【正文】 ...................................................................................................... 42 附錄 D 下位機(jī) C 語(yǔ)言程序 .......................................................................................... 43 沈陽(yáng)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(shí)驗(yàn)中的一個(gè)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(guò)程都是在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，需要測(cè)量溫度的場(chǎng)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(jì)就解決了有些重工業(yè)、制藥業(yè)等行業(yè)中的有些場(chǎng)所間內(nèi)不適合人進(jìn)入時(shí)，還需要進(jìn)行溫度檢測(cè)的問(wèn)題。 沈陽(yáng)理工大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目： 基于 LabVIEW 的溫度檢測(cè)系統(tǒng) 系 別： 信息 與控制學(xué)院 專 業(yè)： 測(cè)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(cè)控技術(shù)的不斷發(fā)展，測(cè)控技術(shù)正向著自動(dòng)化，智能化，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。本設(shè)計(jì)有兩個(gè)方面，上位機(jī)是在 PC 平臺(tái)上運(yùn)用 LabVIEW 軟件開(kāi)發(fā)檢測(cè)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(cè)的歷史數(shù)據(jù) ，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的溫度數(shù)據(jù)和設(shè)定值比較，提示溫度報(bào)警 ；下位機(jī)是通過(guò)單片機(jī) 89E52 讀取溫度數(shù)據(jù) ，通過(guò) RS232 轉(zhuǎn) USB 接口，動(dòng)如上位機(jī)中進(jìn)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(cè)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(guò)硬件或者固化的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。虛擬儀器是當(dāng)前測(cè)控領(lǐng)域的技術(shù)熱 點(diǎn)，它代表了未來(lái)儀器技術(shù)的發(fā)展方向。因此虛擬儀器技術(shù)備受各國(guó)關(guān)注，近十年來(lái)，虛擬儀器在國(guó)際上發(fā)展非常迅速，在發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用已經(jīng)十分普及，被廣泛應(yīng)用于測(cè)量、監(jiān)控、電信及教育等各個(gè)領(lǐng)域，目 前正朝著總線與驅(qū)動(dòng)程序標(biāo)準(zhǔn)化；硬、軟件模塊化，硬件模塊即插即用；軟件編程平臺(tái)圖形化、通用化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 虛擬儀器目前在國(guó)外發(fā)展得非?？?，以美國(guó)國(guó)家儀器公司 (NI 公司 )為代表的一些廠商己經(jīng)在市場(chǎng)上推出了基于虛擬儀器技術(shù)而設(shè)計(jì)的商品化儀器產(chǎn)品。最早和最具影響力的開(kāi)發(fā)軟 件，是 NI公司的 LabVIEW和 Labwindows/CVI。世界各國(guó)的公司，特別是美國(guó)的 NI公司，為使虛擬儀器能夠適應(yīng)各種總線的配置，開(kāi)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(dòng)測(cè)控系統(tǒng)。隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器將會(huì)逐步取代傳統(tǒng)儀器而成為測(cè)試儀器的主流。 詳細(xì)介紹了虛擬儀器技術(shù)的概念、特點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu)，虛擬儀器開(kāi)發(fā)軟件 LabVIEW及圖形化編程語(yǔ)言的特點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀。 對(duì)所做工 作進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)未來(lái)的研究作了展望。 其實(shí)質(zhì)是將計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)上來(lái)完成。虛擬儀器充分利用最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展儀器的功能，進(jìn)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(chǔ)等，最終達(dá)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(jìn)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(jì)與集成，從而將儀器的水平提高到一個(gè)新的層次。 易于構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的測(cè)量?jī)x器，虛擬儀器基于計(jì)算機(jī)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(kāi)發(fā)是基于模塊化的設(shè)計(jì)思想，并大量運(yùn)用函數(shù)庫(kù)、動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)和類庫(kù)，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(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)來(lái)完成。計(jì)算機(jī)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(cè)信號(hào)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(biāo)準(zhǔn)總線儀器模塊以及 PC機(jī)為儀器硬件平臺(tái)，由主機(jī)箱、控制器和儀器模塊構(gòu)成。標(biāo)準(zhǔn)的 PXI模塊化儀器系統(tǒng)有 s個(gè)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(yáng)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(guò)修改程序可實(shí)現(xiàn)功能完全不同的各種測(cè)量測(cè)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(jì)算機(jī)上構(gòu)造新的儀器系統(tǒng)，由軟件進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)不同的功能。驅(qū)動(dòng)程序是完成對(duì)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(kù)的橋梁，每一個(gè)儀器模塊都有對(duì)應(yīng)的儀器驅(qū)動(dòng)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(dòng)程序，而不必自己重新設(shè)計(jì)。 LabVIEW 的概述 LabVIEW是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境 (Laboratory virtual Instrument Engineering workbench)的簡(jiǎn)稱，是目前應(yīng)用最廣、功能最強(qiáng)、發(fā)展最快的圖形化軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。 而且 LabVIEW與其它計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比，有一個(gè)特別重要的不同點(diǎn) :其它計(jì)算機(jī)語(yǔ)言都是采用文本語(yǔ)一言產(chǎn)生代碼行，而 LabVIEW采用圖形化編程語(yǔ)言 ——G語(yǔ)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(shí)間內(nèi)掌握并應(yīng)用到實(shí)踐中去。 LabVIEW也有完善的仿真、調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、單步執(zhí)行等。同時(shí)， G語(yǔ)言很好地實(shí)現(xiàn)了模塊化編程思想。 LabVIEW的運(yùn)行機(jī)制從宏觀上講己經(jīng)不再是傳統(tǒng)上的馮 也就是說(shuō)，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(dòng)的，它不受操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)等因素的影響。 VI有一個(gè)人機(jī)對(duì)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(shí)，不必受常規(guī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)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(cè)試、生產(chǎn)到后期服務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)。 應(yīng)用于研究與分析 :運(yùn)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(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析和處理、對(duì)于圖像處理、時(shí)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(kāi)發(fā)。 應(yīng)用于機(jī)器監(jiān)控 :對(duì)于要求有實(shí)時(shí)控制、視覺(jué)和圖像分析或運(yùn)動(dòng)控制的機(jī)器監(jiān)視和預(yù)先維護(hù)的應(yīng)用系統(tǒng)， LabVIEW是理想的選擇。虛擬儀器技術(shù)是一項(xiàng)涉及多種技術(shù)領(lǐng)域的 綜合性技術(shù)，而且也是一項(xiàng)仍然在不斷發(fā)展的新技術(shù)。 檢測(cè)參數(shù)的顯示 :如測(cè)試時(shí)間、設(shè)定溫度、當(dāng)前溫度等，當(dāng)溫度超出某個(gè)范圍進(jìn)行報(bào)警等。為了能夠?qū)崿F(xiàn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)所提出的各項(xiàng)具體功能，可以將整個(gè)系統(tǒng)分解為上位機(jī)和下位機(jī)兩個(gè)部分 :上位機(jī)為裝有 LabVIEW2021 軟件的 PC 機(jī)，下位機(jī)為單片機(jī)及外圍電路組成的小系統(tǒng)。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖 所示。兩部分是通過(guò)計(jì)算機(jī)的串口進(jìn)行通信的。RS232 總線是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) EIA 于 1969 年推出的一個(gè)串行通信標(biāo)準(zhǔn)，也是目前最常用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通訊，多用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(cè)控系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)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(dá)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(shí)，需要打開(kāi)機(jī)箱，使用不方便。使用 USB Hub 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展，最多可連接 127 個(gè)外設(shè)，系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。USB 具有速度快、使用方便靈活、易于擴(kuò)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(jī)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(jī)和 USB設(shè)備構(gòu)成，所有的傳輸事務(wù)都是由主機(jī)發(fā)起的，USB 設(shè)備是不能主動(dòng)向主機(jī)傳輸任何數(shù)據(jù)的，除非獲得主機(jī)的允許。客戶軟件不能直接訪問(wèn) USB 設(shè)備，其與功能單元間的通信必須經(jīng)過(guò) 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(chǔ)這些數(shù)據(jù)。 USB 系統(tǒng)軟件： USB 系統(tǒng)軟件負(fù)責(zé)和 USB 邏輯設(shè)備進(jìn)行配置通信，并管理客戶軟件啟動(dòng)的數(shù)據(jù)傳輸。主控制器負(fù)責(zé)完成主機(jī)和 USB 設(shè)備間數(shù)據(jù)的實(shí)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(gè)端點(diǎn)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(diǎn)號(hào)和傳輸方向就可以指定一個(gè)端點(diǎn)，并和它通信。另一類是非 0 號(hào)端點(diǎn)，這類端點(diǎn)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(gè)基于信息的通訊總線。 NIVISA 從 版開(kāi)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(diǎn) ， 可以設(shè)置端點(diǎn)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