基于Labview的环境温度测试系统——开题报告

北京联合大学毕业设计（论文）开题报告题目：基于labview 的环境温度测试系统专业：指导教师：学院：学号：班级：姓名：一、课题任务与目的本设计利用LabVIEW在虚拟仪器平台上开发出一个温度采集系统, 以单片机为下位机，以LabVIEW软件作为上位机的虚拟仪器，具体要求如下：1、进行下位机的温度数据采集系统的设计，采用一片STC89C52作为微处理器，两片DS18B20进行温度测量和一片MAX232进行串口通信的电平转换以及附属电路的设计，可实现两路温度实时测量。

2、开发PC机的上位机软件，利用NI公司的LabVIEW作为软件平台，开发一套应用软件，包括前面板的设计、串口通信模块的设计、温度测量模块的设计、数据存储模块和数据回放模块的设计。

3、实现上下位机的串口通讯，可实现温度数据的上传以及对前端采集部分的控制与管理。

利用LabVIEW的串口通信模块实现与单片机的串口通信。

二、调研资料情况随着虚拟仪器技术在测控系统的广泛使用，测控技术走向软件化、图形化的趋势明显，虚拟仪器“以软代硬”的思想，在大大降低工程中硬件所占比重的同时，也大大降低了工程技术人员使用门槛．但在学习LabVIEW语言时存在的问题是供学习使用的硬件不多。

价格高的硬件是摆在每一位学虚拟仪器数据采集的学习者很难解决的矛盾，对于希望学习LabVIEW的广大工程技术人员而言，开发一种易学易用的成本低廉的智能仪表帮助学习虚拟仪器设计。

是很有意义的。

基于这种思想，在实验室设计了以单片机为下住机，以LabVIEW软件作为上位机的虚拟仪器学习实验平台，该平台价格低．工程技术人员或学生可以通过该平台的学习，很快上手开发实际工程，因而本实验装置具有很强的实用价值。

温度是工农业生产的主要环境参数,对其进行适时准确的测量具有重要意义。

很多生产设备、热工装置及大型仓库等需要进行温度测量，但由于许多工作场合环境恶劣,不宜采取人工测量,因此,设计一种能够进行温度的自动检测系统具有较为广泛的应用价值。

根据温度传感器的性能特点和测试要求，利用虚拟仪器(Virtual Instruments，简称VI)代替真实的仪器设备,基本不用投入仪器设备及硬件,设计出具有优越性价比的传感器特性测试系统。

本设计在LabVIEW虚拟仪器平台上开发出一个温度采集系统，利用LabVIEW的良好界面对数据采集进行有效控制，在LabVIEW里实时显示数据。

但是LabVIEW开发的虚拟仪器通常都是建立在LabVIEW支持的价格昂贵的数据采集硬件之上的。

以单片机为核心的多点温度采集虽然硬件成本较低，但开发过程复杂，编程工作量大，周期长，效率低。

为提高系统的性价比，本课题以单片机为核心的最小系统作为前端的数据采集系统，通过串口与PC机进行连接，LabVIEW软件自身有串口驱动程序，可以实现串口功能，将采集到的数据传送到PC机主系统，在LabVIEW环境下对数据进行处理与分析。

这样，既充分利用了LabVIEW的强大功能，又发挥了单片机快速及灵活的特点，降低了系统的开发成本，提高了效率。

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本方案使用STC89C52精简开发板作为单片机最小系统，基于LabVIEW仿真软件来完成。

开发板包括STC89C52芯片及其外围的基本模块，外围模块包括：电源电路、时钟电路、复位电路等。

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言，是一种程序开发环境，它利用虚拟仪器技术进行系统的模拟，是由美国国家仪器（NI）公司研制开发的。

传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而LabVIEW则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。

VI指虚拟仪器，是LabVIEW的程序模块。

虚拟仪器使得用户根据自己的需要定义仪器功能，从而可以更好地组建自己的测试系统。

虚拟仪器的硬件、软件都具有开放性、模块化、可重复使用及互换性等特点。

因此，用户可以根据自己的需要灵活组建仪器，大大提高了使用效率，减少了投资，克服了传统一起的缺点。

LabVIEW提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。

用户界面在LabVIEW中被称为前面板。

使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。

这就是图形化源代码，又称G 代码。

LabVIEW的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。

C语言是国际上广泛流行的计算机语言，即可用来写系统文件，也可以用来写应用软件。

以前的操作系统等系统软件主要是用汇编语言编写的(包括UNIX 操作系统在内) 。

由于汇编语言以来于计算机硬件,程序的移植性都比较差。

为了提高可读性和可移植性,最好改用高级语言,但一般高级语言难以实现汇编语言的某些功能(汇编语言可以直接对硬件进行操作,例如对内存地址的操作、位操作等)。

而C语言是一种既具有一般高级语言特性，又具有低级语言特性的语言，集它们的优点于一身。

STC89C52单片机是MCS-51系列单片机的派生产品，是由美国设计生产的一种低电压，高性能CMOS 8位单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口。

片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。

在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8052单片机完全兼容，DIP40封装系列与8051兼容均为Pin-to-Pin，使用时容易掌握；高速（最高时钟频率90MHZ）、低功耗、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强，在系统、应用可编程（ISP、IAP），不占用用户资源。

2. 初步设计方法与实施方案系统硬件设计思路：该系统以一片STC89C52为核心的最小系统作为前端的数据采集系统，两片DS18B20进行温度测量，通过一片MAX232串口与PC机进行连接，LabVIEW 软件自身有串口驱动程序，可以实现串口功能，将采集到的数据传送到PC机主系统，在LabVIEW环境下对数据进行处理与分析。

总的系统结构框图如图1所示：图1 硬件系统结构框图如图1所示，前端的温度测量及数据采集使用的是DS18B20数字温度传感器来实现的，它是美国DALLAS公司生产的，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

DS18B20采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位），测温范围为-55℃-+125℃，测量分辨率为0.0625℃，内含64位经过激光修正的只读存储器ROM，适配各种单片机或系统机，用户可分别设定各路温度的上、下限，内含寄生电源。

串口通信模块的电平转换则使用MAX232芯片，它是专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电，耗电5mA，外接4个1uF电容。

该器件包含2个驱动器、2个接收器和1个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-E电平。

每个接收器将TIA/EIA-232-E电平输入转换为5V TTL/CMOS。

这些接收器具有1.3V的典型门限值及0.5V的典型迟滞，而且可以接收正负30V的输入。

每个驱动器将TTL/CMOS电平输入转换为TIA/EIA-232-E 电平。

系统软件设计思路：此温度系统的软件设计主要分为两个部分：下位机单片机软件设计和上位机LabVIEW软件设计。

下位机程序用C语言编写，它主要完成对温度数据的读取以及同上位机的串口通讯。

分为几个程序模块：传感器温度控制程序、数据的读程序和写程序、数据存储及回放程序等。