【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 同時(shí)，G語(yǔ)言很好地實(shí)現(xiàn)了模塊化編程思想。用戶可以將一個(gè)應(yīng)用分解為多個(gè)任務(wù)，再將任務(wù)細(xì)分，將一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用分解為多個(gè)簡(jiǎn)單的子任務(wù)，為每個(gè)子任務(wù)建立一個(gè)VI ，然后把這些VI組合在一起成為最終的應(yīng)用程序。因?yàn)槊總€(gè)子VI可以單獨(dú)執(zhí)行，所以很容易調(diào)試。進(jìn)一步而一言，許多低級(jí)子VI可以完成一些常用功能，因此，用戶可以開(kāi)發(fā)特定的子VI庫(kù)，以適用一般的應(yīng)用程序。LabVIEW的運(yùn)行機(jī)制從宏觀上講己經(jīng)不再是傳統(tǒng)上的馮諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的執(zhí)行方式。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言中的順序執(zhí)行結(jié)構(gòu)在LabVIEW中被并行機(jī)制所代替：從本質(zhì)上講，它是一種圖形控制流結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流模式。數(shù)據(jù)流程序設(shè)計(jì)規(guī)定，一個(gè)函數(shù)只有當(dāng)它的所有輸入有效時(shí)才能執(zhí)行；而目標(biāo)的輸出，只有當(dāng)它的功能完成時(shí)才是有效的。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。這樣，LabVIEW中被連接的功能節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流就能控制程序的執(zhí)行次序，而不像文本程序受到行順序執(zhí)行的約束。從而，我們可以通過(guò)相互連接功能節(jié)點(diǎn)快速地開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序，甚至還可以有多個(gè)數(shù)據(jù)通道同步運(yùn)行。LabVIEW的核心是VI。VI有一個(gè)人機(jī)對(duì)話的用戶界面，即前面板(Front Panel) 和類(lèi)似于源代碼功能的程序圖(Diagram)。前面板接收來(lái)自程序圖的指令。在VI的前面板中，輸入控件 (Controls)模擬了儀器的輸入裝置并把數(shù)據(jù)提供給VI 的程序圖:而顯示控件(Indicators)則模擬了儀器的輸出裝置并顯示由程序圖獲得或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。當(dāng)把一個(gè)輸入控件或顯示放置到前面板上時(shí)，LabVIEW在程序圖中相應(yīng)地放置了一個(gè)端口(Terminals)，這個(gè)從屬于輸入控件或顯示控件的端口不能隨意刪除，只有刪除它對(duì)應(yīng)的輸入控件或顯示控件時(shí)它才隨之一起被刪除。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。首先，從功能菜單中選擇需要的功能節(jié)點(diǎn)，將之置于面板上合適的位置；然后用線(Wires)連接各功能節(jié)點(diǎn)在程序圖中的端口，用來(lái)在功能節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)。這些節(jié)點(diǎn)包括了簡(jiǎn)單的算術(shù)功能，高級(jí)數(shù)據(jù)采集和分析以及用來(lái)存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)的文件輸入輸出功能和網(wǎng)絡(luò)功能。用LabVIEW編制出的圖形化VI 是分層次和模塊化的。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。顯然LabVIEW依附并發(fā)展了模塊化程序設(shè)計(jì)的概念。圖形化程序設(shè)計(jì)編程簡(jiǎn)單、直觀、開(kāi)發(fā)效率高。經(jīng)過(guò)各個(gè)部分的選擇，最后確定基本的框架圖如下Labview 界面顯示AT89C51 單片機(jī)DS18B20 DS18B20 DS18B20圖 22 系統(tǒng)設(shè)計(jì)后圖第 3 章 下位機(jī)的軟硬件實(shí)現(xiàn)下位機(jī)包括硬件電路和單片機(jī)軟件編程。 硬件實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)包括的主要功能是溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)化。 DS18B20 溫度傳感器DS18B20 支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為 55176。C~+125176。C，在10~+85176。C 范圍內(nèi),精度為177。176。C 。現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以 “一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類(lèi)消費(fèi)電子產(chǎn)品等。 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 31 所示。 圖 31 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20 有 4 個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件：① 64 位激光 ROM。64 位激光 ROM 從高位到低位依次為 8 位 CRC、48 位序列號(hào)和 8 位家族代碼(28H)組成。② 溫度靈敏元件。③ 非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL?？赏ㄟ^(guò)軟件寫(xiě)入用戶報(bào)警上下限值。④ 配置寄存器。配置寄存器為高速暫存存儲(chǔ)器中的第五個(gè)字節(jié)。DS18B20在 0 工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)精度的數(shù)值，其各位定義如圖所示。表 31 DS18B20 結(jié)構(gòu)圖TM R1 R0 1 1 1 1 1MSB DS18B20 配置寄存器結(jié)構(gòu)圖 LSB其中，TM：測(cè)試模式標(biāo)志位，出廠時(shí)被寫(xiě)入 0，不能改變；R0、R1：溫度計(jì)分辨率設(shè)置位，其對(duì)應(yīng)四種分辨率如下表所列，出廠時(shí) R0、R1 置為缺省值：R0=1，R1=1（即 12 位分辨率），用戶可根據(jù)需要改寫(xiě)配置寄存器以獲得合適的分辨率。表 32 配置寄存器與分辨率關(guān)系表R0 R1 溫度計(jì)分辨率/bit 最大轉(zhuǎn)換時(shí)間/us0 0 9 0 1 10 1 0 11 3751 1 12 750DS18B20 最大的特點(diǎn)是單總線數(shù)據(jù)傳輸方式，DS18B20 的數(shù)據(jù) I/O 均由同一條線來(lái)完成。 單片機(jī)外圍電路將 AT89C51 單片機(jī)的 ， 三個(gè)引腳分別連上三個(gè) DS18B20 傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)溫度測(cè)量。將 RET 接上復(fù)位電路。然后將 XTAL1，XTAL2 接上晶振，讓晶振提供時(shí)鐘信號(hào)使 AT89C51 單片機(jī)工作。圖 33 硬件電路 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)以下是下位機(jī)的程序流程圖：首先發(fā)送命令通知到溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換獲取的數(shù)據(jù)，由二進(jìn)制轉(zhuǎn)換到十進(jìn)制，再保存到寄存器 SBUF，由串口從寄存器獲取數(shù)據(jù)，傳輸給上位機(jī)進(jìn)行顯示和處理。溫度轉(zhuǎn)換初始化獲取溫度信號(hào)格式轉(zhuǎn)換保存到寄存器SBUF串口從寄存器讀取圖 34 下位機(jī)流程圖下面的程序?yàn)橄挛粰C(jī)核心程序void main() { uint t。SCI_Init()。while(1) { tmpchange()。 tmp1change1()。 tmp2change2()。 Disp(tmp())。wendushuju1(tmp())。wendushuju2(tmp1())。wendushuju3(tmp2())。 send_packet(amp。send_data_s1,3)。send_packet(amp。send_data_s2,3)。send_packet(amp。send_data_s3,3)。while(1)。 } }第 4 章 上位機(jī)實(shí)現(xiàn) 上位機(jī)總體模塊圖 是上位機(jī) LabVIEW 的總體模塊圖。串口通訊模塊數(shù)據(jù)處理模塊數(shù)據(jù)顯示模塊 溫度報(bào)警模塊圖 LabVIEW 總體模塊 模塊分析 串口通訊模塊該模塊的主要作用是將串口讀進(jìn)來(lái)的字符串轉(zhuǎn)化為九維數(shù)組。圖 42 VISA 輸入從串口讀入十六進(jìn)制的字符串。圖 43 VISA 配置串口該程序的功能是將 VISA 資源指定名稱(chēng)的串口按特定設(shè)置初始化。通過(guò)將數(shù)據(jù)連線至 VISA 資源名稱(chēng)輸入端可確定要使用的多態(tài)實(shí)例。本程序 VISA 配置串口的數(shù)據(jù)設(shè)置為波特率 9600，數(shù)據(jù)比特 8，奇偶校驗(yàn)為 0.圖 44 VISA 寫(xiě)入程序該程序的主要功能是將寫(xiě)入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫(xiě)入 VISA 資源名稱(chēng)指定的資源或接口中。圖 45 VISA 讀取程序從 VISA 資源名稱(chēng)指定的設(shè)備或接口讀取指定數(shù)量的字節(jié)，并將數(shù)據(jù)返回至讀取緩存區(qū)。本次程序設(shè)置為一次讀取九個(gè)字節(jié)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖 46 數(shù)組轉(zhuǎn)換程序?qū)⒆x取的字符串轉(zhuǎn)化為九維數(shù)組。圖 47 串口通訊模塊總體圖圖 48 為串口通訊模塊，從 VISA 串口資源名稱(chēng)（COM3 ）讀取十六進(jìn)制的字符數(shù)，然后通過(guò) VISA 的串口配置，寫(xiě)入緩沖區(qū)，之后將緩存區(qū)的數(shù)據(jù)讀出，一次讀九個(gè)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為數(shù)組。 數(shù)據(jù)處理模塊圖 48 索引本程序是索引數(shù)組，返回 n 維數(shù)（本次程序 n 為 9）為組在索引位置的元素或者子數(shù)組。將從數(shù)組轉(zhuǎn)化器讀入的數(shù)組通過(guò)索引逐個(gè)讀出。三點(diǎn)溫度測(cè)量點(diǎn)分別為甲地，乙地，丙地。第一位為甲地的標(biāo)示位，第二位為甲地的整數(shù)部分，第三位為甲地的小數(shù)部分。第四位為乙地的標(biāo)示位，第五位為乙地的整數(shù)部分，第六位為乙地的小數(shù)部分。第七位為丙地的標(biāo)示位，第八位為丙地的整數(shù)部分，第九位為丙地的小數(shù)部分。圖 49 運(yùn)算將甲地，乙地，丙地的標(biāo)示位分別設(shè)置為 1,2,3。圖 410 溫度的運(yùn)算這個(gè)為條件結(jié)構(gòu)，當(dāng)為假的時(shí)候，不輸出。當(dāng)為真的時(shí)候，將索引來(lái)的小數(shù)部分乘以 加上整數(shù)部分，然后輸出完整的溫度數(shù)據(jù)。圖 411 數(shù)據(jù)處理模塊總體圖將讀入的數(shù)組通過(guò)索引，讀出元素，九維數(shù)組分別為甲地標(biāo)志位，甲地整數(shù)部分，甲地小數(shù)部分，乙地標(biāo)志位，乙地整數(shù)部分，乙地小數(shù)部分，丙地標(biāo)志位，丙地整數(shù)部分，丙地小數(shù)部分。將三個(gè)點(diǎn)的小數(shù)部分乘以 加上整數(shù)部分完成了溫度數(shù)值的計(jì)算，傳輸?shù)较乱徊糠帧?數(shù)據(jù)顯示模塊該模塊是將處理好的數(shù)據(jù)讀出分別作溫度曲線，歷史數(shù)據(jù)，溫度報(bào)警。將計(jì)算好的數(shù)據(jù)讀出以溫度曲線的形式輸出。圖 412 轉(zhuǎn)化程序?qū)⒂?jì)算好的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行小數(shù)精度設(shè)置，精度為 ，轉(zhuǎn)化為浮點(diǎn)字符串。圖 413 獲取時(shí)間日期為了在顯示歷史數(shù)據(jù)時(shí)能準(zhǔn)確顯示出當(dāng)時(shí)歷史數(shù)據(jù)的時(shí)間而是用本程序。本程序能返回當(dāng)時(shí)的時(shí)間標(biāo)示。圖 414 時(shí)間轉(zhuǎn)化按照格式把時(shí)間標(biāo)示顯示為時(shí)間值或者數(shù)值。圖 415 數(shù)組插入本程序的作用是在 n 維數(shù)組索引的位置中差入元素或者子數(shù)組。這里既根據(jù)采集次數(shù)來(lái)確定索引的位置，來(lái)插入所計(jì)算的溫度值。圖 416 數(shù)組反轉(zhuǎn)本程序的功能是反正數(shù)組中元素的順序。圖 417 創(chuàng)建數(shù)組創(chuàng)建新數(shù)組，連接多個(gè)元素或者數(shù)組。圖 418 數(shù)組轉(zhuǎn)置重新排列二維數(shù)組的順序，把[i,j]轉(zhuǎn)制成[j,i]。以上三個(gè)程序的應(yīng)用使歷史溫度數(shù)據(jù)由下往上逐行顯示，便于觀看和比較。圖 419 歷史數(shù)據(jù)顯示程序顯示歷史數(shù)據(jù)。下圖為前面板圖：圖 420 歷史數(shù)據(jù)顯示圖 421 歷史數(shù)據(jù)顯示由計(jì)算出的溫度數(shù)值分為三個(gè)分支：直接作為溫度曲線顯示，顯示為歷史數(shù)據(jù)和通過(guò)報(bào)警模塊。作為溫度曲線的不過(guò)多介紹，由溫度數(shù)值直接作溫度的時(shí)間軸曲線。另外數(shù)據(jù)先進(jìn)行精度設(shè)置，精度為 ，通過(guò)數(shù)組插入程序來(lái)返回采集次數(shù)，以及移位寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存和刷新。而最后通過(guò)反轉(zhuǎn)一維數(shù)組，創(chuàng)建數(shù)組和二維數(shù)組轉(zhuǎn)制三個(gè)程序?qū)v史數(shù)據(jù)的顯示由下而上刷新，既最新的數(shù)據(jù)顯示在最前面。 溫度報(bào)警模塊 圖 422 報(bào)警模塊溫度報(bào)警程序，由計(jì)算得出的溫度值與三點(diǎn)溫度上下限進(jìn)行比較，如果小于下限或者大于上線就報(bào)警。第 5 章 調(diào)試 硬件調(diào)試單片機(jī)上接上 5V 電源，通過(guò)串口連接至上位機(jī)。這時(shí)候工作指示燈亮，不經(jīng)過(guò)任何加熱或者制冷，DS18B20 采集的為當(dāng)時(shí)室溫。 軟件調(diào)試 調(diào)試準(zhǔn)備 VISA 資源名稱(chēng)上找到串口名稱(chēng)，如圖所示圖 51 串口名稱(chēng)，乙地，丙地報(bào)警溫度設(shè)置處輸入報(bào)警溫度上下限圖 52 溫度設(shè)置圖 53 運(yùn)行程序 運(yùn)行結(jié)果1．首先是三點(diǎn)的溫度曲線圖 54 溫度曲線顯示圖由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境為室溫，所以三點(diǎn)的 Y 軸是由 15 到 35 度。2．如果溫度超過(guò)所設(shè)的三點(diǎn)的上限或者低于所設(shè)的溫度的下限，溫度報(bào)警燈就會(huì)由綠色變?yōu)榧t色。圖 55 三點(diǎn)報(bào)警圖。圖 56 實(shí)時(shí)溫度顯示，如圖 57圖 57 歷史數(shù)據(jù)顯示圖這樣能更好的將三點(diǎn)（甲地，乙地，丙地） ，以及各個(gè)時(shí)間段做對(duì)比。當(dāng)然也能找到每個(gè)溫度準(zhǔn)確的時(shí)間顯示點(diǎn)。為了方便觀察，歷史數(shù)據(jù)的顯示方式就由下而上刷新，這樣更一目了然。圖 58 采集次數(shù)顯示第 6 章 結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)半年的準(zhǔn)備和設(shè)計(jì)，我終于完成了本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。我在完成老師給我的任務(wù)書(shū)的幾個(gè)指標(biāo)外還多加了幾項(xiàng)功能。比如溫度數(shù)據(jù)的歷史顯示，溫度曲線的顯示，這樣能更直觀的了解溫度的變化。DS18B20，AT89C51 單片機(jī)方便好用，操作簡(jiǎn)便，本系統(tǒng)總體成本較低，簡(jiǎn)單可靠。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中讓我深深體會(huì)到LavVIEW 這個(gè)軟件的強(qiáng)大，直觀易懂，功能豐富。經(jīng)過(guò)這半年的調(diào)研和編程，我對(duì) LabVIEW 的興趣大增，它讓我感覺(jué)到了 G語(yǔ)言的便捷和容易入手。正是憑借這種熱愛(ài)，我才不斷對(duì)系統(tǒng)添加新的各功能，這也是不斷探索 LabVIEW 未知一面的過(guò)程。但是，介于所掌握知識(shí)的局限性，本系統(tǒng)在功能和精度上和先進(jìn)的測(cè)溫儀器相比仍有一段差距。不過(guò)，我會(huì)繼續(xù)學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，繼續(xù)完善本系統(tǒng)的功能。致 謝首先我要感謝我的指導(dǎo)老師，張磊老師，是你孜孜不倦的教導(dǎo)讓我在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的道路上披荊斬棘，克服種種困難。張磊老師兢兢業(yè)業(yè)的工作態(tài)度和謙虛謹(jǐn)慎的處事方式永遠(yuǎn)是我學(xué)習(xí)的榜樣。其次我也要感謝班級(jí)里的各位同學(xué)，完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)的道路上少不了你們的指導(dǎo)。還要感謝我的爸爸媽媽?zhuān)銈兊南ば牡膯?wèn)候是天下最大的慰藉。最后我要感謝各位老師和學(xué)校的各個(gè)領(lǐng)導(dǎo)。參考文獻(xiàn)[1] PC 串口通信的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].蘇州大學(xué). 20220415.[2] 易麗華,黃俊. 基于 AT89C51 單片機(jī)與 DS18B20 的溫度測(cè)量系統(tǒng)[J]電子與封裝, 2022, (05) .[3] 張普光. 基于單片機(jī)的溫度控制器設(shè)計(jì)與研究[D]. 西安電子科技大學(xué), 2022, (01) .[4] 師玉寶,張翔, LabVIEW 的溫度檢測(cè)系統(tǒng)[D].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，編輯部郵箱 2022 年 2 月.[5] [D].黑龍江科技信息，編輯部郵箱 2022年 19 期.[6] 周秀明， 曹雋， DS18B20 的單片機(jī)溫度檢測(cè)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn)室科學(xué),編輯部郵箱 2022 年 01 期.[7] 奚建榮. 基于 51 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]現(xiàn)代電子技術(shù), 2022, (02) .[8] temperature measurement and alarm device based on