基于LabVIEW的温度测控系统设计

数据采集卡一般 成本较高 , 为 降低 成本 , 采用 单片 机系统 替代 采集 卡 , 通过 串口 与 PC 通 信 , 构建 了基 于 L ab VI EW 的温度测控系统 。 实验结果表明 , 该系统开发过程简洁高效 , 运行可靠 , 总体成本低 , 有良好的应用前景 。 [ 关键词 ] LabV I EW; 温度测控 ; 单片机 [ 文献标识码 ] A [ 文章编号 ] 1673 8314( 2010) 06 0032 03 AT89S51 根据当前温度与目标温度的差值, 执行 加热或冷却操作。单片机通过串 口与上位 机的 L abV IEW 进行通信, 把当前 温度发给上位机 , 并 接收上位机设置的目标温度。 [ 中图分类号 ] TP273
图 1 系 统结构框图 单片机外接 11 . 0592 MH z晶振。温度传感器 采用 AD I公司的电流 输出型集成电路温度 传感 器 AD 590 , 该温度 传感器具 有体积小、 测温 精度 高、 稳定性好、 反应速度快、 线性度好、 能进行远距 离传送和价格 低廉等优 点 [ 3] 。模 数转换 采用 8 位逐次逼近式 A /D 转换器 AD C0809 , 内部带有锁 存器和 8 路模拟开关 [ 4 ] 。另外 , 采用加热电阻代 替加热电机, 冷却采用自然冷却方式, 通过 P3 . 2 输出高 / 低电平实现启动 / 停止加热。
Abstrac t : L abV IEW is the mБайду номын сангаасost w ide ly app lied v irtua l instrum en tation soft w are , bu t its correspond ing data acqu is ition card is expensive . T o reduce costs, the author proposes to rep lace the data acqu isition card w ith SCM to bu ild temperatu re m easure m ent and contro l syste m based on LabV I EW by co mmun ica ting w ith the PC through the se rial po rt . K ey word s : LabV I EW; temperature m easurement and con tro ; l SCM
第 6期
刘志先 : 基于 LabV IEW 的温度测控系统设计
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软件开发 , 无需编写繁琐复杂的计算机程序代码 , 即可实现测控系统的构建, 且界面美观。 本文主要使用了 LabV IEW 8 . 5 的串行通信 节点。 L ab V IEW 8 . 5 中, 串行通信节点位于函数 选板的 仪器 I/O ! 串口 , 一共包括 8 个节点 , 分别实现初始化串口、 串口写、 串口度、 关闭串口 等功能。使用时, 只需要简单的配置即可。 2 . 2 . 1 测控系统界面
第 25卷 第 6 期 V ol 25 N o 6
钦 州 学 院 学 报 JOURNAL O F Q INZHOU UNIVER SITY
2010 年 12 月 D ec , 2010
基于 LabV IE W的 温度测控系统设计
刘志 先
( 钦州学院 数学与计算机科学 学院 , 广 西 钦州 535000) [摘 要] 测控系统正在向虚拟 仪器方 向发展 , LabV I EW 是应 用最广 泛的虚拟 仪器软 件 , 但与其 配套的
[ 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] 王琦 , 翟正军 , 郭阳明 . 基于虚拟仪器的实验室温湿度控制系 统的设计与实现 [ J]. 测控技术 , 2009, ( 3) : 39 - 42. [ 3] 宋文绪 , 杨帆 . 传感器与检测技术 [ M ] . 北 京 : 高等教 育出版 社 , 2009. [ 4] 李全利 . 单片机 原理及 接口技 术 [ M ] . 北 京: 高等 教育 出版 社 , 2009.
图 4 温度测控的程序框图
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钦州学院学报
首先, 配置串口参数, 本文端口选择 CO M 1,
第 25 卷
测控系统 , 具有开发过程简洁高效, 运行可靠, 成 本低的特点。系统尚存在几点不足需在下一步的 研究中解决: ( 1) 温度的控制通过简单的 开 / 关 实现 , 无法 精确控 制温度 , 拟 通过引 入 P WM 和 PI D 控制解决这一问题; ( 2)系统采用有线的串口 传输 , 大大限制了使用范围, 今后将引入无线通信 模块 ; ( 3)监测点的数量及种类有待进一步增加。 参 考 文 献
3 结语
本文实现了基于 L abV IE W 及单片机的温度
D esign of Temperatrue M easurement and Control System Based on L abV IEW
LI U Zhi x ian
(School of M aths and C omputer Science, Q inzhou University, Q inzhou 535000 , China )
[ 责任编辑
江元杪 ]
速率 9600bps , 数据位 8 , 停止位 1 , 无奇偶校验, 等 待 1 秒后开始采集并显示温度数据。如果 发送 设定温度 按钮被按下并释放, 则 设定温度 文 本框内的数据将会通过串口发送至单片机 , 更新 原有的目标温度。 由于串行通信传输的是字符串类型的数据 , 因此需要将以数字量形式存在的温度设定值转化 为字符串格式 , 才能传 给 V ISA W r ite , 本文采用 Build A rray 及 By te A rray To Stri ng 功能模块实 现这一功能。同样的 , 需要将从 V ISA R ead 读取 的字符串信息转换成数字量, 然后才能在波形图 控件上显示 , 可采用 Stri ng T o Byte A rray 及 Index A rray 功能模块实现这一转换。
图 2 下位机程序框图
2 软件设计
2 . 1 下位机软件设计 下位机采用汇编语言编写 , 程序框图见图 2 。 系统初始化后, 启动 ADC0809 , 进行模数转换, 把得到的当前温度值通过串口缓冲发送至上位机, 接着查询 R I以确定上位机有无发送新的目标温度, 如果有则接收并修改目标温度值。然后, 在七段数 码管上同时显示当前温度与目标温度。接下来, 把 当前温度值与目标值进行比较, 如果目标值低于当 前值 2度以上, 则启动加热; 如果目标值高于当前值 2度以上, 则停止加热。最后, 调用延时子程序, 然后 再次读取当前温度, 开始新的一次循环。 2 . 2 上位机软件设计 上位机采用图形化的 L ab VI EW 8 . 5 来完成 图 3 上位机温度测控界面 图 3 所示为 温度测 控系统 的界 面, 即 Lab VI EW 的前面板。前面板提供 了端口选择功 能, 使用一个波形图表 V I来显示温度的变化趋势, 同 时以文字 的方式 显示 当前 温度 , 并 能通 过单 击 发送设定温度 按钮发送目标温度至下位机。 2 . 2 . 2 程序框图 后面板即程序框图 由两个模块组成, 如图 4 所示 , 上面部分是温度采集及显示部分 , 下面部分 是发送目标温度部分。
虚拟仪器是指在以通用计算机为核心的硬件 平台上 , 由用户自己设计定义, 具有虚拟的操作面 板 , 测试功能由测试软件来实现的一种计算机仪 器系统。 软件即仪器 , 最本质地刻画出虚拟仪 器的特征。与传统仪器相比, 虚拟仪器有许多优 点 : 对测试量的处理和计算可以更复杂且速度更 快 , 测试结果的表达方式更丰富多样 , 可以方便地 存储和交换测试数据, 价格低且技术更新快。虚 拟仪器技术已经广泛应用于分布式测控系统、 远 程设备诊断以及网 络虚拟实验室建 设等诸多领 域。 L abV I EW ( L abo ratory V irtua l Instrum ent En gineeri ng W orkbench) 是美国 N I 公司推出的虚拟 仪器开发平台, 也是目前应用最广、 发展最快、 功 能最强 的图 形 化 软件 集 成 开发 环 境 [ 1] 。但 是 , L abV I EW 所支持的数据采集卡价格昂贵 , 造成测 控系统成本较高 [ 2] 。为解决这一问题 , 本文采用 AT 89S51 单片机及温控部件、 温度传感器、 模数转 换芯片等构成了温度测控节点, 并通过串口与上 位机进行通信, 实现了低成本的温度测控系统。
1 系统的组成结构及硬件设计
系统结构如图 1所示。温度传感器采集温度 信息后 , 经模数转换送到 AT 89S51 , 并在 LED 上 同 时 显 示 当 前 温 度 以 及 设 置 的 目 标 温 度。 [ 收稿日期 ] 2010 10 12
[ 作者简介 ] 刘志先 ( 1980 ), 男 ( 壮族 ) , 广西钦州人 , 钦州学院数学与计算机科学学院讲师 。