【正文】 信號(hào)采集與控制提供物理傳輸通道，軟件用來(lái)控制測(cè)試環(huán)境的數(shù)據(jù)采集、處理、分析、顯示等物理功能，通過(guò)不同的軟件實(shí)現(xiàn)不同虛擬儀器功能，測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖32所示。表21 DS18B20采樣值與溫度關(guān)系二進(jìn)制0123456789ABCDEF十進(jìn)制0011233455667889表22 DS18B20采樣值與溫度關(guān)系二進(jìn)制采樣值十六進(jìn)制表示十進(jìn)制溫度/ ℃0000 0111 1101 000007D0H+1250000 0001 1001 00010191H+0000 0000 0000 00000000H01111 1110 0110 1111FE6FH1111 1100 1001 0000FC90H55例如：07D0H 7DH=125 溫度值125℃； 0191H 19H=25 1*= ℃； 0000H 溫度值為0； FE6FH 1110 0110 1111 取補(bǔ)為0001 1001 0001 (91H） ℃； FC90H 1100 1001 0000取補(bǔ)為0011 0111 0000（370H）37H=55 溫度值為55℃。=0=0計(jì) 數(shù) 器2溫度寄存器預(yù)置比 較低溫度系數(shù)晶振高溫度系數(shù)晶振計(jì) 數(shù) 器1斜率累加器預(yù)置圖25 DS18B20測(cè)溫內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 測(cè)試參數(shù)分析 DS18B20檢測(cè)完溫度后，溫度值通過(guò)符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼（16位）形式寄存于高速存儲(chǔ)器MSB和LSB對(duì)應(yīng)字節(jié)中，讀取出的二進(jìn)制必須先轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制值，才能用于字符的顯示，DS18B20的轉(zhuǎn)換精度通過(guò)設(shè)置配置寄存器D6D5位獲得，為了提高精度設(shè)置為7FH,對(duì)應(yīng)分辨率12位，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換時(shí)間750ms。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器預(yù)置為55℃時(shí)對(duì)應(yīng)相應(yīng)基數(shù)值，計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振發(fā)出的固定頻率脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)處理，計(jì)數(shù)器1預(yù)設(shè)值減至0時(shí)且門(mén)電路未關(guān)閉，則溫度寄存器的值將+1（溫度高于55℃），同時(shí)計(jì)數(shù)器1的預(yù)設(shè)值將被重新裝入開(kāi)始新一輪采集低溫度系數(shù)晶振發(fā)出的固定頻率脈沖信號(hào)，循環(huán)至計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值累加，溫度寄存器值為所測(cè)溫度，電路對(duì)振蕩器的溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，斜率累加器補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性信號(hào)量，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)設(shè)值，測(cè)溫內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖25所示。圖23 XPT2046模擬輸入特性 方案確定 綜合兩種傳感器器件，在采集溫度功能上，兩個(gè)傳感器均可以實(shí)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)初期采用DS18B20進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，簡(jiǎn)單方便、測(cè)量準(zhǔn)確性高，測(cè)試原理雷同采用A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，權(quán)衡比較最終選擇了DS18B20作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集傳感器。圖22 DHT11結(jié)構(gòu)圖 XPT2046介紹XPT2046作為AD、DA轉(zhuǎn)換芯片，采用逐步逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置溫度檢測(cè)電路、參考電壓源，外置外部時(shí)鐘，分為單端模式、差分模式。 DS18B201 2 3圖21 DS18B20結(jié)構(gòu)圖 DHT11介紹DHT11數(shù)字溫濕度傳感器采用數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，包括電阻式感濕元件和NTC測(cè)溫元件，與高性能8位單片機(jī)連接。傳感器和變換器組合測(cè)量被測(cè)環(huán)境的物理信號(hào)量，并將模擬物理信號(hào)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；信號(hào)調(diào)理設(shè)備可以對(duì)采集到的電信號(hào)進(jìn)行加工，使采集到的模擬物理信號(hào)量適合數(shù)據(jù)采集卡的需求；計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡等獲得測(cè)量數(shù)據(jù)，軟件控制著整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)采集到的原始數(shù)據(jù)處理分析，并將最后結(jié)果表示成容易理解的方式，例如圖表、波形圖等。在工程過(guò)程中，為了準(zhǔn)確地捕捉信號(hào)信息，會(huì)通過(guò)信號(hào)濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)濾波處理，并提高采用頻率倍數(shù)，縮小采樣頻率周期。采集信號(hào)的目的主要是測(cè)量電壓、電流、溫度、壓力、聲音等物理信息量，并將采集的信號(hào)信息傳輸?shù)叫盘?hào)處理模塊進(jìn)行信號(hào)處理，信號(hào)處理結(jié)果上傳至系統(tǒng)控制中心，控制中心根據(jù)采集信號(hào)做出相應(yīng)的決策。該設(shè)計(jì)中將溫度作為主要采集對(duì)象，溫度傳感器DS18B20作為溫度采集器件，通過(guò)下位機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)并傳送到上位機(jī)進(jìn)行處理分析。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，企業(yè)技術(shù)升級(jí)步伐也不斷提速，先進(jìn)虛擬設(shè)備需求表現(xiàn)尤為強(qiáng)勁，再加上我國(guó)個(gè)人計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，為虛擬儀器發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。在企事業(yè)單位中，也涌現(xiàn)了一批研究和從事虛擬儀器的公司和學(xué)校。從服務(wù)對(duì)象而言，傳統(tǒng)獨(dú)立儀器己遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能勝任大數(shù)量、高質(zhì)量的信息采集要求。在國(guó)外高校和研究所，虛擬儀器運(yùn)用也極其廣泛，在麻省理工、加州大學(xué)伯克利分校、伊利諾伊大學(xué)、弗吉尼亞理工、德州大學(xué)奧斯汀分校、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)等美國(guó)高等工程院校均將虛擬儀器技術(shù)的教學(xué)列入正常的教學(xué)計(jì)劃當(dāng)中，相應(yīng)學(xué)科有電氣、自動(dòng)化、通信、醫(yī)學(xué)、機(jī)械、土木等，教學(xué)和研究成果頗豐。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止到1994年虛擬儀器生產(chǎn)合作廠商達(dá)到90余家，生產(chǎn)1000多種各式產(chǎn)品。第三階段：虛擬儀器框架最終確定與成熟。根據(jù)虛擬儀器發(fā)展過(guò)程，虛擬儀器發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段[8]：第一階段:傳統(tǒng)意義上的利用計(jì)算機(jī)增強(qiáng)虛擬儀器功能。為了進(jìn)一步提高測(cè)試系統(tǒng)，以杰夫?科多斯基為首的工程師們于1986年通過(guò)NI公司推出了基于蘋(píng)果機(jī)環(huán)境下著名的圖形化編程工具LabVIEW[6]。微機(jī)及數(shù)字信號(hào)處理器運(yùn)算速度提升實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)控制要求，利用通用計(jì)算機(jī)來(lái)管理儀器、組建儀器系統(tǒng)，進(jìn)而完成傳統(tǒng)儀器需要實(shí)現(xiàn)的功能。而采用虛擬儀器技術(shù)僅需采購(gòu)必要的通用數(shù)據(jù)采集硬件來(lái)完成自己的儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)意義上的儀器一般都由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)交互和顯示等幾個(gè)基本部分組成，如果測(cè)試環(huán)境、測(cè)試物理量等發(fā)生變更則需要進(jìn)行儀器整體變更設(shè)計(jì)，增加了產(chǎn)品成本。在上世紀(jì)90年代，由美國(guó)NI公司提出了新概念—虛擬儀器，標(biāo)志著測(cè)量技術(shù)向一個(gè)新的方向轉(zhuǎn)變。另外，在大部分溫度控制系統(tǒng)環(huán)境中，增溫要比降溫實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單。因此，溫度數(shù)據(jù)采集作為系統(tǒng)采集參數(shù)具有現(xiàn)實(shí)意義。After the pletion of the system design of performance test, show that the system is capable to was measured that the environment to plete the realtime data acquisition, storage, signal analysis and realtime graphical display work, the system design is simple, good versatility, portability, easy operation, low product can meet part of the market demand.Keywords LabVIEW；TemperatureHumidity sensor；Temperature sensor(DS18B20)II目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 1 課題研究背景 1 虛擬儀器介紹 2 虛擬儀器技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 3 國(guó)外發(fā)展情況 3 國(guó)內(nèi)發(fā)展情況 4 本文主要研究?jī)?nèi)容 5第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 6 設(shè)計(jì)任務(wù) 6 方案選擇 6 DS18B20介紹 7 DHT11介紹 7 XPT2046介紹 8 方案確定 9 DS18B20測(cè)溫原理 9 測(cè)試參數(shù)分析 10 本章小結(jié) 11第3章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 12 A/D和D/A模塊設(shè)計(jì) 12 串口通訊 13 單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹 14 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要電路 15 DS18B20與單片機(jī)接口電路 16 振蕩與復(fù)位電路 16 主電路圖 16 本章小結(jié) 17第4章 采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 18 虛擬儀器開(kāi)發(fā)軟件 18 下位機(jī)程序設(shè)計(jì) 19 初始化程序 19 讀寫(xiě)時(shí)序函數(shù) 21 溫度采集模塊程序 21 上位機(jī)程序設(shè)計(jì) 22 前面板主頁(yè)界面 22 前面板實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)測(cè)控 23 前面板歷史記錄 23 用戶(hù)登錄界面程序框圖 23 串口通訊程序框圖 24 溫度顯示和波形顯示模塊 24 本章小結(jié) 25第5章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)調(diào)試 26 系統(tǒng)調(diào)試 26 系統(tǒng)評(píng)估升級(jí) 28 本章小結(jié) 28結(jié)論 29致謝 30參考文獻(xiàn) 31附錄 32IV第1章 緒論 課題研究背景 電壓、電流作為控制系統(tǒng)中基本物理量，是數(shù)字控制系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)的前提。LABVIEW是一種圖像化的編程語(yǔ)言，在數(shù)據(jù)采集和儀器控制上得到了學(xué)術(shù)界、工業(yè)界認(rèn)可，為實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了方便的途徑。設(shè)計(jì)中通過(guò)LabVIEW構(gòu)建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件平臺(tái)，將采集的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)判斷。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題 目： 基于LabVIEW數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) I基于LabVIEW數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、現(xiàn)代科學(xué)研究及高新技術(shù)開(kāi)發(fā)離不開(kāi)溫度參數(shù)的測(cè)量與分析。LabVIEW是一種圖像化的編程語(yǔ)言，在數(shù)據(jù)采集和儀器控制上得到了學(xué)術(shù)界、工業(yè)界認(rèn)可，為實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了方便的途徑。關(guān)鍵詞 LabVIEW；溫濕度傳感器（DHT11）；溫度傳感（DS18B20） IDesign of Data Acquisition System Based on LabVIEWAbstract The measurement and analysis of the temperature parameters of the industrial and agricultural production, the modern scientific research and the hightech development. In modern times, the electronic measurement technology is developing towards the high degree of integration, low power consumption, programming and the direction of digital, traditional pointer type temperature indicator of temperature parameters of digital processing and sharing.本設(shè)計(jì)介紹了一種基于LABVIEW編程軟件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，該方案采用了DS18B20溫度傳感器作為溫度采集介質(zhì)，處理器STC89C52作為溫度采集模塊的控制芯片。 This design introduces a kind of based on LabVIEW programmingsoftware data acquisition system design scheme, the scheme uses the temperature sensor DS18B20 as temperature gathering media processor STC89C52 as the control chip of the temperature acquisition module. provides a convenient way for the realization of the instrument programming and data acquisition system. Through the LabVIEW, the software platform of the data acquisition system is built, the temperature data is processed and the corresponding judgment is made. The system design has the practical value, industrial and agricultural production, science and technology research, public transportation and activity place and so on domain temperature data collection work.系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行了性能測(cè)試，表明該系統(tǒng)能夠?qū)Ρ粶y(cè)環(huán)境完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，存儲(chǔ)、信號(hào)分析和實(shí)時(shí)圖形顯示等工作，系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、通用性好、可移植、易于操作、成品低可滿(mǎn)足一部分市場(chǎng)需求。在生活中，溫度的顯著變化超出人的適應(yīng)范圍導(dǎo)致身體不適，容易引發(fā)感冒、中暑等癥狀。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，兩個(gè)溫度相同的系統(tǒng)之間可以通過(guò)一定控制技術(shù)達(dá)到熱平衡的，利用與目標(biāo)系統(tǒng)溫度同步的隔離層，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)系統(tǒng)與外界進(jìn)行熱隔離[1]。從第一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)至今應(yīng)有60年歷史，計(jì)算機(jī)應(yīng)用由最初的國(guó)防事業(yè)蔓延至各行各業(yè)，加上電子技術(shù)、軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，為現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)發(fā)展提供了技術(shù)保障。傳統(tǒng)儀器由儀器設(shè)備生產(chǎn)廠商根據(jù)市場(chǎng)需求開(kāi)發(fā)出滿(mǎn)足用戶(hù)需求的專(zhuān)用儀器，具有輸入輸出接口和儀器控制面板，該儀器呈現(xiàn)給用戶(hù)的表現(xiàn)為功能單一，測(cè)試環(huán)境封閉。例如一些技術(shù)水平不高，經(jīng)濟(jì)實(shí)力弱的公司在進(jìn)行產(chǎn)品分析時(shí)，對(duì)于購(gòu)置高檔臺(tái)