最新基于labview的溫度采集系統(tǒng)設計(編輯修改稿)
2024-07-16 13:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)字信號處理系統(tǒng)如圖22所示。圖22 數(shù)字信號的處理系統(tǒng) 采集卡硬件簡介模擬信號在電腦無法直接識別，它不知道多大的模擬信號代表的是什么溫度，這個時候就需要采集卡，它所做的就是將電腦不識別的信號轉(zhuǎn)換為電腦可識別的信號，實際上，就是一個A/D轉(zhuǎn)換器。本設計所選用的USB采集卡，是一款基于ST（意法半導體）公司STM32系列處理器全功能評估開發(fā)板。該STM32開發(fā)板具備豐富的硬件和軟件資源，抗干擾強，內(nèi)置過流過壓保護。它可以作為簡單的USB采集板，可連接本設計所需要的傳感器：DS18B20數(shù)字溫度傳感器。多種開發(fā)板供電方式。溫度采集設計是采用USB連接線供電，內(nèi)置500mA自恢復保險絲，有效保護用戶USB接口和開發(fā)板的硬件。 傳感器簡介傳感器是跟外界溝通的渠道，它把外界的各種物理信息如光、壓力、溫度、聲音等物理信號轉(zhuǎn)換為電信號。因為只有將這些信息轉(zhuǎn)換為電信號之后，才有被采集的可能。傳感器的任務就是把溫度數(shù)值轉(zhuǎn)換為模擬的電信號。本設計所使用的傳感器，直接采集需要的信息，不需要復雜的信號調(diào)理部分，故在設計中沒有特別描述。DS18B20是數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO92小體積封裝形式，溫度測量范圍為： 55℃~ + 125℃，可編程為9位~ 12位 A/D 轉(zhuǎn)換精度，℃，℃。它采用單根信號線，既傳輸時鐘又傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，具有節(jié)省I/O口線資源、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低、便于總線擴展和維護等諸多優(yōu)點。圖23是DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。圖23 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖用 STM32 驅(qū)動 DS18B20 的程序，其實是從51程序直接移植過來的。要驅(qū)動 DS18B20，主要的難點是在時序上，而且是us級的時序。使用STM32的定時器來做us級的定時，實踐證明是可行的，可以正常讀出DS18B20的溫度。需要一提的是，因為51是雙向的I/O，所以作為輸入輸出都比較方便，不用去設置51的I/O口。但STM32就不同，需要設置STM32的I/O口的輸入或輸出狀態(tài)。移植程序的重點就在這里，其它方面就和51一樣。DS18B20復位過程為： STM32 將數(shù)據(jù)線拉低至少480us，然后釋放數(shù)據(jù)線，等待15~60us讓DS18B20 接收信號，DS18B20接收到信號后，會把數(shù)據(jù)線拉低60~240us，STM32檢測到數(shù)據(jù)線被拉低后標識復位成功。因為硬件資源和程序由他人提供支持，有關知識只做初步了解，故在此不做進一步分析。復位時序、讀寫時序過程，分別如圖2圖25和圖26所示。圖24 復位時序圖25 讀時序圖26 寫時序根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，DS18B20只能作為從機，而STM32作為主機。STM32控制 DS18B20完成一次溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過3個步驟：（1）每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位；（2）復位成功后發(fā)送一條ROM指令；（3）第三步是發(fā)送RAM指令，這樣才能進行DS18B20的預定操作。因為DS18B20內(nèi)部轉(zhuǎn)換溫度較緩慢，12位分辨率需要等待750ms才能轉(zhuǎn)換完成，所以需要等待轉(zhuǎn)換1000ms，即以1秒的速度采集溫度。在得到溫度值的低8位和高8位之后，就可以根據(jù)傳感器的實際算法，求出外部實際的溫度值[6]。3 軟件設計相關技術 數(shù)據(jù)庫簡介 在本系統(tǒng)的應用中，數(shù)據(jù)庫是一個最重要的信息來源和存儲地，它的好與壞關系到系統(tǒng)運行的效率和穩(wěn)定性。對于小型數(shù)據(jù)的處理可以用Office系列的Access數(shù)據(jù)庫，其最大好處是在數(shù)據(jù)量比較小時，可以方便、快速的進行各類數(shù)據(jù)的查詢和處理。SQL數(shù)據(jù)庫則用于大批量的數(shù)據(jù)庫。因為SQL數(shù)據(jù)庫是在硬件上直接以簇保存的，在調(diào)用時直接保存在暫存中，這樣讀寫都可以迅速進行。但是正因為它在調(diào)用時保存在暫存中，所以占用系統(tǒng)資源較多，會影響其他程序的執(zhí)行。 通過對比分析，本系統(tǒng)中可以應用SQL語言調(diào)用Access數(shù)據(jù)庫，這樣充分利用了其方便的語言化編程和快速性、節(jié)省資源的特征。LabSQL與數(shù)據(jù)庫之間是通過ODBC連接，用戶需要在ODBC中指定數(shù)據(jù)源名稱和驅(qū)動程序。因此在使用LabSQL之前，首先需要在Windows 操作系統(tǒng)中的ODBC數(shù)據(jù)源中創(chuàng)建一個DSN(data source name，數(shù)據(jù)源名)。LabSQL與數(shù)據(jù)庫之間的連接就是建立在 DSN 基礎之上的[7]。其連接流程如圖31所示。圖31 LabSQL與數(shù)據(jù)庫連接框圖 數(shù)據(jù)庫相關程序設計創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫：通過Access軟件，創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)庫文件，并對其進行相應的設計。操作過程是：新建一個空數(shù)據(jù)庫，在此數(shù)據(jù)庫中建立所需要的表，并設置表的內(nèi)容。表格內(nèi)容的創(chuàng)建如圖32所示。圖32 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫表格內(nèi)容指定數(shù)據(jù)庫：是對數(shù)據(jù)庫編程中某個數(shù)據(jù)庫位置的標明，也就是說它像指明燈一樣，引導相關的數(shù)據(jù)庫操作程序找到數(shù)據(jù)庫，進行后面的操作。操作過程是：指定并拆分路徑，再創(chuàng)建路徑，此時可以確定數(shù)據(jù)庫的位置，需要對數(shù)據(jù)庫的路徑進行操作。因為所有的數(shù)據(jù)庫操作都是通過調(diào)用SQL語言進行，所以需要轉(zhuǎn)換為字符串。詳細程序如圖33所示。圖33 指定數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)庫的相關操作：所有的數(shù)據(jù)都要寫入數(shù)據(jù)庫或從數(shù)據(jù)庫中讀取，所以要對數(shù)據(jù)庫進行編程操作。打開數(shù)據(jù)庫利用的是“打開自動化”函數(shù)，它也是對數(shù)據(jù)庫操作的一種集中處理方式。本系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)庫的所有操作都是應用了自動化函數(shù)，也是一些直接編寫成工具包的可以調(diào)用的子VI函數(shù)。數(shù)據(jù)路徑和打開用戶名及密碼都是由“指定數(shù)據(jù)庫”函數(shù)提供。打開數(shù)據(jù)庫后，寫入相應的命令后直接進行命令操作即可[8]。通過SQL ，通過數(shù)組函數(shù)，把數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容顯示在用戶管理面板中。完成命
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