出來。 2.1.3 溫度走向圖 溫度走向圖反應的是一段時間內(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構主要由兩個while循環(huán)、V

14、ISA串口等組成2.2.1 重要函數(shù)的介紹a) 接收來自下位機的數(shù)據(jù)：采用VISA串口實現(xiàn)。通過VISA匹配VISA寫入VISA讀取來完成。 圖2-8b) 匹配來自下位機的數(shù)據(jù)：通過字符串匹配模式來完成，當匹配到正則表達式時，輸出正則表達式后面的字符串。如圖2-9 圖2-9c) 匹配的數(shù)據(jù)顯示在相應波形圖標中：將匹配的字符串轉換為數(shù)值和溫度上下限捆綁成簇一起顯示在波形圖標中。如圖2-10圖2-10同時實現(xiàn)當溫度不在上下限時報警（有聲效）和攝氏溫度與華氏溫度的轉換。如圖2-11 圖2-11d）設置波形圖標和坐標為絕對時間。如圖2-12 圖2-12分別創(chuàng)建四個波形圖表的屬性節(jié)點，轉換為輸入，通過獲

15、取時間函數(shù)設置絕對時間e）緩沖區(qū)自動與手動清除功能實現(xiàn)：通過獲得緩沖區(qū)字符串大小，與10kb比較，當大于10kb或者接收到手動清除指令時，清除讀取緩沖區(qū)。如圖2-13圖2-13f）2-14 圖2-14圖2-14可以生成類似通過格式化寫入:將四通道數(shù)據(jù)同時寫入文件，再通過獲取文件大小函數(shù)獲得文件大小，實現(xiàn)每10kb大小自動創(chuàng)建的功能。如圖2-15 圖2-152.2.2 vi層次結構通過在主菜單選項中選擇“查看vi層次結構”可以調(diào)出程序的vi層次結構圖。如圖 Vi層次圖中以vi圖標代表各個vi，清楚地顯示出了分層式的金字塔結構，本次設計中只是簡單的調(diào)用了VISA和蜂鳴器兩個子Vi結構，所以VI層次

16、較簡單2.3讀文件功能實現(xiàn)的VI程序結構如圖2-16 圖2-16將讀取文本文件函數(shù)設置為讀取行，則讀取文件時按行取出，輸出文本相當于一個一位數(shù)組。在通過數(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，直到整個文件讀完。顯示部分與寫入文件相同。第三章 結論與展望由于時間的關系和缺少實際的測試對象，很多測試的細節(jié)沒有深入研究，對數(shù)據(jù)的處理程度也比較淺和簡略，仍需進一步的開發(fā)和大量的完善工作。此四通道溫度采集系統(tǒng)，應用LabVIEW的數(shù)據(jù)處理庫，完成了對信號的采集、處理、存儲、回放和顯示；與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相比，其價格低廉、使用性強、開發(fā)周期短、數(shù)據(jù)處理簡單方便。在實際開發(fā)中,L

17、abVIEW表現(xiàn)了很好的靈活性。LabVIEW環(huán)境下的單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有很強的工程實用性,可廣泛應用于測試控制領域。第4章 調(diào)試與心得 設計過程中遇到很多小問題，如在嘗試清除讀取緩沖區(qū)時，開始我采用反饋節(jié)點實現(xiàn)單片機發(fā)來數(shù)據(jù)的累加，并通過顯示控件顯示出來。而在通過獲取這個顯示控件大小，由條件判斷是否清除時，會加入新的反饋節(jié)點，導致每次清除后，都會重新寫入反饋節(jié)點中保存的上一次數(shù)據(jù)。接下來我在如何使反饋節(jié)點初始化花了點功夫。最后我放棄了這個想法，決定另辟蹊徑，通過創(chuàng)建顯示控件的屬性節(jié)點和鏈接字符串實現(xiàn)了累加顯示。再由條件結構判斷是否清空緩沖區(qū)（如圖4-1），簡單而且方便。這使我懂得一個問題總會有很多可以解決的辦法，當我們糾結于一個問題時，不妨換個思路重新嘗試一下，就會有一些想象不到的收獲。 圖4-1 設計文件讀取時，發(fā)現(xiàn)頭文件與寫入數(shù)據(jù)并不在相應位置上，開始并未注意這個問題，后來我改變了寫入時間的格式，發(fā)現(xiàn)位置錯開的更大，通過調(diào)整格式化寫入函數(shù)中制表符常量的個數(shù)，可以調(diào)整頭文件和寫入文件的相對