【正文】 Sons, 1993. [14] 張燕霞，田裕鵬，基于 VC和 LabVIEW控件的虛擬儀器設(shè)計(jì)，儀器儀表與分析監(jiān)測(cè)， 2020 [15] 于紹娜，李冶，蔡學(xué)森 ,等，動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)技術(shù)在虛擬儀器開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2020 [16] 潘偉峰，張啟明，施沖，在 LabVIEW 中。 通過(guò)論文，我不僅學(xué)習(xí)到了理論上的基本知識(shí)，也增加了系統(tǒng)思考問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)，遇到問(wèn)題如何系統(tǒng)思考，分解問(wèn)題，模塊思考，逐步細(xì)化問(wèn)題，也培養(yǎng)了我積極思考問(wèn)題，主動(dòng)研究問(wèn)題，查找資料的習(xí)慣，對(duì)我來(lái)說(shuō)受益匪淺，希望以此繼續(xù)提高獨(dú)立思考問(wèn)題，解決問(wèn)題的技巧和能力 。 論文 是 關(guān)于溫度檢測(cè) 方面的 ，眾所周知， 溫度是工業(yè)常見(jiàn)的物理量， 對(duì)其深入了解是十分有必要的。 之后對(duì)本課題有了 整體 思路， 在實(shí)際操作過(guò)程中 局部完成細(xì)節(jié)步驟 。 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 35 結(jié) 束 語(yǔ) 通過(guò)持久的學(xué)習(xí)，在老師的指導(dǎo)下，基本上完成了畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)到了許多有實(shí)際作用的知識(shí)和指導(dǎo)方法，也加深了對(duì)理論知識(shí)，軟件，工程設(shè)計(jì)設(shè)想的理解和動(dòng)手經(jīng)驗(yàn)。讓我們可以追求智能化的生活。 我們要不斷地開(kāi)發(fā)新的軟件。 而且也讓我對(duì) labview 有了一定的了解。為農(nóng)作物生長(zhǎng)提供一個(gè)有利的生態(tài)環(huán)境。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制空調(diào)的開(kāi)、關(guān)、制熱和制冷。數(shù) 據(jù)采集卡將溫度傳感器輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)。它為我們帶來(lái)了太多的方便，也對(duì)改變我們的生活有著不可缺少的地位。還有對(duì) labview 的學(xué)習(xí)，讓我對(duì)軟件的學(xué)習(xí)過(guò)程也有了深刻的體會(huì)。 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 34 總 結(jié) 在本設(shè)計(jì)中，讓我學(xué)會(huì)了自主學(xué)習(xí)的重要性。就像備用傳感器一樣。因?yàn)槠渌麅蓚€(gè)傳感器還在正常工作。管理員好進(jìn)行及時(shí)的維修。如果傳感器損壞，在前面板上將不會(huì)顯示溫度。如出現(xiàn)故障，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并進(jìn)行處理。讓我們不用人為去開(kāi)關(guān)空調(diào)。并且它通過(guò)輸入量間接去控制輸入量。如圖 溫度控制前面板 和 圖 4. 9 溫度控制后面板 ： 圖 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 31 這兩個(gè)控制按鈕也是在屏幕上進(jìn)行顯示的。 如圖 溫度管理前面板 和 圖 后 面板 ： 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 30 圖 圖 軟件 溫度控制 模塊 在溫度控制中可以對(duì)溫度進(jìn)行控制。在循環(huán)內(nèi)部，把由循環(huán)框架送進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)和溫度上下限進(jìn)行比較，得出應(yīng)該上 升和 下降的溫度。把當(dāng)前溫度和溫度上下限進(jìn)行比較，在把比較結(jié)果送到循環(huán)結(jié)構(gòu)的條件端口，當(dāng)條件滿足時(shí)，循環(huán)開(kāi)始，執(zhí)行循環(huán)內(nèi)的程序；當(dāng)條件沒(méi)有滿足時(shí)，循環(huán)停止。 軟件 溫度管理 模塊 在溫度管理中，可以對(duì)大棚內(nèi)的溫度上下限進(jìn)行設(shè)置，然后把從傳感器送近來(lái)的溫度值和上下限進(jìn)行比較，如果當(dāng)前溫度高于溫度上限，則溫度過(guò)高指示燈亮，如果當(dāng)前溫度低于溫度下限，則溫度過(guò)低指示燈會(huì)亮。 如圖 溫度 顯示前面板 和 圖 后 面板 ： 圖 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 29 圖 這里提到了三個(gè)傳感器的溫度。 軟件 溫度顯示 模塊 在本系統(tǒng)中，能夠顯示當(dāng)前溫度值和溫度報(bào)警等功能。 條件端口用語(yǔ)控制循環(huán)是否繼續(xù)進(jìn)行，當(dāng)每一次循環(huán)結(jié)束時(shí)，條件端口便會(huì)檢測(cè)通過(guò)數(shù)據(jù)連線輸入的布爾值，并根據(jù)輸入的布爾值和其使用狀態(tài)決定是否繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)。重復(fù)端口的初始值為 0，每次循環(huán)的遞增步長(zhǎng)為 1。 While 循環(huán)也是虛擬儀器語(yǔ)言最基本的結(jié)構(gòu)之一。 在此設(shè)計(jì)中，用到了 While 循環(huán)，下面介紹一下次循環(huán)。和我們現(xiàn)實(shí)的時(shí)間一樣，可以記錄下我們這段時(shí)間的溫度?？驁D程序如圖 所示。在此節(jié)點(diǎn)中，輸入相應(yīng)的字符串，就能在前面板上顯示出當(dāng)前的時(shí)間。在波形顯示控件中的工具可以對(duì)波形進(jìn)行自動(dòng)縮放、數(shù)字標(biāo)度設(shè)置、對(duì)圖形進(jìn)行拖動(dòng)等工具。實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖控件適合用在實(shí)時(shí)測(cè)量中的參數(shù)監(jiān)控。這個(gè)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)按照先進(jìn)先出的規(guī)則管理，它決定了該控件的最大顯示數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。在實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖控件中，它的數(shù)據(jù)只不過(guò)是代表一條波形上的幾個(gè)點(diǎn)。 實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖控件的輸入是一個(gè)雙精度浮點(diǎn)數(shù)。她的基本數(shù)據(jù)類(lèi)型是數(shù)據(jù)標(biāo)量，也可以是基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 27 數(shù)組。這兩類(lèi)控件都是用來(lái)對(duì)波形或圖形進(jìn)行顯示的，它們的區(qū)別在于兩者數(shù)據(jù)組織方式及波形的刷新方式不同。 圖 溫室大棚的溫度測(cè)控系統(tǒng)前面板 這是整個(gè)前面板，可以直關(guān)的反映出我們的實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度，并顯示上限和下限溫度設(shè)定。 單個(gè)大棚的溫度測(cè)控系統(tǒng)前面板如圖 。 LabVIEW 程序是采用框圖程序進(jìn)行編程的 , 框圖程序是程序圖形化的源代碼。只要按照要求在前面板上寫(xiě)入相應(yīng)的控制參數(shù) , 完成采樣通道的設(shè)置 , 便可以進(jìn)行溫度測(cè)量?？梢阅M傳統(tǒng)儀器工作方式 , 在前面板上放置所需要的控件和指示器 , 實(shí)現(xiàn) 器控制以及數(shù)據(jù)輸入與結(jié)果顯示。 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 26 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè) 計(jì) 前面板 。需要注意的是，當(dāng)調(diào)用多個(gè)函數(shù)時(shí)要分別填寫(xiě)參數(shù)的個(gè)數(shù)和對(duì)應(yīng)的類(lèi)型，而且在調(diào)用過(guò)程中應(yīng)保持?jǐn)?shù)據(jù)位的一致。在功能模板放置函數(shù)調(diào)用模塊，然后選 Configure，出現(xiàn)對(duì)話框。調(diào)用時(shí)，在框圖程序窗口打開(kāi) FunctionPalette（功能模板），在 Advanced 模塊包含有對(duì)庫(kù)函數(shù)的調(diào)模塊，即CallLibraryFunction。因此在 DLL的編制中只需調(diào)用它提供的函數(shù)，大大節(jié)約了開(kāi)發(fā)時(shí)間，提高了開(kāi)發(fā)速度。 在 LabVIEW 應(yīng)用程序中設(shè)計(jì)了一 文件作為 LabVIEW 與 USB 的驅(qū)動(dòng)程序。同步方式用來(lái)實(shí)時(shí)傳送采集的數(shù)據(jù)，塊傳輸主要用來(lái)傳輸主機(jī)命令信號(hào)和 USB 的狀態(tài)信息。用戶軟件必須有友好的界面、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和處理能力以及提供給用戶進(jìn)行再基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 25 開(kāi)發(fā)的接口。用戶關(guān)心的是如何高效地通過(guò)鼠標(biāo)操作設(shè)備，如何處理和分析采集進(jìn)來(lái)的大量數(shù)據(jù)。編制一個(gè)穩(wěn)定、完善的單片機(jī)程序直接關(guān)系到設(shè)備性能，必須給予充分的重 視。通常采用 Windows DDK實(shí)現(xiàn)，但現(xiàn)在有許多第三方軟件廠商提供了各種各樣的生成工具，如 Compuware 的Driver Works、 Blue Waters 的 Driver Wizard 等軟件能夠輕易地生成高質(zhì)量的 USB驅(qū)動(dòng)程序。 Windows98 提供了多種 USB 設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，但還沒(méi)有 一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所以必須針對(duì)特定的設(shè)備編制驅(qū)動(dòng)程序。 USB的另一大優(yōu)點(diǎn)是可以總線供電，在數(shù)據(jù)采集設(shè)備中耗電量通道不大，因此可以設(shè)計(jì)成總線供電。系統(tǒng)的 A/D、數(shù)字 I/O 的設(shè)計(jì)可沿用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)采集的精度、速率、通道數(shù)等諸元素選擇合適的芯片，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分注意抗干擾性，尤其對(duì) A/D 采集更是如此。 10V (10)數(shù)字量輸入、輸出各 8 路 (11)3 路 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器（ 8253 或 8254） USB2020 數(shù)據(jù)采集卡工作原理及分析 ； 一個(gè)實(shí)用的 USB 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件一般包括微控制器、 USB 通信接口以及根據(jù)系統(tǒng)需要添加的 A/D 轉(zhuǎn)換器和 EPROM、 SRAM 等。 、 0～ 10V、 0～ 5V (6)硬件增益： 1～ 1000 倍 (7)12 位 DA精度， 100KS/s 轉(zhuǎn)換頻率 (8)4路模擬量輸出，上電自動(dòng)清零 (9)DA 量程： 0～ 5V、 0～ 10V、177。 10V、177。 還有其它一些專(zhuān)用 I/O板卡，如智能接口卡、虛擬存儲(chǔ)板（電子盤(pán)）、信號(hào)調(diào)理板、專(zhuān)用（接線）端子板等，這些種類(lèi)齊全、性能良好的 I/O 板卡與 IPC 配合使用，使系統(tǒng)的構(gòu)成十分容易 。其中多功能板卡可以集成多個(gè)功能，如數(shù)字量輸入 /輸出板卡將模擬量輸入和數(shù)字量輸入 /輸出集成在同一張卡上。 數(shù)據(jù)采集卡的分類(lèi) ； 基于 PC 總線的板卡種類(lèi)很多，其分類(lèi)方法也有很多種。 數(shù)據(jù)采集卡的產(chǎn)生 ； 為了滿足 IBMPC 機(jī)及其兼容機(jī)用于數(shù)據(jù)采集與控制的需要，國(guó)內(nèi)外許多廠商生產(chǎn)了各種各樣的數(shù)據(jù)采集板卡（或 I/O 板卡）。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)或者其他專(zhuān)用測(cè)試平臺(tái)的測(cè)量軟硬件產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測(cè)量系統(tǒng)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 。 （ 8）、支持多點(diǎn)組 網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn) 多點(diǎn)溫度 。在構(gòu)成大型溫控系統(tǒng)時(shí)，允許在單線總線上掛接多片 DS18B20。 （ 6）、內(nèi)含 64 位激光修正的只讀存儲(chǔ) ROM，扣除 8 位產(chǎn)品系列號(hào)和 8 位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC）之后，產(chǎn)品序號(hào)占 48 位。 封裝封裝 圖 DS18B20的管腳排列 （ 4）、適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)。當(dāng)電源電壓的極性反接時(shí)，能保護(hù) DS18B20 不會(huì)因發(fā)熱而燒毀。 （ 2）、 DS18B20 的轉(zhuǎn)換速率比較高，進(jìn)行 9位的溫度轉(zhuǎn)換僅需 。 DS18B20 的性能特點(diǎn) ； 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 18 （ 1）、 DS18B20 的供電電壓范圍為 。 I/O為數(shù)據(jù)輸入 /輸出端（即單線總線），它屬于漏極開(kāi)路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài) 下呈高電平。它在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較 DS1820 有了很大的改進(jìn)，給用戶帶來(lái)了更方便和更令人滿意的效果。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能過(guò)直接讀出被測(cè)溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9— 12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 測(cè)溫電纜線建議采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對(duì)線接地線與信號(hào)線，另一組接 VCC 和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。 （ 4） 在 DS1820 測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向 DS1820 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820 的返回信號(hào)，一旦 某個(gè) DS1820 接觸 不好或斷線，當(dāng)程序讀該 DS1820 時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。這種情況主要是由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻摹Ｔ囼?yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過(guò) 50m 時(shí)，讀取的 測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng)單總線上所掛 DS1820 超過(guò)8個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí) 要加以注意。在使用 PL/M、 C等高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì) DS1820操作部分最好采用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。計(jì)數(shù)器 1 對(duì) 低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法 計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1重 新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即 為所測(cè)溫度。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2的脈沖輸入。 DS18B20 測(cè)溫原理如圖 3所示。 DS18B20 的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) ； DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度 報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。光刻 ROM 的作用是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。 DS18B20 有 4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件 ； （ 1）光刻 ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。通過(guò)緩存器讀寄存器。在片上還載有配置字節(jié)以理想的解決溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換。溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL都有一字節(jié) EEPROM 的數(shù)據(jù)。一個(gè)控制功能指揮指示 DS18B20 的演出測(cè)溫。這些指令操作作用在沒(méi)有一個(gè)器件的 64 位光刻 ROM序列號(hào)，可以在掛在一線上多個(gè)器件選定某一個(gè)器件，同時(shí)，總線也可以知道總線上掛有有多少，什么樣的設(shè)備。 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 16 因?yàn)橐痪€通信接口，必須在 先完成 ROM 設(shè)定，否則記憶和控制功能將無(wú)法使用。該裝置信號(hào)線高的時(shí)候，內(nèi)部電容器 儲(chǔ)存能量通由 1 線通信線路給片子供電，而且在低電平期間為片子供電直至下一個(gè)高電平的到來(lái)重新充電。 主要組成部分 DS18B20 的。這使得溫度傳感器放置在許多不同的地方。為讀寫(xiě)以及溫度轉(zhuǎn)換可以從數(shù)據(jù)線本身獲得能量，不需要外接電源。 溫度傳感器可編程的分辨率為 9~12 位 溫度轉(zhuǎn)換為 12位數(shù)字格式最大值為 750毫秒 用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置 應(yīng)用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費(fèi)電子產(chǎn)品溫度計(jì)，或任何熱敏感系統(tǒng) 描述該 DS18B20 的數(shù)字溫度計(jì)提供 9 至 12 位（可編程設(shè)備溫度讀數(shù) )。 10℃ 至 +85℃范圍內(nèi)精度為 177。 測(cè)量溫度范圍為 55℃ 至 +125℃ 。 多點(diǎn)能力，簡(jiǎn)化了分布式溫度傳感應(yīng)用 無(wú)需外部元件 。 (3)汽車(chē)空調(diào)、冰箱、冷柜、以及中低溫干燥箱等。 應(yīng)用 范圍 ； (1)該產(chǎn)品適用于冷凍庫(kù)，糧倉(cāng)，儲(chǔ)罐，電訊機(jī)房，電力機(jī)房，電纜線槽等測(cè)溫和控制領(lǐng)域 。 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 15 (3)支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián) 8 個(gè)， 實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫，