基于Lab WindowsCVI多点温度检测系统的设计
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选用 ＮＩ 公司的 Ｌａｂ Ｗｉｎｄｏｗｓ ／ＣＶＩ 交互式 Ｃ 语 言开发平台，该平台将 Ｃ 语言与用于数据采集分析 和显示的测控专业工具有机地结合起来，开发程序 效率较高、可靠性好。软件带有丰富的数字信号处理 库函数，界面设计方便灵活，能够满足系统的设计要 求。对整个系统的软件进行模块化设计，将功能划分 为系统的初始化、数据采集、数值的保存和结果的显 示等部分。
工控设备
ＣＡＮ／２３２ 转换器
ＣＡＮＨ ＣＡＮＬ
ＣＡＮ 控制器 １＃ 温度检测
ＣＡＮ 控制器 ４＃ 温度检测
图 １ 系统总体设计
温度检测的过程为：每个温度检测模块实时检 测每个单元的温度值，通过 ＣＡＮ 总线网络发到工控 设备，在工控设备上进行温度值的显示，根据用户的 要求进行数据的保存和温度曲线的显示。
《装备制造技术》２０１２ 年第 １１ 期
基于 Ｌａｂ Ｗｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ 多点温度检测系统的设计
赵亮
（陕西理工学院 机械工程学院，陕西 汉中 ７２３００３）
摘 要：采用 ＣＡＮ 总线技术，设计了对魔芋烘干线流化床内多点温度进行检测的硬件电路，利用 Ｌａｂ Ｗｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ 软 件开发平台，开发了友好交互界面，实现了对多点温度进行采集和实时显示等功能。 关键词：温度检测；Ｌａｂ Ｗｉｄｏｗｓ／ＣＶＩ；ＣＡＮ 总线
１ 检测系统的整体要求
３ 检测系统的硬件设计
系统要求对 ２４ 点的温度进行检测，且每 ６ 个检 测点为一个检测单元，并能够对采集的温度值在工控 设备上进行保存和实时显示温度曲线的功能。温度观 测点到到现场温度检测点的距离最大不超过 １ ｋｍ。
２ 检测系统的总体设计
由于系统要求能够对采集温度值进行保存，并 且能看到温度的变化曲线，所以需要用组态软件开 发一个上位机界面，在本系统中使用 ＮＩ 公司的 Ｌａｂ Ｗｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ 软件进行上位机界面的开发。
中图分类号：ＴＰ２７４
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２０１２）１１－００３９－０３
虚拟仪器技术是在计算机技术的基础上发展起 来的，是计算机技术和测试技术相结合的产物，其能 够充分利用计算机强大的运算处理功能，突破传统 测量仪器在数据处理、显示、传输、存储等方面的限 制。在魔芋烘干的过程中，振动流化床内的温度对魔 芋烘干的品质影响很大，为了更好地观察魔芋在烘 干的过程中流化床内的温度值，本文利用 ＬａｂＷｉｎ－ ｄｏｗｓ／ＣＶＩ 软件，开发了对振动流化床内多点温度进 行测量的测试系统，可以实时对温度进行检测和显 示，并具有存储的功能。
微处理器选用 Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｌａｂ 公司生产的 Ｃ８０５１Ｆ０４１ 单片机，Ｃ８０５１Ｆ０４１ 处理器是完全集成的混合信号片 上系统型 ＭＣＵ，具有高速、流水结构 ８０５１ 兼容的 ＣＩＰ－５１ 内核。１２ 位 ８ 通道 ＡＤＣ，并且片内集成了一 个 ＣＡＮ２．０ 控制器，可以方便组建 ＣＡＮ 总线网络； ＭＣＵ 内部有 ＪＴＡＧ 接口和调试电路，可以通过 ＪＴＡＧ 接口使用安装在最终应用系统上的产品 ＭＣＵ 进行非 侵入式、全速、在系统调试。 ３．２ 测温电路的设计
ＶＲＥＦ ＧＮＤ
７ ６ ３
２
ＣＡＮＨ ＣＡＮＬ
ＶＣＣ
１２０
３０Ｋ
图 ３ 通信电路
４ 检测系统的软件设计
按照前面硬件电路的设计，需编写程序完成对 温度的采集、处理和显示等功能，所以在软件上可分 为上位机程序和下位机程序的设计。上位机程序主 要完成温度值的显示、保存和曲线的显示等功能；下 位机程序完成对温度的采集的功能。 ４．１ 上位机程序的设计
根据要求，每六个温度检测点为一个单元，所以 要设计 ４ 块检测板以完成对整个系统温度的检测。 考虑到现场环境恶劣，在检测电路板和工控设备之 间选择 ＣＡＮ 总线的通信方式。系统总体工作原理图 如图 １ 所示。
检测系统的硬件设计主要为下位机硬件电路的 设计，包括微处理器的选择、温度检测电路和通信电 路的设计。 ３．１ 微处理器的选择
比 较 好 的 铂 丝 热 电 阻 传 感 器 ，可 以 在 －２００ ℃ 到
６００ ℃ 之间工作，而生产线流化床内的温度是 ８０ ℃
至 １２０ ℃的范围。 在用热电阻 ＰＴ１００ 进行温度测量
时，用温度变送器将温度信号转变成 ４－２０ ｍＡ 的电
流信号，再通过调理电路到处理器 Ｃ８０５１Ｆ０４１ 的
２．０Ａ。ＣＡＮ 控制器包含一个 ＣＡＮ 核、消息 ＲＡＭ、消
息处理状态机和控制寄存器。ＣＡＮ 是一个协议控制
器，不提供物理层驱动器。在本系统选用 ＰＣＡ８２Ｃ２５０
作为 ＣＡＮ 通信的收发器，其电路图如图 ３ 所示。
ＣＡＮＴＸ １
ＣＡＮＲＸ ４ ８ ５
ＴＸＤ ＣＡＮＨ ＲＸＤ ＣＡＮＬ ＲＳ ＶＣＣ
上位机操作界面可以对采集的 ２４ 点的温度值 进行实时显示，且具有保存功能，保存路径为软件的
图 ４ 上位机界面
安装位置，可以定时自动保存和也可以单次保存，方 便了操作者观察历史温度值。另外，其还具有对温度 值进行实时曲线显示，观察温度的变化情况的功能。 ４．２ 下位机程序的设计
（１）温度检测程序 Ｃ８０５１Ｆ０４１ 单片机的 ＡＤＣ０ 子系统包括可编程 模拟多路选择器、可编程增益放大器和逐次逼近寄 ห้องสมุดไป่ตู้器型 ＡＤＣ、集成了跟踪保持电路和可编程窗口检 测器。通过设置特殊功能寄存器来来选择输入通道、 基准电压、放大倍数和数据转换方式。其温度检测程 序流程图如图 ５ 所示。
Ａ／Ｄ 转换的输入端，将模拟信号转换成数字信号，以
方便计算机的处理。其电路图如图 ２ 所示。
４－２０ｍａ １２０
ＡＩ０ １０Ｋ
１ＵＦ
图 ２ 温度检测电路
３．３ 通信电路的设计
Ｃ８０５１Ｆ０４１ 微处理器具有 ＣＡＮ 控制器，用 ＣＡＮ
协 议 进 行 串 行 通 信 ，ＣＡＮ 控 制 器 符 合 Ｂｏｓｃｈ 规 范
温度传感器选用热电阻 ＰＴ１００，热电阻测温是基 于金属导体的电阻值随温度的变化而变化的这一特 性来进行温度测量的。ＰＴ１００ 是是一种稳定性和线性
收稿日期：２０１２－０８－０５ 作者简介：赵 亮（１９７８—），男，河北曲阳人，讲师，硕士学位，研究方向：机电液一体化研究。
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Equipment Manufacturing Technology No.11，2012
工控设备
ＣＡＮ／２３２ 转换器
ＣＡＮＨ ＣＡＮＬ
ＣＡＮ 控制器 １＃ 温度检测
ＣＡＮ 控制器 ４＃ 温度检测
图 １ 系统总体设计
温度检测的过程为：每个温度检测模块实时检 测每个单元的温度值，通过 ＣＡＮ 总线网络发到工控 设备，在工控设备上进行温度值的显示，根据用户的 要求进行数据的保存和温度曲线的显示。
《装备制造技术》２０１２ 年第 １１ 期
基于 Ｌａｂ Ｗｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ 多点温度检测系统的设计
赵亮
（陕西理工学院 机械工程学院，陕西 汉中 ７２３００３）
摘 要：采用 ＣＡＮ 总线技术，设计了对魔芋烘干线流化床内多点温度进行检测的硬件电路，利用 Ｌａｂ Ｗｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ 软 件开发平台，开发了友好交互界面，实现了对多点温度进行采集和实时显示等功能。 关键词：温度检测；Ｌａｂ Ｗｉｄｏｗｓ／ＣＶＩ；ＣＡＮ 总线
１ 检测系统的整体要求
３ 检测系统的硬件设计
系统要求对 ２４ 点的温度进行检测，且每 ６ 个检 测点为一个检测单元，并能够对采集的温度值在工控 设备上进行保存和实时显示温度曲线的功能。温度观 测点到到现场温度检测点的距离最大不超过 １ ｋｍ。
２ 检测系统的总体设计
由于系统要求能够对采集温度值进行保存，并 且能看到温度的变化曲线，所以需要用组态软件开 发一个上位机界面，在本系统中使用 ＮＩ 公司的 Ｌａｂ Ｗｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ 软件进行上位机界面的开发。
中图分类号：ＴＰ２７４
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２０１２）１１－００３９－０３
虚拟仪器技术是在计算机技术的基础上发展起 来的，是计算机技术和测试技术相结合的产物，其能 够充分利用计算机强大的运算处理功能，突破传统 测量仪器在数据处理、显示、传输、存储等方面的限 制。在魔芋烘干的过程中，振动流化床内的温度对魔 芋烘干的品质影响很大，为了更好地观察魔芋在烘 干的过程中流化床内的温度值，本文利用 ＬａｂＷｉｎ－ ｄｏｗｓ／ＣＶＩ 软件，开发了对振动流化床内多点温度进 行测量的测试系统，可以实时对温度进行检测和显 示，并具有存储的功能。
微处理器选用 Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｌａｂ 公司生产的 Ｃ８０５１Ｆ０４１ 单片机，Ｃ８０５１Ｆ０４１ 处理器是完全集成的混合信号片 上系统型 ＭＣＵ，具有高速、流水结构 ８０５１ 兼容的 ＣＩＰ－５１ 内核。１２ 位 ８ 通道 ＡＤＣ，并且片内集成了一 个 ＣＡＮ２．０ 控制器，可以方便组建 ＣＡＮ 总线网络； ＭＣＵ 内部有 ＪＴＡＧ 接口和调试电路，可以通过 ＪＴＡＧ 接口使用安装在最终应用系统上的产品 ＭＣＵ 进行非 侵入式、全速、在系统调试。 ３．２ 测温电路的设计
ＶＲＥＦ ＧＮＤ
７ ６ ３
２
ＣＡＮＨ ＣＡＮＬ
ＶＣＣ
１２０
３０Ｋ
图 ３ 通信电路
４ 检测系统的软件设计
按照前面硬件电路的设计，需编写程序完成对 温度的采集、处理和显示等功能，所以在软件上可分 为上位机程序和下位机程序的设计。上位机程序主 要完成温度值的显示、保存和曲线的显示等功能；下 位机程序完成对温度的采集的功能。 ４．１ 上位机程序的设计
根据要求，每六个温度检测点为一个单元，所以 要设计 ４ 块检测板以完成对整个系统温度的检测。 考虑到现场环境恶劣，在检测电路板和工控设备之 间选择 ＣＡＮ 总线的通信方式。系统总体工作原理图 如图 １ 所示。
检测系统的硬件设计主要为下位机硬件电路的 设计，包括微处理器的选择、温度检测电路和通信电 路的设计。 ３．１ 微处理器的选择
比 较 好 的 铂 丝 热 电 阻 传 感 器 ，可 以 在 －２００ ℃ 到
６００ ℃ 之间工作，而生产线流化床内的温度是 ８０ ℃
至 １２０ ℃的范围。 在用热电阻 ＰＴ１００ 进行温度测量
时，用温度变送器将温度信号转变成 ４－２０ ｍＡ 的电
流信号，再通过调理电路到处理器 Ｃ８０５１Ｆ０４１ 的
２．０Ａ。ＣＡＮ 控制器包含一个 ＣＡＮ 核、消息 ＲＡＭ、消
息处理状态机和控制寄存器。ＣＡＮ 是一个协议控制
器，不提供物理层驱动器。在本系统选用 ＰＣＡ８２Ｃ２５０
作为 ＣＡＮ 通信的收发器，其电路图如图 ３ 所示。
ＣＡＮＴＸ １
ＣＡＮＲＸ ４ ８ ５
ＴＸＤ ＣＡＮＨ ＲＸＤ ＣＡＮＬ ＲＳ ＶＣＣ
上位机操作界面可以对采集的 ２４ 点的温度值 进行实时显示，且具有保存功能，保存路径为软件的
图 ４ 上位机界面
安装位置，可以定时自动保存和也可以单次保存，方 便了操作者观察历史温度值。另外，其还具有对温度 值进行实时曲线显示，观察温度的变化情况的功能。 ４．２ 下位机程序的设计
（１）温度检测程序 Ｃ８０５１Ｆ０４１ 单片机的 ＡＤＣ０ 子系统包括可编程 模拟多路选择器、可编程增益放大器和逐次逼近寄 ห้องสมุดไป่ตู้器型 ＡＤＣ、集成了跟踪保持电路和可编程窗口检 测器。通过设置特殊功能寄存器来来选择输入通道、 基准电压、放大倍数和数据转换方式。其温度检测程 序流程图如图 ５ 所示。
Ａ／Ｄ 转换的输入端，将模拟信号转换成数字信号，以
方便计算机的处理。其电路图如图 ２ 所示。
４－２０ｍａ １２０
ＡＩ０ １０Ｋ
１ＵＦ
图 ２ 温度检测电路
３．３ 通信电路的设计
Ｃ８０５１Ｆ０４１ 微处理器具有 ＣＡＮ 控制器，用 ＣＡＮ
协 议 进 行 串 行 通 信 ，ＣＡＮ 控 制 器 符 合 Ｂｏｓｃｈ 规 范
温度传感器选用热电阻 ＰＴ１００，热电阻测温是基 于金属导体的电阻值随温度的变化而变化的这一特 性来进行温度测量的。ＰＴ１００ 是是一种稳定性和线性
收稿日期：２０１２－０８－０５ 作者简介：赵 亮（１９７８—），男，河北曲阳人，讲师，硕士学位，研究方向：机电液一体化研究。
39
Equipment Manufacturing Technology No.11，2012