温度采集系统报告

中国地质大学（北京）本科课程论文学生姓名院（系）地信专业测控学号2012年12月中文摘要随着信息领域各种技术的发展，在数据采集方面的技术也取得了很大的进步，采集数据的信息化是目前社会的主流发展方向。各种领域都用到了数据采集，在石油勘探，地震数据采集领域已经得到应用。随着测控技术的迅猛发展，以虚拟仪器为核心的数据采集系统已经在测控领域中占到了统治地位。数据采集系统是将现场采集到的数据进行处理、传输显示、储存等操作。数据采集系统主要功能是把模拟信号变成数字信号，并进行分析、处理、存储和显示。温度数据采集系统广泛的应用于人们的日常生活中。本文主要介绍了利用labview实现温度采集系统的设计过程，系统结构时利用了labview的虚拟仪器技术，由单片机作为下位机端生成温度信号，通过温度的采集实现对温度数据的采集，预处理，分析，储存和显示。全文的内容主要包括：温度采集系统的制作与调试，自己在本次制作中的不足与展望。关键词：labview，温度采集系统ABSTRACTWiththevarietyofthefieldofinformationtechnology,intermsofdataacquisitiontechnologyhasmadegreatprogress,collectdata,informationtechnologyisthedevelopmentdirectionofthemainstreamofsociety.Variousareasofdatacollectionusedinoilexploration,seismicdataacquisitionhasbeenappliedfield.Withtherapiddevelopmentofmeasurementandcontroltechnology,virtualinstrumentdataacquisitionsystemasthecoreareahavebeenaccountedforinthemeasurementandcontroldominance.Dataacquisitionsystemisthedatacollectedon-siteprocessing,transmissiondisplay,storageandotheroperations.Dataacquisitionsystemmainfunctionistheanalogsignalintodigitalsignal,andforanalysis,processing,storageanddisplay.Temperaturedataacquisitionsystemsarewidelyusedinpeople'sdailylife.Thispaperdescribestheuseoflivingtolabviewtemperatureacquisitionsystemtoachievethedesignprocess,Composedofasinglechipmicrocomputerastheterminalmachinesgeneratingatemperaturesignal.Full-textcontentincludes:Temperatureacquisitionsystemmanufacturinganddebugging,intheproductionofthedeficienciesandprospects.Keywords:labview,temperature,collected目录中文摘要 2ABSTRACT 3第一章绪论 51.1研究背景 51.1.1温度采集系统的设计背景 51.1.2LABVIEW的发展 51.2本文研究的意义 61.3组织结构 6第二章基于labview的温度采集系统 72.1程序前面板的介绍以及运行情况 72.1.1系统控制 72.1.2显示部分 82.1.3温度走向图 92.1.4温度范围 92.2程序后面板的介绍 102.2.1重要函数的介绍 102.2.2vi层次结构 142.3读取功能实现的VI 14第三章结论与展望 16第四章调试与心得 17参考文献 18第一章绪论1.1研究背景1.1.1温度采集系统的设计背景传统靠人工控制的温度、湿度、液位等信号的测压﹑力控系统，外围电路比较复杂，测量精度较低，分辨力不高，需进行温度校准(非线性校准、温度补偿、传感器标定等)；且它们的体积较大、使用不够方便，更重要的是参数的设定需要有其它仪表的参与，外界设备多，成本高，因而越来越适应不了社会的要求。在对多类型、多通道信号同时进行检测和控制中，传统的测控系统能力有限。如何将计算机与各种设施、设备结合，简化人工操作并实现自动控制，满足社会的需求，成为一个很迫切的问题。温度检测是现代检测技术的重要组成部分，在保证产品质量、节约能源和安全生产等方面起着关键的作用。随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生产的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的温度采集系统就是其中之一。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高。1.1.2LABVIEW的发展上世纪80年代早期，计算机接口变得越来越精细，软件设计的虚拟器界面也越来越友好，苹果公司的Macintosh开发了G语言，这些为功能强大的专业虚拟仪器软件的出现提供了必要基础。不久，NI为基于计算机的测量和自动化开发出了LABVIEW软件包。LABVIEW的功能不断丰富和强大。LABVIEW用来进来数据采集和控制、数据分析和数据表达，使工程师和科学家能充分利用PC的功能，快速简便地完成自己的工作。经过多年的不断充实，LABVIEW成为丰富、强大的实用工具软件包，内部配有GPIB、VXI、串口和插入式DAQ板的库函数以及全球几百家厂商的仪器驱动程序。围绕这些核心软件还陆续开发出多种附件。工业发达国家已经将虚拟仪器技术广泛应用于航天、通讯、生物医学、地球物理、电子、机械等各个领域，进行工程技术和科学研究，国内对于虚拟仪器的研究与工程也取得了很多成就，在产品性能测试、设备故障诊断、生产过程控制中得到普遍应用。1.2本文研究的意义生活的需要，方便了生产中对温度的控制，有效的提高了生产质量。外围电路比较简单杂，测量精度较高，分辨力高，使用方便。温度检测是现代检测技术的重要组成部分，在保证产品质量、节约能源和安全生产等方面起着关键的作用。本次设计正是为了完成温度采集而设计的，但限于学生在学校的条件，此次设计使用了单片机作为下位端向上位端传温度数据，实现了时时模拟采集温度数据，可以说与人们的日常生活是息息相关的，具有很大的现实意义。1.3组织结构本论文共有四章，第一章为概述部分，主要介绍课题的选题背景、本文研究的意义及本论文的组织结构。第二章主要介绍了基于labVIEW的四通道温度采集系统的相关知识。第三章是对本文的总结以及对将来工作的展望。第四章介绍了调试过程中遇到的问题和心得。第二章基于labview的温度采集系统2.1程序前面板的介绍以及运行情况温度采集是所有测试测量的首要工作,试验测试通过单片机作为下位机端模拟产生温度数据，数据由单片机控制发送传输，由上位机端接收数据并作一定的处理，显示在四个波形图标中。下面介绍一下此程序：图2-1前面板如图2-12.1.1系统控制系统控制包括：程序运行允许开关按钮、单片机发送数据控制端、清除读取缓冲区按钮、温度上下限设置。a）停止/允许开关控制整个程序的运行b）发送字符串按钮控制单片机是否发送数据，T表示发送数据c）清除按钮手动控制是否清除读取缓冲区d)温度上下限设置可以对温度上下限进行设置（如图2-2）图2-22.1.2显示部分显示部分包括：读取缓冲区、四通道波形图表、当前温度值。a）读取缓冲区显示有单片机发来的数据图2-3b）四个波形图标用来分别显示四个通道的及时温度数据，并有报警装置，报警时指示灯红白闪烁，横坐标为绝对时间，纵坐标为温度值。c）当前温度反应的是实时温度，并有报警控件如图2-4图2-4报警时，显示控件闪烁。当前温度还可以实现摄氏温度与华氏温度的转换，并显示出来。2.1.3温度走向图温度走向图反应的是一段时间内温度的走向。如图2-5图2-52.1.4温度范围温度范围包括上限值，下限值a)上限值可以改变温度走向图的最大值b)下线值可以改变温度走向图的最小值。如图2-6图2-62.2程序后面板的介绍图2-7图2-7是程序的程序框图程序结构主要由两个while循环、VISA串口等组成2.2.1重要函数的介绍接收来自下位机的数据：采用VISA串口实现。通过VISA匹配——VISA写入——VISA读取来完成。图2-8匹配来自下位机的数据：通过字符串匹配模式来完成，当匹配到正则表达式时，输出正则表达式后面的字符串。如图2-9图2-9匹配的数据显示在相应波形图标中：将匹配的字符串转换为数值和温度上下限捆绑成簇一起显示在波形图标中。如图2-10图2-10同时实现当温度不在上下限时报警（有声效）和摄氏温度与华氏温度的转换。如图2-11图2-11d）设置波形图标和坐标为绝对时间。如图2-12图2-12分别创建四个波形图表的属性节点，转换为输入，通过获取时间函数设置绝对时间e）缓冲区自动与手动清除功能实现：通过获得缓冲区字符串大小，与10kb比较，当大于10kb或者接收到手动清除指令时，清除读取缓冲区。如图2-13图2-13f）写入文件：将从串口读取的初始文件，进行文件存档（存成txt），并且产生头文件（Tab键隔开），头文件格式如下加黑所示。时间显示精确到秒。创建头文件后写入头文件，将文件内容添加数据。文件大小为10KB，超出后，自动创建新文件。以开始时间为创建的文件名。比如20121106090000.txt。如图2-14图2-14图2-14可以生成类似20121106090000.txt文件名的文件。通过格式化写入:将四通道数据同时写入文件，再通过获取文件大小函数获得文件大小，实现每10kb大小自动创建的功能。如图2-15图2-152.2.2vi层次结构通过在主菜单选项中选择“查看—vi层次结构”可以调出程序的vi层次结构图。如图Vi层次图中以vi图标代表各个vi，清楚地显示出了分层式的金字塔结构，本次设计中只是简单的调用了VISA和蜂鸣器两个子Vi结构，所以VI层次较简单2.3读文件功能实现的VI程序结构如图2-16图2-16将读取文本文件函数设置为读取行，则读取文件时按行取出，输出文本相当于一个一位数组。在通过数组索引函数，加上while循环，控制文件可以一行一行的读取出来，直到整个文件读完。显示部分与写入文件相同。第三章结论与展望由于时间的关系和缺少实际的测试对象，很多测试的细节没有深入研究，对数据的处理程度也比较浅和简略，仍需进一步的开发和大量的完善工作。此四通道温度采集系统，应用LabVIEW的数据处理库，完成了对信号的采集、处理、存储、回放和显示；与传统的数据采集系统相比，其价格低廉、使用性强、开发周期短、数据处理简单方便。在实际开发中,LabVIEW表现了很好的灵活性。LabVIEW环境下的单片机数据采集系统具有很强的工程实用性,可广泛应用于测试控制领域。调试与心得