【正文】 VR和AVR Studio的組合。其電氣參數(shù)為：輸入控制電壓314VDC（自動限流），開啟電流5mA,控制電流25mA，工作電壓24240VAC。C (–67176。其數(shù)據(jù)的讀寫是由主機讀寫特定時間片來完成的，包括初始化、讀時間片和寫時間片。目前支持AVR單片機編譯器的語言主要有匯編語言、C語言、BASIC語言等。下位機根據(jù)一定的關(guān)系，輸出一定的信號來控制固態(tài)繼電器的通斷。 本論文任務(wù)（1）設(shè)計一個由微控制器控制的溫度采集裝置，使其能夠準確地采集環(huán)境溫度。利用LabVIEW，可產(chǎn)生獨立運行的可執(zhí)行文件。由各種開關(guān)圖標實現(xiàn)儀器電源的通斷；由各種按鈕圖標來設(shè)置被測信號的“放大倍數(shù)”、“通道”等參數(shù)；由各種顯示控件以數(shù)值或波形的方式顯示測量或分析結(jié)果；由計算機的鼠標和鍵盤操作來模擬傳統(tǒng)儀器面板上的實際操作；以對圖形化軟件流程圖的編程來實現(xiàn)各種信號測量和數(shù)據(jù)分析功能。它的功能塊全部都是以硬件的形式存在，無論是開發(fā)還是應(yīng)用，都缺乏靈活性。儀器的開發(fā)周期短，升級容易，節(jié)省了硬件開發(fā)和生產(chǎn)的費用。虛擬儀器技術(shù)給用戶一個充分發(fā)揮自己的才能、想象力的空間。傳統(tǒng)儀器大都是一個封閉的系統(tǒng)，與其它設(shè)備的連接受到限制。上述虛擬儀器的特點不僅推進了儀器為基礎(chǔ)的界面系統(tǒng)改造，同時也影響了以虛擬儀器為主的圖形構(gòu)造方法的進化。虛擬儀器具有方便、靈活的互聯(lián)能力（Connectivity）,廣泛支持諸如CAN、Field Bus、PROFIBUS等各種工業(yè)總線標準。虛擬儀器的出現(xiàn)開辟了儀器技術(shù)的新紀元，它是多門技術(shù)與計算機技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，其基本思想逐步代替儀器完成某些功能，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。其中圖形化軟件開發(fā)系統(tǒng)是用工程人員所熟悉的術(shù)語和圖形化符號代替常規(guī)的文本語言編程，界面友好，操作簡便，可大大縮短系統(tǒng)開發(fā)周期，深受專業(yè)人員的青睞。 從構(gòu)成方式上講，虛擬儀器可分為四大類：GPIB體系結(jié)構(gòu)、PCDAQ體系結(jié)構(gòu)、VXI體系結(jié)構(gòu)和PXI體系結(jié)構(gòu)。采用集成電路溫度傳感器和虛擬儀器方便地構(gòu)建一個測溫系統(tǒng)，且外圍電路簡單，易于實現(xiàn)，便于系統(tǒng)硬件維護、功能擴展和軟件升級。 GPIB體系結(jié)構(gòu)是通過GPIB總線將具有GPIB接口的計算機和儀器集成的測試系統(tǒng)。 課題背景 隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)的迅速擴張，政府和企業(yè)家們花在設(shè)備上的投入越來越多，這筆巨大的開銷，極大地限制了企業(yè)的資金，從而制約著企業(yè)的發(fā)展。虛擬儀器是計算機硬件資源、儀器硬件、數(shù)據(jù)分析處理、軟件、通信軟件極圖形用戶界面的又效結(jié)合，具有傳統(tǒng)儀器所具備的信號采集、信號處理分析、信號輸出等功能。因此，利用虛擬儀器技術(shù)可方便地構(gòu)建自動測試系統(tǒng)，實現(xiàn)測量、控制過程的網(wǎng)絡(luò)化。過去獨立分散、互不相干的許多領(lǐng)域，虛擬儀器通過軟件開發(fā)平臺將計算機硬件資源與儀器硬件有機地融為一體，把計算機強大的數(shù)據(jù)處理能力和儀器硬件的測量、控制能力結(jié)合在一起，通過軟件實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的顯示、存儲及分析處理。另外，傳統(tǒng)儀器價格昂貴，技術(shù)更新慢，開發(fā)費用高。用戶可以隨心所欲地根據(jù)自己的需求，設(shè)計自己的儀器系統(tǒng)，滿足多種多樣的用戶需求。(5)便于組成自動測試系統(tǒng)。第四代虛擬儀器虛擬儀器是現(xiàn)代計算機教技術(shù)和測量技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是傳統(tǒng)儀器觀念的一次巨大變革，是將來虛擬產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要方向。PC—DAQ采集器網(wǎng)絡(luò)傳輸信號處理串口儀器磁盤復(fù)制數(shù)字濾波GPIB儀器文件I/O統(tǒng)計VXI儀器圖形用戶接口分析PXI儀器 虛擬儀器的功能模塊傳統(tǒng)儀器和虛擬儀器的比較傳統(tǒng)儀器虛擬儀器儀器廠商定義用戶自己定義硬件是關(guān)鍵軟件是關(guān)鍵儀器的功能、規(guī)模均已固定系統(tǒng)功能和規(guī)模可通過軟件修改和增減封閉的系統(tǒng)，與其它設(shè)備連接受限制基于計算機的開放系統(tǒng)，可方便地同外設(shè)、網(wǎng)絡(luò)及其它相應(yīng)設(shè)備連接價格昂貴價格低，可重復(fù)利用技術(shù)更新慢技術(shù)更新快開發(fā)和維護費用高軟件結(jié)構(gòu)可大大節(jié)省開發(fā)和維護費用多為實驗室擁有個人可擁有一個實驗室 圖形化編程語言LabVIEW的簡介LabVIEW(laboratory virtual instrument engineering workbench)是一種圖形化的編程語言和開發(fā)環(huán)境，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接收，被公認為是標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW是真正的32位編譯器。（2）通過某種通信協(xié)議，將采集到的溫度送往上位機進行顯示和處理。固態(tài)繼電器的交流端就會因為通斷而控制水泥電阻工作與否，以此達到控制溫度的目的。其中C編譯器主要有CodeVisionAVR、AVRGCC、IAR、ICCAVR等，C語言編譯器由于它具有功能強大、 運用靈活、代碼小、運行速度快等先天性的優(yōu)點，使得它在專業(yè)程序設(shè)計上具有不可代替的地位。 DS18B20的主要特征： ?? 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。F ~+257176。該固態(tài)繼電器為過零型繼電器，在電流過零時導(dǎo)通，過零時關(guān)斷。這是因為市面上(大陸)的教科書使用ICC AVR作為例程的較多，集成代碼生成向?qū)?，雖然它的各方面性能均不是特別突出，但使用較為方便；而AVR Studio集軟硬件仿真、調(diào)試、下載編程于一體，有效彌補了ICC AVR仿真能力的不足，同時還可以有效地對程序進行調(diào)試。對于被控制的對象，其本身的物理結(jié)構(gòu)和工作過程是一定的，在給定信號作用時，對象的輸出并不一定能滿足系統(tǒng)的性能要求，所以需要加入一個控制器。P控制（比例控制） 如果控制器的輸出僅僅與誤差成正比關(guān)系，即u(t)= Kpε(t)，便構(gòu)成了一個比例控制器，可見比例控制器實際上是一個增益可調(diào)的放大器。但是對時間的積分必將影響系統(tǒng)的快速動態(tài)性能，對于一些系統(tǒng)會出現(xiàn)超調(diào)過大的現(xiàn)象，嚴重的甚至引起系統(tǒng)崩潰。實際運用中，有時也不需要用到全部的三個部分，只有比例控制單元是必不可少的。模糊控制同常規(guī)的控制方案相比，主要特點有： ①模糊控制只要求掌握現(xiàn)場操作人員或有關(guān)專家的經(jīng)驗、知識或操作數(shù)據(jù)， 不需要建立過程的數(shù)學(xué)模型，所以適用于不易獲得精確數(shù)學(xué)模型的被控過程，或其結(jié)構(gòu)參數(shù)不很清楚等場合。它表示某一個元素與模糊子集 的關(guān)系（即隸屬度），并用 或 表示。 LabVIEW前臺顯示面板 程序前面板是圖形用戶界面，這一界面上有用戶輸入控制和輸出顯示兩類對象，用于模擬真實儀表的前面板。 圖框被用來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化控制命令，例如循環(huán)控制、順序控制以及條件分支等；此外還有MATLAB腳本、HiQ腳本以及調(diào)用C語言編程的CIN節(jié)點等。 LabVIEW中的儀器控制和驅(qū)動 虛擬儀器是儀器的未來，但在工作臺上還有很多非虛擬儀器，毫無疑問需要用LabVIEW控制他們。和用戶直接打交道的部分是操作接口，及虛擬軟面板和面板上的控件?？梢耘c許多不同的儀器協(xié)調(diào)工作的儀器驅(qū)動程序（用來控制外部儀器的軟件）標準。SCPI協(xié)會的一個建議標準，該標準使用簡單、直觀的ASCII命令為儀器通信制定了結(jié)構(gòu)和語法。 VISA簡介 VISA是NI公司發(fā)布的為統(tǒng)一軟件標準的驅(qū)動軟件體系結(jié)構(gòu)。VI功能向VISA resource name指定的串口發(fā)送一個暫停信號清空VISA resource name指定的串口的輸入輸出緩沖區(qū) 本章小結(jié)本章先介紹了LabVIEW軟件編程的前后面板、執(zhí)行機理，然后就其與外部儀器通信使用的GPIB、串口、以太網(wǎng)接口硬件方面做了簡單的說明。安裝NI光盤Tookit Software中的LabVIEW PID Control Tookit，即可在LabVIEW中生成該工具包。PID Control Input ，放在PID控制器的process variable前端，可以濾去小于采樣率十分之一的輸入值。.fc文件是NI自定義的一種文件格式，用于仿真模糊控制器推理機中的知識庫。5 下位機的設(shè)計 下位機設(shè)計方案下位機上，本設(shè)計采用Atmega16控制DS18B20采集溫度，并將采集到的溫度通過串口發(fā)送到上位機，以便處理。其一個工作周期可分為兩個部分，即溫度檢測和數(shù)據(jù)處理。第5個字節(jié)則是用戶第3個EEPROM的鏡像。如果復(fù)位低電平的時間不足或是單總線的電路斷路都不會接到存在脈沖，在設(shè)計時要注意意外情況的處理。 （5）執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫：一個存儲器操作指令結(jié)束后則將進行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫，這個操作要視存儲器操作指令而定。初始化的最后一步是設(shè)置通信的波特率。6 上位機的設(shè)計 對于上位機的設(shè)計，本設(shè)計選擇和下位機一樣，采取分模塊設(shè)計的思想。 十進制數(shù)字符串至數(shù)值轉(zhuǎn)換子VI在上位機往下位機發(fā)送數(shù)據(jù)時，則需將PID控制算法或者模糊控制算法計算得的數(shù)值型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串口通信中的字符串。在畫好電路原理圖并封裝好，導(dǎo)出到PCB中，在將PCB上的元件位置進行合適的調(diào)整之后，即可進行布線。在接上電源的瞬間，我們需要用手摸一下各個芯片，看是否有發(fā)燙的跡象?？偸窃陲@示一段正確數(shù)據(jù)之后，出現(xiàn)一段有規(guī)律的亂碼。湊試法，首先僅選擇比例校正，使系統(tǒng)閉環(huán)后滿足穩(wěn)定性指標。(3)用LabVIEW編寫了一串口通信程序，并可以將上位機發(fā)送上來的溫度數(shù)據(jù)送往顯示控件顯示。思考了許久，寫下這一段謝詞。 現(xiàn)在即將揮別我的學(xué)校、老師、同學(xué)，還有我四年的大學(xué)生活，雖然依依不舍，但是對未來的路，我充滿了信心。 unsigned char tmp=0。 //波特率9600 初始化串口 while (1) { for(k=0。 //當溫度為125oC時的i值 //i=0xff5e。0xff00)8)。 //有進位，則溫度高字節(jié)加1 } i=Temp_H。 //value_1[3]為小數(shù)點存放單元 t[4]=(middle%100)/10+0x30。 middle=(int)(temp*100)。 for(j=0。 a=UDR0x30。 /*中斷標志緩存*//*DS18B20復(fù)位函數(shù)*/unsigned char ds1820_reset(void) { unsigned char i。 DQ_SET。 0x80) { /*恢復(fù)中斷狀態(tài)*/ SEI()。 i != 0。 NOP()。 /*延時60uS*/ delayUs(35)。 i != 0。 NOP()。 }}/*啟動ds1820轉(zhuǎn)換*/void ds1820_start(void) { ds1820_reset()。 /*勿略地址*/ ds1820_write_byte(0x44)。 0x01) { DQ_SET。 DQ_CLR。 0x80) { /*恢復(fù)中斷狀態(tài)*/ SEI()。 DQ_SET。 DQ_OUT。 } else { return 0x01。 delayUs(100)。 /*中斷保護*/ CLI()。 c+=b。j++) { Uart_Transmit(t[j])。 t[1]=(middle%10000)/1000+0x30。 Uart_Transmit(0x2d)。 //低8位放回i中 temp=(float)(i*)。 //負溫度。 // //i=0x0191。k++) { ds1820_reset()。 Temp_L = 0。 //溫度高位，低位，復(fù)位成功標志//主函數(shù)void main(void){ float temp,a,b,c=0。(5)設(shè)計了下位機的功率控制方案。積分校正的加入往往使系統(tǒng)穩(wěn)定裕量和快速性下降，此時再加入適當參數(shù)的微分校正，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性。所以在顯示溫度的時候，會出現(xiàn)一些非正常數(shù)據(jù)。將寫好的程序下載進單片機后，開始測試硬件的功能實現(xiàn)。在畫出PCB后，根據(jù)所畫PCB圖的尺寸，選取合適的銅板，即可進行電路板的制作。方法如前，在相應(yīng)的路徑下找到“數(shù)值至十進制字符串轉(zhuǎn)換”，放在程序中相應(yīng)的位置即可。 方案設(shè)計與選擇 開始串口初始化串口是否打開？講讀到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后送至顯示控件Y 上位機串口通信流程圖 上位機各模塊設(shè)計 基本的串口通信流程由于串口發(fā)送和接受的數(shù)據(jù)都是字符串的形式。在串口初始化函數(shù)完成之后，即可編寫發(fā)送和接受函數(shù)。如執(zhí)行數(shù)據(jù)讀寫指令則需要嚴格遵循18B20的讀寫時序來操作。ROM指令為8位長度，功能是對片內(nèi)的64位光刻ROM進行操作。第9個字節(jié)為前8個字節(jié)的CRC碼。DS18B20共有三種形態(tài)的存儲器資源，它們分別是： ROM 只讀存儲器，用于存放DS18B20ID編碼，其前8是單線系列編碼（DS18B20的編碼是19H），后面48位是芯片唯一的序列號，最后8位是以上56的位的CRC碼（冗余校驗）。此功率設(shè)備為過零型固態(tài)繼電器，在電流過零處導(dǎo)通或