基于labview的高精度温度检测系统设计【字数：10211】
随着生活质量的提升，高精度温度检测越来越普及，在农业、工业等各领域中传统的测温方式已经不能满足市场需求。虚拟仪器技术完成各种测试是将硬件和软件相结合，采用图形化编程，有着良好的人机交互界面，能够实现温度的采集、分析、处理及存储。本次设计基于labVIEW虚拟仪器平台，设计一个高精度温度检测系统，实现温度的显示控制及存储功能。在PC机上编写上位机labview程序，单片机为下位机。以AT89C51为主控芯片，DS18B20采集温度原始数据，采集到的数据传送给MCU处理，再经由MCU传送给LCD1602显示。测温范围在-55℃～125℃之间，精确到0.01℃，测量误差在±0.5℃之间。
目录
1.绪论 1
1.1项目研究背景 1
1.2现状与趋势 1
2.系统设计 2
3.硬件模块设计 3
3.1主控芯片的选择 3
3.2温度传感器的选择 3
3.3通讯方式的选择 4
3.4显示器模块选择 5
3.5电源电路模块 6
4.软件设计 6
4.1上位机软件设计 7
4.2 labview前面板和各部分功能 7
4.3 labview的程序和各部分功能 8
4.3.1上位机PC机LabVIEW串口通讯的实现 8
4.3.2 数据转换模块 9
4.3.3 超温报警模块 9
4.3.4 存储模块 10
4.4下位机软件设计 10
4.4.1 DS1802温度采集程序 10
4.4.2 LCD1602显示程序 13
4.4.3 串口发送程序 16
5.调试 17
5.1 labview上位机调试 17
5.1.1 发现语法错误 17
5.1.2 设置执行程序高亮 17
5.1.3 断点与单步执行 18
5.2下位机调试 18
5.3数据显示 19
6.结论与展望 20
参考文献 20
致谢 21
附录 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
1.绪论
在我们的日常生活中，温度的应用十分广泛，温度的高低会对物体的物理现象与化学性质产生影响，很多工艺生产、科学研究都与温度息息相关。使用高精度温度控制系统不仅提高了生产效率，也增加了收益。虚拟仪器有labview和硬件采集卡组成，可以实现数据的采集、处理、显示及存储功能，在当前的测控领域使用labview编程已经很常见了。
本次设计介绍了在labview开发环境下设计的实时温度监测系统，主要包含了以下几个部分：
1. 对高精度温度检测系统的背景、目的、意义、现状与发展趋势进行了一个详细的说明；
2. 阐述了高精度温度检测系统的设计思路以及实现了主要的功能；
3. 对高精度温度检测系统进行硬件电路设计，阐述了硬件模块组成部分以及各模块能实现的功能；
4. 对高精度温度检测系统进行软件设计，基于labview平台设计，必须能在相应的硬件电路上正确的运行；
5. 系统课题的测试实验，检验其是否符合设计初衷，能否达到设计的预期效果；
6. 总结本次课题设计。
1.1项目研究背景
近年来电子技术飞跃发展，传统的测试方法已经渐渐地不能满足温度精度的需求，国内各行业通过自动控制技术对产品测试进行了改造和提升。例如在粮仓中粮食由于空气湿度、通风条件等环境原因，对粮食进行不断加热，导致大量腐烂和劣化。温度由人工记录及控制已经不能够满足系统信息化的需求，而且还有着难于管理、成本高等缺陷。labview因为操作简单、编程简单，而且稳定性高，后台有工程师支持着，只要有采集卡支撑着，就没什么问题，而且数据处理能力强。
1.2现状与趋势
测控技术在当前社会有很大作用，很多领域需要它进行支撑，测控手段随着现代化的进步而进步。在过去的工业领域，数据采集都是人工读数和记录的方法，但随着科技的飞速发展，在军事、农业、航空等诸多科技领域，数据处理量变大的同时速度也要求越来越快。在这个科学技术大爆炸的时代，自动化测试技术已经十分普及，在计算机上进行数据采集和处理不仅方便快捷，而且测量精度和测量速度也得到了很大的提高。计算机中最重要的一部分是软件，计算机中分析处理的软件可以使用虚拟仪器labview程序，数据采集功能和控制功能十分强大，可进行数据显示，编程通俗易懂，用户可以更好的学习和应用。
2.系统设计
在本设计中，高精度温度检测系统需要实现多种功能，将整个系统划分成上位机和下位机两个部分可以更好的实现这些功能，而且在以后也便于调试。上位机完成了数据显示、数据处理及存储的功能，下位机进行数据信号采集和传输。根据对系统功能的分析，由于整个系统由功能各不相同的模块组成，所以采用系统从总体到局部的设计理念进行设计，分别对每个部分进行设计。
本次设计主要完成以下功能：
1.主控芯片选择AT89C51,MCU驱动传感器采集温度，温度数据给处理器；
2.实现单片机和PC机的串口通信，传感器接受数据，串口就会打开，上位机会处理数据；
3.温度数据经过DS18B20测得后于LCD1602上显示，显示温度精确到0.01℃，上位机界面同时对温度曲线显示，更加直观的表现出了温度的变化；
4.显示设定温度曲线、当前温度和设置参数比较，超限则报警；
5.最后，系统会将将采集的温度数据及使用者信息保存在Excel中，方便查询打印测试结果的数据。
系统设计框图如图2.1所示：
/
图2.1 系统设计框图
3.硬件模块设计
3.1主控芯片的选择
单片机也被称为微型计算机，集多种功能于一体。有着功能多、体积小等优点，在控制领域必不可少，应用广泛。AT89C51与MCS51兼容，是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，含128×8位内部RAM、32可编程I/O线、32可编程I/O线、5个中断源及片内振荡器和时钟电路，可进行1000次写、擦循环，数据保留时间为10年。它的优点在于小巧的内核和成熟的技术，最突出的优势还是它的位操作，能够实现逻辑运算。通过软件编程完成多种逻辑和算数算法控制，功能强大，操作简单易学。AT89C51如图3.1所示。
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图3.1 主控芯片AT89C51
目录
1.绪论 1
1.1项目研究背景 1
1.2现状与趋势 1
2.系统设计 2
3.硬件模块设计 3
3.1主控芯片的选择 3
3.2温度传感器的选择 3
3.3通讯方式的选择 4
3.4显示器模块选择 5
3.5电源电路模块 6
4.软件设计 6
4.1上位机软件设计 7
4.2 labview前面板和各部分功能 7
4.3 labview的程序和各部分功能 8
4.3.1上位机PC机LabVIEW串口通讯的实现 8
4.3.2 数据转换模块 9
4.3.3 超温报警模块 9
4.3.4 存储模块 10
4.4下位机软件设计 10
4.4.1 DS1802温度采集程序 10
4.4.2 LCD1602显示程序 13
4.4.3 串口发送程序 16
5.调试 17
5.1 labview上位机调试 17
5.1.1 发现语法错误 17
5.1.2 设置执行程序高亮 17
5.1.3 断点与单步执行 18
5.2下位机调试 18
5.3数据显示 19
6.结论与展望 20
参考文献 20
致谢 21
附录 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
1.绪论
在我们的日常生活中，温度的应用十分广泛，温度的高低会对物体的物理现象与化学性质产生影响，很多工艺生产、科学研究都与温度息息相关。使用高精度温度控制系统不仅提高了生产效率，也增加了收益。虚拟仪器有labview和硬件采集卡组成，可以实现数据的采集、处理、显示及存储功能，在当前的测控领域使用labview编程已经很常见了。
本次设计介绍了在labview开发环境下设计的实时温度监测系统，主要包含了以下几个部分：
1. 对高精度温度检测系统的背景、目的、意义、现状与发展趋势进行了一个详细的说明；
2. 阐述了高精度温度检测系统的设计思路以及实现了主要的功能；
3. 对高精度温度检测系统进行硬件电路设计，阐述了硬件模块组成部分以及各模块能实现的功能；
4. 对高精度温度检测系统进行软件设计，基于labview平台设计，必须能在相应的硬件电路上正确的运行；
5. 系统课题的测试实验，检验其是否符合设计初衷，能否达到设计的预期效果；
6. 总结本次课题设计。
1.1项目研究背景
近年来电子技术飞跃发展，传统的测试方法已经渐渐地不能满足温度精度的需求，国内各行业通过自动控制技术对产品测试进行了改造和提升。例如在粮仓中粮食由于空气湿度、通风条件等环境原因，对粮食进行不断加热，导致大量腐烂和劣化。温度由人工记录及控制已经不能够满足系统信息化的需求，而且还有着难于管理、成本高等缺陷。labview因为操作简单、编程简单，而且稳定性高，后台有工程师支持着，只要有采集卡支撑着，就没什么问题，而且数据处理能力强。
1.2现状与趋势
测控技术在当前社会有很大作用，很多领域需要它进行支撑，测控手段随着现代化的进步而进步。在过去的工业领域，数据采集都是人工读数和记录的方法，但随着科技的飞速发展，在军事、农业、航空等诸多科技领域，数据处理量变大的同时速度也要求越来越快。在这个科学技术大爆炸的时代，自动化测试技术已经十分普及，在计算机上进行数据采集和处理不仅方便快捷，而且测量精度和测量速度也得到了很大的提高。计算机中最重要的一部分是软件，计算机中分析处理的软件可以使用虚拟仪器labview程序，数据采集功能和控制功能十分强大，可进行数据显示，编程通俗易懂，用户可以更好的学习和应用。
2.系统设计
在本设计中，高精度温度检测系统需要实现多种功能，将整个系统划分成上位机和下位机两个部分可以更好的实现这些功能，而且在以后也便于调试。上位机完成了数据显示、数据处理及存储的功能，下位机进行数据信号采集和传输。根据对系统功能的分析，由于整个系统由功能各不相同的模块组成，所以采用系统从总体到局部的设计理念进行设计，分别对每个部分进行设计。
本次设计主要完成以下功能：
1.主控芯片选择AT89C51,MCU驱动传感器采集温度，温度数据给处理器；
2.实现单片机和PC机的串口通信，传感器接受数据，串口就会打开，上位机会处理数据；
3.温度数据经过DS18B20测得后于LCD1602上显示，显示温度精确到0.01℃，上位机界面同时对温度曲线显示，更加直观的表现出了温度的变化；
4.显示设定温度曲线、当前温度和设置参数比较，超限则报警；
5.最后，系统会将将采集的温度数据及使用者信息保存在Excel中，方便查询打印测试结果的数据。
系统设计框图如图2.1所示：
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图2.1 系统设计框图
3.硬件模块设计
3.1主控芯片的选择
单片机也被称为微型计算机，集多种功能于一体。有着功能多、体积小等优点，在控制领域必不可少，应用广泛。AT89C51与MCS51兼容，是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，含128×8位内部RAM、32可编程I/O线、32可编程I/O线、5个中断源及片内振荡器和时钟电路，可进行1000次写、擦循环，数据保留时间为10年。它的优点在于小巧的内核和成熟的技术，最突出的优势还是它的位操作，能够实现逻辑运算。通过软件编程完成多种逻辑和算数算法控制，功能强大，操作简单易学。AT89C51如图3.1所示。
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图3.1 主控芯片AT89C51
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