基于LabVIEW和Proteus的温度测控系统的设计

基于LabVIEW和Proteus的温度测控系统的设计
乔有田
【摘要】根据电路仿真软件Proteus和虚拟仪器软件LabVIEW的特点,用其对虚拟温控系统软硬件进行设计和调试.此法可用于电类专业在工业测量和控制方面的毕业设计.
【期刊名称】《扬州职业大学学报》
【年(卷),期】2010(014)003
【总页数】3页(P38-40)
【关键词】LabVIEW;Proteus;串行通信
【作者】乔有田
【作者单位】扬州职业大学,江苏,扬州,225009
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
目前,高职电子类专业毕业设计的选题主要在工业测量和控制领域,广泛采用串行通信的上位机、下位机的形式进行设计,充分发挥计算机处理速度快、存储容量大、显示效果好和单片机控制能力强的优势。

但由于涉及硬件电路和软件程序设计,以及两者之间的联调,工作量比较大、效率低、成本也较高。

如果在实际的硬件系统设计制作前对整个系统进行软硬件仿真联调,将大大提高工作效率。

基于这一想法,笔者以设计虚拟温度控制系统为目标,尝试应用Proteus和Labview软件进行仿真
联调,经实际操作效果较好。

1 LabVIEW和Proteus概述
LabVIEW是由美国国家仪器公司研发的一种类似于C和BASI C的程序开发环境,是专门为工程师和科学家设计的直观图形化编程语言—G语言[1]。

在使用G语言编程时,用户基本上不要写代码,只需利用流程图就可完成设计任务,使用户从复杂的程序设计中解放出来,从而将更多的精力投放到任务本身,大大提高了工作效率。

自1986年Lab VIEW正式发布以来,经过20多年的发展,它广泛的被工业界、学术界和研究室所接受,并被视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。

Proteus软件是由英国Labcenter Electronics公司开发的最新版本EDA工具软件,Proteus软件支持51架构的单片机芯片,集编辑、编译和程序仿真等于一身,其界面友好易学,既能仿真单片机,又能仿真常用外围电路,而且还提供了大量的仿真设备和元器件。

如各种测试仪器:示波器、逻辑分析仪、串口终端、信号发生器等。

因此用Proteus实现单片机及外围电路的仿真非常方便。

2 温度测控系统的设计
2.1 总体设计框架
在该设计中,数据采集部分主要以5 l单片机控制数字式温度传感器DS18B20来完成对现场温度的采集。

然后将数据通过虚拟串口传到上位机。

上位机利用Lab VIEW软件对收到的数据进行处理。

如实时显示、高温报警、报警处理等。

此外,利用软件本身的GU I可以设计出友好的界面,实现对测控系统的完全控制和数据分析。

总体设计框图如图l所示。

图1 系统结构
2.2 下位机
该虚拟温控系统采用单片机AT89C51作下位机,控制温度传感器DS18B20的操作,并将从DS18B20读取的数据通过串行通信口发送给计算机。

在Proteus软件中搭
建的仿真电路如图2所示。

数字式温度传感器DS18B20把现场温度转换为数字信号传给单片机AT89C51,之后通过串口模型COMP IM发送给计算机,该串口模型COMP IM具有TTL-RS232电平转换功能。

下位机程序采用汇编语言编写,主要包括定时器初始化、DS18B20的初始化、启动DS18B20温度转换、读取DS18B20的数据、串口数据发送模块。

2.3 上位机
计算机上运行的上位机程序用Lab VIEW软件编制,实现对串口输入的数据进行处理和显示。

图2 温度采集与传输仿真电路
Lab VIEW串口通信V I位于【函数】—【仪器I/O】—【串口】子选板,共包括8个节点,分别实现初始化串口、串口写、串口读、检测串口缓存、中断以及关闭串口等功能,V ISA配置串口节点用于初始化串口。

在利用计算机控制串口仪器设备时,先要配置好串口,即先初始化串口,使计算机串口的各种参数设置与仪器设备的串口保持一致,这样才能够正确地进行串行通信。

设计完成的虚拟温度控制系统前面板如图3所示,程序框图如图4所示。

2.4 系统联调仿真
为了实现上位机和下位机的通信,需要有两个相关连接的串行通信端口,如果计算机上已有2个真实串口,则可以用交叉线将其连通,实现两个串口的串行通信。

如果计算机上只有一个真实串口,则可以使用虚拟串口软件为计算机成对地增加虚拟串口[2]。

笔者通过使用虚拟串口软件(Virtual Serial Port Driver)给计算机增加一对虚拟串口COM1和COM2,分配给上位机和下位机使用。

实际仿真时,首先在Proteus软件中对仿真电路中的串口模型COMP IM进行如下
设置:串口号COM2,波特率1200,数据位8,无奇偶校验,停止位1。

然后,启动Proteus软件仿真,同时运行虚拟温度控制系统上位机程序,在“串口号”栏中选择COM1,波特率设为1200,此时,Proteus和Lab-V IEW两个软件通过处于连通状态的虚拟串口COM1和COM2进行数据传送,上位机的实际测量结果如图3所示。

3 结论
利用Proteus软件可以仿真众多系列和型号的单片机及外围电路,它具有元器件库丰富和仿真界面友好等优秀特性,配合由Lab VIEW软件编写的上位机程序,可以方便、快捷地进行工测、控制领域系统的联调仿真,具有直观、灵活、高效的特点。

这对于毕业设计是非常有帮助的,首先使选题的范围有所扩展,其次由于仿真的系统与现实的系统具有一致性,因此由仿真系统向现实系统的转换非常方便迅捷,从而缩短了毕业设计的周期,提高了毕业设计的效率。

参考文献:
【相关文献】
[1]张重雄.虚拟仪器技术分析与设计[M].北京:电子工业出版社,2007.
[2]张丹,黄惟公.基于Proteus和Lab VIEW的教学监控系统的设计[J].仪器仪表标准化与测
量,2008(1):42-44.。