【正文】 用戶帶來安全和放心。隨著工業(yè)檢測技術(shù)和自動化程度的不斷提高，對溫度檢測的要求也越來越高。傳統(tǒng)測溫儀表一般都是通過硬件電路實現(xiàn)的，但這種方式存在電路復(fù)雜、成本較高、性能不穩(wěn)定等問題，同時，儀表的功能開發(fā)也得受到局限，而以虛擬儀器為主的虛擬檢測技術(shù)則能夠較好地解決這些問題。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 溫度傳感器電阻溫度傳感器，這種傳感器以電阻作為溫度敏感元件。熱電阻式一般用金屬材料制成, 如鉑、銅、鎳等。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。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(dá)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。 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。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。記錄溫度的頻率由用戶定義。另外還有512字節(jié)的SRAM，用于存儲一些特定的應(yīng)用信息，以及64字節(jié)用于存放校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。對于存儲器和控制功能的訪問可加以口令保護(hù)。協(xié)議與主機(jī)通信，僅需要單條數(shù)據(jù)引線和返回地。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。采用熱敏電阻，可滿足 40 攝氏度至 90 攝氏度測量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，對于檢測 1 攝氏度的信號是不適用的。DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)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 LTM8877，LTM8874 等等。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(jī)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。 上位機(jī)主要考慮兩種上位機(jī)軟件第一種是 VB，VB 是由美國微軟公司于 1991 年開發(fā)的一種可視化的、面向?qū)ο蠛筒捎檬录?qū)動方式的結(jié)構(gòu)化高級程序設(shè)計語言，可用于開發(fā) Windows 環(huán)境下的各類應(yīng)用程序。在 Visual Basic 環(huán)境下，利用事件驅(qū)動的編程機(jī)制、新穎易用的可視化設(shè)計工具，使用 Windows 內(nèi)部的廣泛應(yīng)用程序接口（API）函數(shù)，動態(tài)鏈接庫（DLL） 、對象的鏈接與嵌入（OL） 、開放式數(shù)據(jù)連接（ODBC）等技術(shù)，可以高效、快速地開發(fā) Windows 環(huán)境下功能強(qiáng)大、圖形界面豐富的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。 上位機(jī)與下位機(jī)通訊方式第一種為傳感器和上位機(jī)使用串口通信。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)。第二種為傳感器和上位機(jī)通訊使用數(shù)據(jù)采集卡。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計算機(jī)或者其他專用測試平臺的測量軟硬件產(chǎn)品來實現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。當(dāng)溫度過高或過低時，能夠在界面上給出提示。它由溫度檢測模塊和下位機(jī)主控模塊等模塊組成。部分功能電路的集成，使總體電路更簡潔，搭建電路和焊接電路時更快。所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨勢。這里我們用到溫度芯片 DS18B20。測溫分辨率可達(dá) ℃，被測溫度用符號擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出。CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。采用數(shù)字溫度芯片 DS18B20 測量溫度，輸出信號全數(shù)字化。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，此元件線形較好。DS18B20 的最大特點之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計 DS1820 和微控制器 AT89C51 構(gòu)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(jī)連接。 上位機(jī)和下位機(jī)的通訊方式設(shè)計考慮到這次為溫度檢測系統(tǒng)，并且不完成復(fù)雜的功能，串口完全可能勝任。 下位機(jī)主控模塊設(shè)計AT89C51 單片機(jī)的特點：5V 供電，8 位單片機(jī)，與 MCS51 兼容。內(nèi)部 RAM 為 128B，ROM為 4K（也可以選擇其他型號獲得較大空間） ，簡單易操作。得到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的普遍認(rèn)可和好評。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(shè)備驅(qū)動程序、多種多樣的分析和表達(dá)功能支持，為用戶快捷地構(gòu)筑自己在實際工程中所需要的儀器系統(tǒng)創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。特別是對于熟悉儀器結(jié)構(gòu)和硬件電路的硬件工程師、工程技術(shù)人員和測試技術(shù)人員來說，編程就像設(shè)計電路圖一樣；因此，硬件工程師、工程技術(shù)人員和測試技術(shù)人員們學(xué)習(xí)LabVIEW駕輕就熟，在較短的時間內(nèi)就能夠?qū)W會并應(yīng)用LabVIEW，也不必去記憶那眼花繚亂的文本式程序代碼。像C 和C++等其它計算機(jī)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(qiáng)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(luò)功能。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。一個VI由交互式用戶接口、數(shù)據(jù)流框圖和圖標(biāo)連接端口組成。用戶可以將一個應(yīng)用分解為多個任務(wù)，再將任務(wù)細(xì)分，將一個復(fù)雜的應(yīng)用分解為多個簡單的子任務(wù)，為每個子任務(wù)建立一個VI ，然后把這些VI組合在一起成為最終的應(yīng)用程序。進(jìn)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(yīng)用程序。諾依曼計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的執(zhí)行方式。數(shù)據(jù)流程序設(shè)計規(guī)定，一個函數(shù)只有當(dāng)它的所有輸入有效時才能執(zhí)行；而目標(biāo)的輸出，只有當(dāng)它的功能完成時才是有效的。這樣，LabVIEW中被連接的功能節(jié)點之間的數(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。LabVIEW的核心是VI。前面板接收來自程序圖的指令。當(dāng)把一個輸入控件或顯示放置到前面板上時，LabVIEW在程序圖中相應(yīng)地放置了一個端口(Terminals)，這個從屬于輸入控件或顯示控件的端口不能隨意刪除，只有刪除它對應(yīng)的輸入控件或顯示控件時它才隨之一起被刪除。首先，從功能菜單中選擇需要的功能節(jié)點，將之置于面板上合適的位置；然后用線(Wires)連接各功能節(jié)點在程序圖中的端口，用來在功能節(jié)點之間傳輸數(shù)據(jù)。用LabVIEW編制出的圖形化VI 是分層次和模塊化的。顯然LabVIEW依附并發(fā)展了模塊化程序設(shè)計的概念。經(jīng)過各個部分的選擇，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)計后圖第 3 章 下位機(jī)的軟硬件實現(xiàn)下位機(jī)包括硬件電路和單片機(jī)軟件編程。 DS18B20 溫度傳感器DS18B20 支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 55176。C，在10~+85176。176?，F(xiàn)場溫度直接以 “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。 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 31 所示。64 位激光 ROM 從高位到低位依次為 8 位 CRC、48 位序列號和 8 位家族代碼(28H)組成。③ 非易失性溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL。④ 配置寄存器。DS18B20在 0 工作時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 32 配置寄存器與分辨率關(guān)系表R0 R1 溫度計分辨率/bit 最大轉(zhuǎn)換時間/us0 0 9 0 1 10 1 0 11 3751 1 12 750DS18B20 最大的特點是單總線數(shù)據(jù)傳輸方式，DS18B20 的數(shù)據(jù) I/O 均由同一條線來完成。將 RET 接上復(fù)位電路。圖 33 硬件電路 下位機(jī)軟件設(shè)計以下是下位機(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。SCI_Init()。 tmp1change1()。 Disp(tmp())。wendushuju2(tmp1())。 send_packet(amp。send_packet(amp。send_packet(amp。while(1)。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)來的字符串轉(zhuǎn)化為九維數(shù)組。圖 43 VISA 配置串口該程序的功能是將 VISA 資源指定名稱的串口按特定設(shè)置初始化。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，奇偶校驗為 0.圖 44 VISA 寫入程序該程序的主要功能是將寫入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入 VISA 資源名稱指定的資源或接口中。本次程序設(shè)置為一次讀取九個字節(jié)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。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（COM3 ）讀取十六進(jìn)制的字符數(shù)，然后通過 VISA 的串口配置，寫入緩沖區(qū)，之后將緩存區(qū)的數(shù)據(jù)讀出，一次讀九個，經(jīng)過轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為數(shù)組。將從數(shù)組轉(zhuǎn)化器讀入的數(shù)組通過索引逐個讀出。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 410 溫度的運算這個為條件結(jié)構(gòu)，當(dāng)為假的時候，不輸出。圖 411 數(shù)據(jù)處理模塊總體圖將讀入的數(shù)組通過索引，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。 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)，溫度報警。圖 412 轉(zhuǎn)化程序?qū)⒂嬎愫玫臏囟葦?shù)據(jù)進(jìn)行小數(shù)精度設(shè)置，精度為 ，轉(zhuǎn)化為浮點字符串。本程序能返回當(dāng)時的時間標(biāo)示。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。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 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]。圖 419 歷史數(shù)據(jù)顯示程序顯示歷史數(shù)據(jù)。作為溫度曲線的不過多介紹，由溫度數(shù)值直接作溫度的時間軸曲線。而最后通過反轉(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。第 5 章 調(diào)試 硬件調(diào)試單片機(jī)上接上 5V 電源，通過串口連接至上位機(jī)。 軟件調(diào)試 調(diào)試準(zhǔn)備 VISA 資源名稱上找到串口名稱，如圖所示圖 51 串口名稱，乙地，丙地報警溫度設(shè)置處輸入報警溫度上下限圖 52 溫度設(shè)置圖 53 運行程序 運行結(jié)果1．首先是三點的溫度曲線圖 54 溫度曲線顯示圖由于實驗環(huán)境為室溫，所以三點的 Y 軸是由 15 到 35 度。圖 55 三點報警圖。當(dāng)然也能找到每個溫度準(zhǔn)確的時間顯示點。圖 58 采集次數(shù)顯示第 6 章 結(jié)束語經(jīng)過半年的準(zhǔn)備和設(shè)計，我終于完成了本次的畢業(yè)設(shè)計。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。在這次畢業(yè)設(shè)計中讓我深深體會到LavVIEW 這個軟件的強(qiáng)大，直觀易懂，功能豐富。正是憑借這種熱愛，我才不斷對系統(tǒng)添加新的各功能，這也是不斷探索 LabVIEW 未知一面的過程。不過，我會繼續(xù)學(xué)習(xí)相關(guān)知識，繼續(xù)完善本系統(tǒng)的功能。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。還要感謝我的爸爸媽媽，你們的悉心的問候是天下最大的慰藉。參考文獻(xiàn)[1] PC 串口通信的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計[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)溫度檢測與調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計.實驗室科學(xué),編輯部郵箱 2022 年 01 期.[7] 奚建榮. 基于 51 單片機(jī)的多點溫度控制系統(tǒng)設(shè)計[J]現(xiàn)代電子技術(shù), 2022, (02) .[8] temperature measurement and alarm device based on single bus digital temperature WASE Global Conference on Science Engineering, GCSE 2022[9] Mihajlovic, arsenide quantum well hall devices for roomtemperature detection of magic biomolecular Abstracts International,2022.[10] 張力, Labview 串口通訊的虛擬數(shù)字電壓表的設(shè)計[J].三峽大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2022 年 02 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