【正文】 基于 LabVIEW 的溫度測 量系統(tǒng)不僅 具有靈活可變、功能強大 、 可靠性 高的 優(yōu)點，而且 容易 上手，技術(shù)更新 方便 ，維護費用低 。 軟件調(diào)試過程中，首先 要 排除編譯過程中報錯的位置 。 Probe 工具為了定位到錯誤源或找到某一時刻的運行結(jié)果，往往程序員需配合斷點和探針工具，在適當(dāng)?shù)奈恢迷黾訑帱c。 右擊源代碼中任一連線處，選擇 Probe 菜單項就會彈出當(dāng)前位置的探針。點擊暫停按鈕，程序 會繼續(xù) 執(zhí)行到下一個斷點。 設(shè)置執(zhí)行程序高亮 單擊 LabVIEW 工具條 內(nèi)的 “ 高亮執(zhí)行 ” 按鈕 使 圖標(biāo)變成高亮形式，再 單擊 運行按鈕 ，此時 VI 程序慢速運行 ， 沒被 執(zhí)行和 執(zhí)行 后的部分分別以灰色和高 亮 顯示，這樣 根據(jù) 數(shù)據(jù)的流動狀態(tài)跟蹤程序的執(zhí)行 ，如圖 所示 。 下圖 為本設(shè)計下位機的程序流程圖 。 這里選用 89E52 單片機 ， C 語言編程。 可 由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可與庫文件經(jīng) L51 連接生成絕對目標(biāo)文件 (.ABS)。 Keil C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，如圖 。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。 (8)測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 一 線總線 串行傳送給 CPU，同時可傳送CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。 (5)測 溫范圍 55℃ ～ +125℃ ， 溫度在 10～ +85℃ 時精度為 177。 (1)適應(yīng)電壓范圍寬，電壓范圍： ～ 。 DS18B20 的引腳如圖 所示。 1 號存貯器存放溫度值的符號如果溫度為負(fù)（ ℃ ）。可在 l)內(nèi)把溫度 轉(zhuǎn)換 成數(shù)字。 DSl8B20 的測量范圍 從 55 176。 10V電壓 (4) 低 功耗，供電電流 5mA (5) 內(nèi)部集成 2 個 RS232C 驅(qū)動器 (6) 高集成度，片外 有 4 個電容 就 可工作。 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道 部分， 由 7~14 腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。 下面 是 MAX232 轉(zhuǎn)換芯片的電路引腳圖 ， 圖 。 2)室溫下 存儲的 數(shù)據(jù) 時間 大于 100 年。 (13)控制能耗；掉電模式和 IDLE 模式；掉電模式 可 被 。 (9)八 個中斷源， 四 級優(yōu)先級。 (5)IAP 空間最大 為 6KB,可 與 ISP 空間共享數(shù)據(jù)空間， 若 使用 IAP， 需 設(shè)置 ISP 空間最小為 1K。 基于虛擬儀器 的溫度測量系統(tǒng) –19– 圖 MPC89E52AE單片機引腳圖 MPC89E52AE 單片機的主要特點 該單片機的特點 如下： (1)使 用 80C51 內(nèi)核。該系統(tǒng) 由 四部分部分組成：裝有 LabVIEW 軟件的計算機 、 MPC89E52 單片機、電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232 以及 溫度傳感器 DS18B20。 (5)攝氏溫度計算部分， 通過 數(shù)值轉(zhuǎn)換控件將得到的十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)， 所得 結(jié)果 與 DS18B20 的精度 相乘 ， 所得 結(jié)果就是 當(dāng)前 環(huán)境的攝氏溫度。 (1)歡迎詞部分， 顯示 歡迎對話框，表明已經(jīng)完成 VSIA 部分的下位機初始化， 單 擊確定即 可 開始檢測溫度數(shù)據(jù)。程序框圖 即 圖形化源代碼的集合，圖形化源代碼又 稱程序框圖代碼或 G 代碼。 (5)溫度波形圖表，顯示溫度變化曲線。 (2)VSIA 配置控件的前面板 的 采集次數(shù)顯示控件， 可 直接讀取 溫度采集次數(shù)。輸入控件模擬輸入裝置，提供數(shù)據(jù) 給 VI 的程序框圖 ；而 顯示控件模擬輸出裝置，顯示程序框圖獲取數(shù)據(jù)。 基于虛擬儀器 的溫度測量系統(tǒng) –15– 圖 上位機的流程圖 該圖 是最基本也是最重要的流程圖。存在于儀器和儀器驅(qū)動程序之間的 I/O 接口軟件 實現(xiàn) 對儀器內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù) 直接 儲存，并提供信息傳遞底層軟件 給 儀器和 儀器驅(qū)動程序。 圖 VISA清空 I/O緩沖區(qū)控件 此 控件 功能 是清空由屏蔽指定的 I/O 緩沖區(qū)。 圖 VISA寫入控件 基于虛擬儀器 的溫度測量系統(tǒng) –14– 此 控件功能是 把 寫入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入 VISA 資源名稱指定的 接口 或 設(shè)備 。 USB 設(shè)備讀寫的操作次序 USB 設(shè)備的讀寫次序如圖 所示 。 ViProperty， VISA 設(shè)備的屬性子節(jié)點 ， 可以設(shè)置端點或傳輸方式。 所以 PC 機與 USB 設(shè)備 是 通過發(fā)送指令和數(shù)據(jù)進行通訊 的 ， 通訊 總線以二進制或文本數(shù)據(jù)的形式發(fā)送這些指令和數(shù)據(jù) 。這里的端點、 SIE、接口都是 USB 設(shè)備的組成部分 基于虛擬儀器 的溫度測量系統(tǒng) –12– NIVISA 概述 N1VISA 簡介 VISA(Virtual Instrument Software Architecture)是用來 和 各種儀器總線進行通訊的高級應(yīng)用編程接口（ API）。主控制器的硬件完成該模塊與 USB 系統(tǒng)軟件的接口。 (2)USB 系統(tǒng)軟件：負(fù)責(zé)與 USB 邏輯設(shè)備進行配置通信和管理客戶軟件啟動的數(shù)據(jù)傳輸。客戶軟件不可直接訪問 USB 設(shè)備，必須經(jīng)過 USB 總線接口和 USB 系統(tǒng)軟件才能夠?qū)崿F(xiàn)其與功能單元間的通信。 USB 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) USB 系統(tǒng)概述 USB 系統(tǒng)由 USB 主機和 USB 設(shè)備兩部分構(gòu)成，由主機發(fā)起傳輸事務(wù)，除非主機的允許， USB 設(shè)備不能主動傳輸任何數(shù)據(jù)到主機。 USB 具有使用方便靈活、速度快、支持即插即用、成本較低、易于擴展等一系列優(yōu)點，使 USB 逐步取代了傳統(tǒng) 并行或串行接口，廣泛應(yīng)用于音頻和視頻傳輸、人機交互接口、寬帶接入、量高速外存接口、數(shù)據(jù)采集以及虛擬儀器等領(lǐng)域。可使用 USB Hub 來實現(xiàn)系統(tǒng)的擴展，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹狀結(jié)構(gòu)，最多可連接 127 個外設(shè)。它編程簡單，絕大部分開發(fā)軟件都可對其提供良好的支持。系統(tǒng)總體設(shè)計框圖如圖 所示。為實現(xiàn)溫度檢測系統(tǒng)的各項功能，可將整個系統(tǒng)分為上位機和下位機兩部分 :上位機 是 裝有 LabVIEW2020 軟件的 PC 機，下位機 是 單片機 和 外圍電路組成的小系統(tǒng)。 (2)檢測參數(shù)顯示 ： 如測試時間、設(shè)定溫度等，當(dāng)溫度超出范圍進行報警等。 LabVIEW 系列產(chǎn)品，包括用于可靠、確定性控制的實時 LabVIEW (LabVIEW RT)軟件，能夠快速、準(zhǔn)確的建立起功能強大的機器監(jiān)視和自動控制應(yīng)用程序。 (3)應(yīng)用于過程控制和工廠自動化 :可利用 LabVIEW 來建立過程控制和工業(yè)自動化應(yīng)用系統(tǒng)。協(xié)調(diào)使用 LabVIEW，信息資源 及 共享軟件，可大量 節(jié)省金錢 和時間。首先， 在 功能菜單中選 取所需 功能節(jié)點，并至于 何時位置；然后 ， 在程序圖中的端口用線 (Wires)連接各功能節(jié)點，用來傳輸 各節(jié)點 質(zhì)檢數(shù)據(jù)。程序圖 發(fā) 指令前面板接收。 按照 數(shù)據(jù)流程序 的 設(shè)計規(guī)定， 當(dāng) 函數(shù)的所有輸入有效時才能 夠 執(zhí)行 ；而 當(dāng)目標(biāo)輸出的功能完成時，它才是有效的。 而且 LabVIEW 相比 其它計算機語言，有一個重要的不同點 :就是 其它計算機語言都是采用文本語 言 產(chǎn)生代碼，而 LabVIEW 采用 的 是圖形化編程語言 （ G 語言 ） ， 以 框圖的形式產(chǎn)生程序 ， 簡單易學(xué) ，可在短時間內(nèi)掌握并 運 用到實踐中。 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，是目前發(fā)展最快 、 應(yīng)用最廣、功能最強的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境。 (1)VISA(Virtual Instrumentation Software Architecture)庫， VISA 庫 的 實質(zhì)是標(biāo)準(zhǔn)的I/O 函數(shù)庫 以 及相關(guān)規(guī)范的總稱，存在于儀器 和 儀器驅(qū)動程序之間， 并 為 它們 提供信息傳遞，是開放實現(xiàn)的、統(tǒng)一的虛擬儀器系統(tǒng)的基礎(chǔ)與核心。使硬件軟件化，降低系統(tǒng)成本，增強系統(tǒng)功能及 其 靈活性。上述的幾種方案中， VXI、 PXI、 GPIB 方案適合大型 高精度測試系統(tǒng) 。 基于虛擬儀器 的溫度測量系統(tǒng) –6– (4)VXI 儀器，它 的 儀器硬件平臺 是 VXI(VME bus Extension for Instrumentation)標(biāo)準(zhǔn)總線儀器模塊以 和 PC 機 ，由主機箱、控制器和儀器模塊構(gòu)成。 作為 虛擬儀器核心 的 計算機 要 對數(shù)據(jù)進行分析處理 以及 結(jié)果的顯示，而硬件接口電路要對被測量信號進行采集、放大以及模數(shù)轉(zhuǎn)換等工作， 對于構(gòu)成 不同的虛擬儀器接口 總線 ， 可分為 下幾種方案 ， 如圖 所示。相同 的是虛擬儀器也具有 這 三大部分，不同的是對于數(shù)據(jù)分析和結(jié)果輸出部分虛擬儀器是 通過計算機軟件系統(tǒng)完成的。 被 高度集成的如數(shù)據(jù)采集 電路 等是系統(tǒng)必須的基本硬件，實現(xiàn)了硬件模塊的即插即用。如果需 要，用戶可以通過編程添加所需功能，而不是購買新的設(shè)備，從而使儀器的靈活性大大提高。虛擬儀器的核心是軟件，硬件的作用只在于信號的輸入、輸出問題上，這對于傳統(tǒng)儀器而言，虛擬儀器在概念上取得了重大突破。實際上就是把計算機技術(shù)與一起技術(shù)結(jié)合起來，將傳統(tǒng)儀器的三大功能，都放在計算機上完成。 (6)對所做工作進行了 總結(jié)，對未來的研究作了展望。 (2)詳細(xì)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。 國內(nèi)部分 院校實驗室已 經(jīng)引入虛擬儀器 ，有國內(nèi)專家預(yù)測： 在 未來的幾年里，我國虛擬儀器 將 占所有儀器的 50%。處了 以基于虛擬儀器 的溫度測量系統(tǒng) –3– 上幾種開發(fā)軟件，美國 HP 公司的 HPTIG和 HVEE 軟件，美國 Tektronix公司的 TekTNS和 EzTest 軟件也 都 是優(yōu)秀虛擬儀器開發(fā)軟件 ， 在 國際 上得到公認(rèn)。在美國， 虛擬儀器和它的圖形編程語言已經(jīng)成為理工科學(xué)生的必修課程。 與傳統(tǒng)儀器 比較，虛擬儀器所需的硬件更少 、價格 低 而且 可以重復(fù)利用；虛擬儀器的優(yōu)點是其軟件可 以自定義、 開發(fā)與維護費用低、技術(shù)更新快、 方便 與外設(shè) 或 網(wǎng)絡(luò)連接、系統(tǒng)開放。 上世紀(jì) 末我國開始開發(fā)和應(yīng)用虛擬儀器，現(xiàn)在已經(jīng)滲透到很多行業(yè)中，如：航空航天、醫(yī)療、鐵路等行業(yè)，被廣泛應(yīng)用 ， 擁有 著 巨大的市場潛力 。 基于虛擬儀器 的溫度測量系統(tǒng) –2– 1 緒論 課題的研究目的及意義 大多化學(xué)性質(zhì) 和 物理現(xiàn)象 都與溫度密切相關(guān)， 溫度 更是科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中 重要的參數(shù)之一 ， 需要對溫度 進行 測量的工作和 場合 很多，大多生產(chǎn)的過程都需要 對 溫度進行控制。 注意：是否如實引用前人結(jié)果反映的是學(xué)術(shù)道德問題，應(yīng)明確寫出同行相近的和已取得的成果，避免抄襲之嫌。從引言開始，是正文的起始頁，頁碼從 1 開始順序編排。 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。 本設(shè)計 對不 適于 人進入 的 場所的測量工作問題進行了有效的解決。 遼東學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 基于虛擬儀器的 溫度測量系統(tǒng) The Design of Temperature Measurement System Based on Virtual Instrument Technology 學(xué) 院（系）： 機電學(xué)院 專 業(yè)： 測控技術(shù) 與儀器 學(xué) 生 姓 名： 梁宇 學(xué) 號： 0614110415 指 導(dǎo) 教 師： 趙娜 評 閱 教 師： 完 成 日 期： 2020 年 4 月 遼 東 學(xué) 院 Eastern Liaoning Universi