基于labview的人体温度监测系统设计【开题报告】

毕业设计开题报告
测控技术与仪器
基于labview的人体温度监测系统设计
1选题的背景、意义
LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式[1]。

与C和BASIC一样，LabVIEW也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。

LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储，等等。

LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。

虚拟仪器（virtual instrumention）是基于计算机的仪器。

计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向[2]。

粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。

随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。

另一种方式是将仪器装入计算机。

以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。

虚拟仪器主要是指这种方式。

下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。

随着现代检测技术的发展，在工业领域需要对现场数据进行实时采集、检测，例如在发电厂、钢铁厂、化工领域的生产中都需要对大量数据进行现场采集，而温度采集又是非常重要的部分。

当然对人体温度的检测就更是极为重要。

1.2温度传感器的介绍
本系统的温度测量是使用Pt100热电阻来实现的。

PT100，又叫铂电阻，热电阻，是一种温度传感器，铂电阻温度系数为0.0039×／℃，0℃时电阻值为100Ω，电阻变化率为0.3851Ω/℃。

采用不锈钢外壳封装，内部填充导热材料和密封材料灌封而成，尺寸小巧，适用于精密仪器、恒温设备、流体管道等温度的测量，非常经济实用。

铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广，是中低温区（-200℃～400℃）最常用的一种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计。

按IEC751国际标准，温度系数TCR=0.003851，Pt100（R0=100Ω）、Pt1000（R0=1000Ω）为统一设计型铂电阻。

三线制PT100要求引出的三根导线截面积和长度均相同，测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥，铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，当桥路平衡时，导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差
KT2000A通过Pt100传感器测出水样的温度后，转换成4~20mA电流信号，送至采集模块R8017的输入端，输入端并联250Ω精密电阻（此电阻已被焊接于KT2000A内部），将4~20mA电流信号转换成1~5V电压信号，计算机采集R8017测得的电压信号以后，再转换成0~100℃的测量结果
2相关研究的最新成果及动态
近年来，从非典、禽流感到甲型H1N1流感相继在全球流行，造成很大程度的社会动乱、经济衰退甚至引起恐慌。

他们的的传播广泛而迅速，有一定的潜伏期，检测困难，危害程度大。

因其发病特征是发烧，即提问超过38度。

目前体温大多被看成静态稳定的生理参数,实际上,人体体温并非恒定变的,比如正常的人体体温是昼夜周期性波动与人体昼夜活动的节律性、血液循环、代谢以及呼吸机能的相应周期变化有很大的关系.若开发一种体温检测系统，基于人体温度曲线的分析，测量出人体温度曲线的特性，增加判断是否发烧的准确度，将对大规模流行传染病的预防及隔离产生有益影响。

本文主要利用LabVIEW 软件,设计针对人体的温度检测系统,进行软硬件的建构及分析。

判断个人是否过热，并获得人体温度曲线或参数,并储存人体温度参数。

首先建立人体温度检测系统的人
机交互界面来获取人体温度曲线,然后以人体在环境中高温、低温、以及正常状态下获得的温度曲线进行分析，求得理论温度曲线和实测温度曲线，以期获得正确的人体温度曲线。

2.1 LABVIEW 应用
LABVIEW 自1986年正式推出，至今已发展到以最新版本LABVIEW 8.2Express为核心，包括控制与仿真、高级数字信号处理、统计过程控制、模糊控制和PID控制等众多软件包，可运行于现今所有Windows系统、Linux, Macintosh, Sun和HP-UX等多种平台的工业标准软件开发环境。

其已被广泛应用于包括航空航天、工业自动化、通信、汽车、半导体和生物医学等世界范围内的众多领域。

2.2 LABVIEW 应用于测试与测量
Lab VI EW 已成为测试与测量领域的工业标准，通过GPIB,V XI,P LC、串行设备和插卡式数据采集板卡可以构成实际的数据采集系统。

它提供了工业界最大的仪器驱动程序库，同时还支持通过Internet, ActiveX, DDE、和SQL等交
互式通信方式实现数据共享[15]，它提供的众多开发工具使复杂的测试测量任务变得简单易行。

2.3 LABVIEW 应用于实验室研究与自动化
LABVIEW 为科学家和工程师提供了功能强大的高技数学分析库，包括统计、估计、回归分析、线性代数、信号生成算法、时域和频域分析等众多科学领域。

在联合时域分析、小波和数字滤波器等高级或特殊分析场合，LabVIEW 提供有专门的附加软件包
3课题的研究内容及拟采取的研究方法，预期达到目标
3.1测量方法
目前大多数电子测温方案通常需要放大器和 AD转换等措施，成本和和功耗都很高。

本系统采用NTC 热敏电阻进行接触式测量，利用一般的I/O接口与内比较器、定时器。

工作原理如下图所示：
其中P0、P1为I/O 接口，Rf为精密电阻，Rt为精度1%的NTC热敏电阻,C 电容。

测温开始时,首先将P1置成高阻态,P0置高,通过Rt给电容C充电至高电平VH。

定时器TA 开始工作。

P1置低电容通过Rt 放电,则 CA0 端电平开始下降,比较器将 CA0与参考电压Vref=0.25Vcc进行比较,当CA0 端电压达到Vref时,产生中断TA停止计时,记下放电时间t1。

同样的步骤可测C通过 Rf 放电的时间为t2。

根据电容 C放电的时间t公式有:
可得到：
根据NTC 热敏电阻常数B值计算公式:
可得到测量温度：
3.2 测量精度
此测温模块的测量精度主要由三个方面决定：定时器精度、Rf、Rt 的电阻精度。

此处重点讨论定时器精度对测温精度的影响：
由电容放电公式(3.1) 知
临床用温度测量计的要求精度是 0.1℃
对（3.5）求导数并带入数据，可知其在30—45℃之间要保证0.1℃的精度要求需要保证计时器的分辨率要低于 2.301×10s ，即要保证计数器的技术频率大于4.35KHz.
3.3测试任务
人体温度在测量时，常会受到环境和人为因素的影响，所以测量人体温度，需要考虑这些情况，如天气太冷、太热，手那东西，都会导致被测量的人体温度上升、下降，影响人体温度的准确度。

因此，需要分析人体在不同状况下体温的曲线变化规律，正确的人体温度曲线，将有助于系统的判断。

系统性能指标:
* 温度测量范围:30℃-40℃
* 温度检测分辨率:0.1℃
* 超出一定温度声光报警
4研究工作详细进度和安排
4.1 软件模块
LabVIEW 程序称为虚拟仪器或简称 VI，LabVIEW 不同于基于文本的编程语言(如Fortran和C)，它是一种图形化编程语言—通常称为G编程语言，其编程过程就是通过图形符号描述程序的行为。

它采用的数据流编程方法，控制 VI程序的运行方式叫做“数据流”。

[3]对一个节点而言，只有当它的所有输入端口上的数据都成为有效数据时，它才被执行。

当节点程序运行完毕后，它把结果数据送给所有的输出端口，使之成为有效数据。

并且数据很快就从源端口送到目的端口。

LabVIEW 编写程序的过程就是将多个目标用数据流连接起来的过程，被连
接的目标之间的数据流控制着执行次序，并允许有多个数据通路同步运行。

这是一种完全不同于文本程序语言线性结构的新型程序设计理念。

因此，LabVIEW 在绘制方框图时只需从软件菜单中调用相应的功能方块并用导线连接起来即可，不必受常规程序设计句法细节的限制。

当虚拟仪器建立起来并运行后，用户即可通过软面板来控制自己的仪器，如按开关、移动滑块、旋转旋钮或从键盘输入一个数值等。

同时，该软面板立刻响应来自系统的实时反馈。

作为人机对话的软面板，还可接受来自更高层次的虚拟仪器参数。

LabVIEW 以严格定义的概念构成了一种易于理解和掌握的硬件和软件模块，并提供了一个理想的程序设计环境，适合于从事科研开发的科研人员和工程技术人员，可以使得科研和工程人员摆脱对专业编程人员的依赖，因此被誉为科学家和工程师的语言。

作为一种高水平的程序设计语言，同传统的编程语言相比，采用LabVIEW 图形编程方式可以节省大约80%的程序开发时间，而其运行速度却几乎不受影响。

本人体温度检测系统采用 LabVIEW 进行软件编程。

LabVIEW 是我们在测试实验中主要采用的主要软件。

编写的环境可区分为两部份：第一部份为人机界面，用来表示操作者有直接相关互动关系的界面；第二部份为程式方块图，来编写程序的地方。

与一般的程式设计观点相比较，程式方块图的编写方式类似于程式执行之流程表。

5参考文献
[1] 美国NI公司，NI数据采集技术文摘入门篇
[2] 陈锡辉, 张银鸿，LabVIEW 8.20程序设计从入门到精通，清华大学出版社，2007.07
[3] 杨智，袁媛，贾延江，虚拟仪器教学实验简明教程:基于LabVIEW的ELVIS，北京航空航天大学出版社，2008.03
[4] 李朝青.M PC机与单片机 & DSP数据通信技术选编[M].北京航空航天大学出版社, 2003
[5]李善仓.无线传感器网络原理与应用[M].北京:机械工业出版社,2008
[6]杨乐平，李海涛，赵勇，杨磊.第一版.LabVIEW 高级程序设计.北京:清华大学出版社，2003.4。

[7]杨乐平. LabVIEW 程序设计与应用[M],北京:电子工业出版社,2001。

[8]马明建.数据采集与处理系统.第二版.西安：西安交通大学出版社，2005.9。

[9]黄松岭，吴静。

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[11]康华光.电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006.1
[12]孙利民，李建中，陈渝，朱红松.无线传感器网络[M].北京:清华大学出版社,2005.5
[13] 张重雄.虚拟仪器技术分析与设计.北京：电子工业出版社，2007
[14] 詹惠琴.虚拟仪器设计. 北京：高等教育出版社，2007
[15] 张凯.LabVIEW虚拟仪器工程开发与设计。

北京：国防工业出版社，2004。