【正文】 ...................................................................................................... 42 附錄 D 下位機 C 語言程序 .......................................................................................... 43 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 1 1 緒 論 課題的研究目的及意義 溫度是工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究實驗中的一個非常重要的參數(shù)，物體的許多物理現(xiàn)象和化學(xué)性質(zhì)都與溫度有關(guān)，許多生產(chǎn)過程都是在一定的溫度范圍內(nèi)進行的，需要測量溫度的場合極其廣泛。s society in many of the industry with or lack of, some environmental bad place is also can not get away from remote detection system. This design is solved some heavy industry, pharmaceutical industry, etc in between some of place is not fit for human in, still need to temperature detection problem. This design has two sides, the PC is in the PC platform using the LabVIEW software development testing interface, and intuitive observe temperature curve, according to need to also can be in the form of form to Excel, save detection of historical data, according to the realtime data acquisition data and the temperature of the set value parison, tip temperature alarm。 本設(shè)計就解決了有些重工業(yè)、制藥業(yè)等行業(yè)中的有些場所間內(nèi)不適合人進入時，還需要進行溫度檢測的問題。 沈陽理工大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目： 基于 LabVIEW 的溫度檢測系統(tǒng) 系 別： 信息 與控制學(xué)院 專 業(yè)： 測控技術(shù)與儀器 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 I 摘 要 隨著測控技術(shù)的不斷發(fā)展，測控技術(shù)正向著自動化，智能化，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。本設(shè)計有兩個方面，上位機是在 PC 平臺上運用 LabVIEW 軟件開發(fā)檢測界面，并且直觀的觀察溫度變化曲線，根據(jù)需要還可以以 Excel 表格的形式，保存檢測的歷史數(shù)據(jù) ，根據(jù)實時采集的溫度數(shù)據(jù)和設(shè)定值比較，提示溫度報警 ；下位機是通過單片機 89E52 讀取溫度數(shù)據(jù) ，通過 RS232 轉(zhuǎn) USB 接口，動如上位機中進行分析處理 。 The machine is through a single chip puter 89 E52 read temperature data, through the RS232 turn USB interface, move as a machine for analysis. This design is used to RS232 serial line USB for PC and a machine under the munication. The munication module LabVIEW NIVISA in version began after support USB serial ports, make the next place machine and can not through LabVIEW munication data acquisition card takes a machine under the monitoring data, make the flexibility and practical better LabVIEW, save the hardware part of the cost. Key words: LabVIEW。目前的溫度測量系統(tǒng)一般使用的都是傳統(tǒng)儀器，傳統(tǒng)儀器的功能都是通過硬件或者固化的軟件來實現(xiàn)的。虛擬儀器是當前測控領(lǐng)域的技術(shù)熱 點，它代表了未來儀器技術(shù)的發(fā)展方向。因此虛擬儀器技術(shù)備受各國關(guān)注，近十年來，虛擬儀器在國際上發(fā)展非常迅速，在發(fā)達國家應(yīng)用已經(jīng)十分普及，被廣泛應(yīng)用于測量、監(jiān)控、電信及教育等各個領(lǐng)域，目 前正朝著總線與驅(qū)動程序標準化；硬、軟件模塊化，硬件模塊即插即用；軟件編程平臺圖形化、通用化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 虛擬儀器目前在國外發(fā)展得非?？?，以美國國家儀器公司 (NI 公司 )為代表的一些廠商己經(jīng)在市場上推出了基于虛擬儀器技術(shù)而設(shè)計的商品化儀器產(chǎn)品。最早和最具影響力的開發(fā)軟 件，是 NI公司的 LabVIEW和 Labwindows/CVI。世界各國的公司，特別是美國的 NI公司，為使虛擬儀器能夠適應(yīng)各種總線的配置，開發(fā)了大量的軟件以及適應(yīng)要求的硬件，可以靈活地組建各種不同復(fù)雜程度的虛擬儀器自動測控系統(tǒng)。隨著微型計算機技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器將會逐步取代傳統(tǒng)儀器而成為測試儀器的主流。 詳細介紹了虛擬儀器技術(shù)的概念、特點和體系結(jié)構(gòu)，虛擬儀器開發(fā)軟件 LabVIEW及圖形化編程語言的特點及應(yīng)用現(xiàn)狀。 對所做工 作進行了總結(jié)，對未來的研究作了展望。 其實質(zhì)是將計算機技術(shù)和儀器技術(shù)相結(jié)合，把傳統(tǒng)儀器的三大功能，全部放在計算機上來完成。虛擬儀器充分利用最新的計算機技術(shù)來實現(xiàn)和擴展儀器的功能，進而逐步代 替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器完成某些功能，如數(shù)據(jù)的采集、分析、顯示和存儲等，最終達到取代傳統(tǒng)電子儀器的目的。虛擬儀器的處理能力和智 能化程度主要取決于軟件，用戶可根據(jù)需要，將先進的處理算法、人工智能或者專家系統(tǒng)應(yīng)用于儀器的設(shè)計與集成，從而將儀器的水平提高到一個新的層次。 易于構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的測量儀器，虛擬儀器基于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和接口技術(shù)，具有靈活、方便的互聯(lián)性，能與網(wǎng)絡(luò)及其他周邊設(shè)備互聯(lián)。系統(tǒng)軟件的開發(fā)是基于模塊化的設(shè)計思想，并大量運用函數(shù)庫、動態(tài)鏈接庫和類庫，代碼具有良好的可重復(fù)性。而虛擬儀器也是由這三大部分組成，不同的是虛擬儀器的數(shù)據(jù)分析和結(jié)果輸出完全山計算機的軟件系統(tǒng)來完成。計算機是虛擬儀器的核心，主要完成數(shù)據(jù)的分析處理和結(jié)果的顯示，硬件接口電路主要完成被測信號的采集、放大、模 /數(shù)轉(zhuǎn)換，根據(jù)構(gòu)成虛擬儀器的接口總線不同，主要可分為以下 幾種方案，如圖 示。 基于 VXI儀器的虛擬儀器，它是以 VXI(VME bus Extension for Instrumentation)標準總線儀器模塊以及 PC機為儀器硬件平臺，由主機箱、控制器和儀器模塊構(gòu)成。標準的 PXI模塊化儀器系統(tǒng)有 s個插槽，還可以 Compact PCI交互操作，可與 GPIB或 VXI集成，組成大規(guī)模、多用途系統(tǒng)。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 7 虛擬儀器的軟件構(gòu)成 虛擬儀器的核心技術(shù)是軟件，通過修改程序可實現(xiàn)功能完全不同的各種測量測試儀器，以滿足各種不同的需求。我們只要利用數(shù)據(jù)采集卡或數(shù)據(jù)采集電路，就可在計算機上構(gòu)造新的儀器系統(tǒng)，由軟件進行編程實現(xiàn)不同的功能。驅(qū)動程序是完成對某一特定儀器的控制與通信的軟件程序集合，是連接應(yīng)用程序和 VISA庫的橋梁，每一個儀器模塊都有對應(yīng)的儀器驅(qū)動程序，儀器廠家以源碼的形式提供給用戶，用戶在應(yīng)用程序中可方便地調(diào)用其儀器驅(qū)動程序，而不必自己重新設(shè)計。 LabVIEW 的概述 LabVIEW是實驗室虛擬儀器集成環(huán)境 (Laboratory virtual Instrument Engineering workbench)的簡稱，是目前應(yīng)用最廣、功能最強、發(fā)展最快的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境。 而且 LabVIEW與其它計算機語言相比，有一個特別重要的不同點 :其它計算機語言都是采用文本語一言產(chǎn)生代碼行，而 LabVIEW采用圖形化編程語言 ——G語言，產(chǎn)生的程序是框圖的形式，易學(xué)易用，特別適合硬件工程師、工程技術(shù)人員、生產(chǎn)線工藝技術(shù)人員的學(xué)習(xí)和使用，可以在很短的時間內(nèi)掌握并應(yīng)用到實踐中去。 LabVIEW也有完善的仿真、調(diào)試工具，如設(shè)置斷點、單步執(zhí)行等。同時， G語言很好地實現(xiàn)了模塊化編程思想。 LabVIEW的運行機制從宏觀上講己經(jīng)不再是傳統(tǒng)上的馮 也就是說，在這種數(shù)據(jù)流程序的概念中，程序的執(zhí)行是數(shù)據(jù)驅(qū)動的，它不受操作系統(tǒng)、計算機等因素的影響。 VI有一個人機對話的用戶界面，即前面板 (Front Panel)和類似于源代碼功能的程序圖 (Diagram)。 用 LabVIEW編制框圖程序時，不必受常規(guī)程序設(shè)計語法的限制。我們可以將之用于頂層程序，也可用作其它程序或子程序的子程序。這些應(yīng)用涵蓋了產(chǎn)品的研發(fā)、測試、生產(chǎn)到后期服務(wù)的各個環(huán)節(jié)。 應(yīng)用于研究與分析 :運用 LabVIEW，可在汽車、能源研究和其它眾多工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)中進行實時數(shù)據(jù)的分析和處理、對于圖像處理、時頻分析、小波和數(shù)字濾波的應(yīng)用系統(tǒng)， LabVIEW特別提供各種附加工具包以加速系統(tǒng)的開發(fā)。 應(yīng)用于機器監(jiān)控 :對于要求有實時控制、視覺和圖像分析或運動控制的機器監(jiān)視和預(yù)先維護的應(yīng)用系統(tǒng)， LabVIEW是理想的選擇。虛擬儀器技術(shù)是一項涉及多種技術(shù)領(lǐng)域的 綜合性技術(shù)，而且也是一項仍然在不斷發(fā)展的新技術(shù)。 檢測參數(shù)的顯示 :如測試時間、設(shè)定溫度、當前溫度等，當溫度超出某個范圍進行報警等。為了能夠?qū)崿F(xiàn)溫度檢測系統(tǒng)所提出的各項具體功能，可以將整個系統(tǒng)分解為上位機和下位機兩個部分 :上位機為裝有 LabVIEW2021 軟件的 PC 機，下位機為單片機及外圍電路組成的小系統(tǒng)。系統(tǒng)總體設(shè)計框圖如圖 所示。兩部分是通過計算機的串口進行通信的。RS232 總線是美國電子工業(yè)協(xié)會 EIA 于 1969 年推出的一個串行通信標準，也是目前最常用的串行接口標準，用來實現(xiàn)計算機與計算機之間、計算機與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通訊，多用于點對點的通訊。 在通用儀器總線中，經(jīng)常用到三種總線 :GPIB， VXI 和 PXI。 GPIB 盡管存在很多局限性，但目前仍是儀器、儀表及測控系統(tǒng)與計算機互連的主流并行總線。 VXI 總線是一種 32 位并行方式的內(nèi)總線，總線背板的數(shù)據(jù)傳輸速率理論上可以達到 40Mbps。雖然這些儀器總線的性能比較好，但儀器控制系統(tǒng)都需要配備專門的接口控制卡，或者 NI 公司的數(shù)據(jù)采集卡，用戶組裝系統(tǒng)時，需要打開機箱，使用不方便。使用 USB Hub 實現(xiàn)系統(tǒng)擴展，最多可連接 127 個外設(shè)，系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)為樹狀結(jié)構(gòu)。USB 具有速度快、使用方便靈活、易于擴展、支持即插即用、成本較低等一系列優(yōu)特性，使 USB 正逐步取代傳統(tǒng)的并行或 串行接口，廣泛應(yīng)用于人機交互接口、音頻和視頻傳輸、量高速外存接口、寬帶接入、數(shù)據(jù)采集和虛擬儀器等領(lǐng)域。 USB 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) USB系統(tǒng)概述 USB 系統(tǒng)主要由 USB主機和 USB設(shè)備構(gòu)成，所有的傳輸事務(wù)都是由主機發(fā)起的，USB 設(shè)備是不能主動向主機傳輸任何數(shù)據(jù)的，除非獲得主機的允許?？蛻糗浖荒苤苯釉L問 USB 設(shè)備，其與功能單元間的通信必須經(jīng)過 USB 系統(tǒng)軟件和USB 總線接口才能夠?qū)崿F(xiàn)。此外，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?，它還應(yīng)提供或空或滿的內(nèi)存緩沖區(qū)以存儲這些數(shù)據(jù)。 USB 系統(tǒng)軟件： USB 系統(tǒng)軟件負責和 USB 邏輯設(shè)備進行配置通信，并管理客戶軟件啟動的數(shù)據(jù)傳輸。主控制器負責完成主機和 USB 設(shè)備間數(shù)據(jù)的實際傳輸。 USB 總線接口是 USB 設(shè)備中的串行接口引擎 (SIE)； USB 邏輯設(shè)備被 USB 系統(tǒng)軟件看做是一個端點的集合 ； 功能單元被客戶軟件看做是接口的集合。利用設(shè)備地址、端點號和傳輸方向就可以指定一個端點，并和它通信。另一類是非 0 號端點，這類端點都只有在 USB 設(shè)備被正確配置后才可以使用。 通用串行總線（ USB）是一個基于信息的通訊總線。 NIVISA 從 版開始支持 USB 通訊，它有兩種 VISA 類函數(shù) (Resource Class) ，可以控制兩類 USB 設(shè)備： USB INSTR 設(shè)備與 USB RAW 設(shè)備。 ViProperty， VISA 設(shè)備的屬性子節(jié)點 ， 可以設(shè)置端點或 傳輸方式。 USB設(shè)備讀寫的操作次序 USB 設(shè)備的讀寫次序如圖 所示 。 圖 VISA寫入控