【正文】 目 錄 摘要 I ABSTRACT II 目 錄 III 第 1 章 引言 1 11 背景 1 12 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 感器 2 上位機 3 上位機與下位機通訊方式 4 13 研究內(nèi)容 4 第 2 章 系統(tǒng)設計 5 21 下位機設計 5 溫度檢測模塊設計 5 上位機和下位機的通訊方式設計 6 下位機主控模塊設計 6 22 上位機設計 6 第 3 章 下位機的軟硬件實現(xiàn) 9 31 硬件實現(xiàn) 9 DS18B20 溫度傳感器 9 單片機外圍電路 10 32 下位機 軟件設計 11 第 4 章 上位機實現(xiàn) 13 41 上位機總體模塊 13 42 模塊分析 13 串口通訊模塊 13 數(shù)據(jù)處理模塊 15 數(shù)據(jù)顯示模塊 17 溫度報警模塊 20 第 5 章 調(diào)試 21 51 硬件調(diào)試 21 52 軟件調(diào)試 21 調(diào)試準備 21 運行結果 21 第 6 章 結束語 24 致 謝 25 參考文獻 26 附錄 I 源代碼 27 附錄 II 下位機電路圖 44 附錄 II 上位機程序圖 45 1 章 引言 11Labview 技術為核心以計算機數(shù)據(jù)采集卡等器件為硬件平臺的溫度檢測系統(tǒng)的設計方法 12 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 如鉑銅鎳等熱敏電阻是以半導體材料制成的陶瓷器件 如錳鎳鈷等金屬的氧化物與其它化合物按不同配比燒結而成 輻射式溫度傳感器眾所周知 自然界的所有物體對輻射都具有吸收和反射的能力 1 輻射式溫度傳感器就是利用物體的熱輻射特性制成的被測物體的輻射能被熱敏元件 如熱電 偶熱敏電阻等 吸收時可使其物理參數(shù) 如輸出電勢電阻值等 發(fā)生變化 利用現(xiàn)代測量手段檢測出這種變化就可得被測溫度根據(jù)敏感原理不同 輻射式溫度傳感器可分為全輻射式紅外輻射式光電亮度式和光電比色式等 并能實現(xiàn)非接觸測量 可測溫度高達 3000 ℃以上 全輻射式傳感器中敏感元件接受被測物體的全部輻射能而使參數(shù)發(fā)生變化 紅外輻射式傳感器中敏感元件只接受被測物體輻射能中部分波長的能量 比色式傳感器是基于物體溫度不同其輻射能的光譜分布不同 而亮度測量法是通過測量物體在一定波長下單色輻射亮度來確定溫度 被測溫度的微小變化就 會引起單色亮度很大變化如輻射體溫度由 1200 K 上升到 1500 K 時 總輻射能僅增加 215 倍 而波長為 01660 LM 的紅光單色亮度可增加 10 倍以上 因此此方法是輻射測溫中最精確的一種 DS1922LT 溫度記錄 iButton 是堅固耐用的自供電系統(tǒng)能夠測量溫度并將測量結果記錄在受保護的存儲器內(nèi)記錄溫度的頻率由用戶定義總共可以保存 8192個 8 位數(shù)據(jù)記錄或 4096 個 16 位數(shù)據(jù)記錄這些記錄以等間隔采集時間間隔從 1秒至 273 小時另外還有 512 字節(jié)的 SRAM 用于存儲一些特定的應用信息以及 64字節(jié)用于存放校準數(shù)據(jù)一 項數(shù)據(jù)采集任務可以被編程為立即開始或者在一個用戶定義的延遲之后或者在一次溫度告警之后開始對于存儲器和控制功能的訪問可加以口令保護 DS1922LT通過串行 1Wire協(xié)議與主機通信僅需要單條數(shù)據(jù)引線和返回地每個 DS1922LT都由工廠光刻了一個保證唯一 64位的注冊號保證每個器件絕對可溯堅固的不銹鋼封裝對于各種惡劣環(huán)境具有很高的耐受力例如玷污潮濕和沖擊等配套的各種附件可以使 DS1922LT 安裝在幾乎任何物體上包括集裝箱貨架或袋子等采用單片溫度傳感器比如 AD590LM35 等但這些芯片輸出的必須經(jīng)過 AD 轉(zhuǎn)換后才能送 給計算機這樣就使得測溫裝置的結構較復雜另這種測溫裝置的一根線上只能掛一個傳感器不能進行多點測量 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便封裝成后可應用于多種場合如管道式螺紋式磁鐵吸附式不銹鋼封裝式型號多種多樣有 LTM8877LTM8874 等等主要根據(jù)應用場合的不同而改變其外觀封裝后的 DS18B20 可用于電纜溝測溫高爐水循環(huán)測溫鍋爐測溫機房測溫農(nóng)業(yè)大棚測溫潔凈室測溫彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合耐磨耐碰體積小使用方便封裝形式多樣適用于各種狹小空間設備數(shù)字測溫和控制領域 串口通信的概念非常簡單串口按位 bit 發(fā)送和接收 字節(jié)盡管比按字節(jié) byte 的并行通信慢但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時用另一根線接收數(shù)據(jù)它很簡單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離通信 13 研究內(nèi)容 第 2 章 系統(tǒng)設計 本溫度檢測系統(tǒng)大體分為三個部分結構如圖 21 圖 21 系統(tǒng)設計圖 下面分模塊闡述這幾部分的設計 21 下位機設計 溫度檢測模塊設計 DS18B20 的最大特點之一采用了單總線的由數(shù) DS1820 和微控制器 AT89C51構成的溫度測量裝置它直接輸出溫度的數(shù)字信號可直接與計算機連接這樣測溫系統(tǒng)的結構就比較簡單體積也不大且由于 AT89C51可 DSB1820因此可以實現(xiàn)多點測量輕松的組建傳感 上位機和下位機的通訊方式設計 考慮到這次為溫度檢測系統(tǒng)并且不完成復雜的功能串口完全可能勝任再者串口簡單易操作非常適合本系統(tǒng) 下位機主控模塊設計 5V供電 8位單片機與 MCS51 兼容有四組 IO口 P3口可復用 5個中斷源有兩個外部中斷輸入端兩個內(nèi)部定時器中斷也可以擴展做計數(shù)器支持半雙工串行通信內(nèi)部 RAM 為 128BROM 為 4K 也可以選擇其他型號獲得較大空間 22 上位機設計 LabVIEW 是實驗室虛擬儀器集成環(huán)境 Laboratory virtual Instrument Engineering workbench 的簡稱是目前應用最廣功能最強發(fā)展最快的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境得到工業(yè)界和學術界的普遍認可和好評它可以把復雜繁瑣費時的文本語言編程簡化成用菜單或圖標提示的方法選擇功能圖形用線條將各種功能圖形連接起來的簡單圖形編程方式為沒有編程經(jīng)驗的用戶進行編程調(diào)試提供了簡單方便完整的環(huán)境和工具尤其適合于從事科研開發(fā)的科學家和工程技術人員使用 LabVIEW 是一種虛擬儀器開發(fā)平臺軟件能夠以其直觀簡便的編程方式眾多的源代碼級的設備驅(qū)動程序多種多樣的分析和表達功能支持為用戶快捷地 構筑自己在實際工程中所需要的儀器系統(tǒng)創(chuàng)造了基礎條件 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易用特別適合硬件工程師工程技術人員生產(chǎn)線工藝技術人員的學習和使用可以在很短的時間內(nèi)掌握并應用到實踐中去特別是對于熟悉儀器結構和硬件電路的硬件工程師工程技術人員和測試技術人員來說編程就像設計電路圖一樣因此硬件工程師工程技術人員和測試技術人員們學習LabVIEW駕輕就熟在較短的時間內(nèi)就能夠?qū)W會并 應用 LabVIEW也不必去記憶那眼花繚亂的文本式程序代碼 LabVIEW的功能十分強大像 C和 C等其它計算機高級語言一樣 LabVIEW 也是一種通用編程語言具有各種各樣功能強大的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集 GPIB 串行儀器控制數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲甚至還有網(wǎng)絡功能LabVIEW也有完善的仿真調(diào)試工具如設置斷點單步執(zhí)行等 LabVIEW的動態(tài)連續(xù)跟蹤方式可以連續(xù)動態(tài)地觀察程序中的數(shù)據(jù)流向及其變化情況比其它語言的開發(fā)環(huán)境更方便更有效 G 語言編寫的程序稱為虛擬儀器 VI Virtual Instrument 因為它的界面和功能與 真實儀器十分相像在 LabVIEW 環(huán)境下開發(fā)的應用程序都以VI為后綴的以表示虛擬儀器的含義一個 VI由交互式用戶接口數(shù)據(jù)流框圖和圖標連接端口組成同時 G 語言很好地實現(xiàn)了模塊化編程思想用戶可以將一個應用分解為多個任務再將任務細分將一個復雜的應用分解為多個簡單的子任務為每個子任務建立一個 VI 然后把這些 VI 組合在一起成為最終的應用程序因為每個子VI可以單獨執(zhí)行所以很容易調(diào)試進一步而一言許多低級子 VI可以完成一些常用功能因此用戶可以開發(fā)特定的子 VI 庫以適用一般的應用程序 LabVIEW 的運行機制從宏觀上講己經(jīng)不再是傳統(tǒng)上 的馮178。 C在 10851