labview与单片机的数据采集系统设计(附件)
本文设计了基于LABVIEW与单片机的数据采集系统，以单片机作为下位机，通过应用C语言的编程实现对温度传感器DS18B20及电压信号的数据采集；以PC机为上位机，应用LABVIEW完成数据的显示与分析。通过串口通讯，实现上位机与下位机的通讯，对下位机进行控制。该设计实现了对温度和电压信号的实时采集及监控，并在实际的监测系统具有重要意义。 关键词 LABVIEW，单片机，数据采集，串口通讯，DS18B20目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.2 数据采集系统在国内外的研究现状? 1
1.3 虚拟仪器简介 2
1.4 本文所做的主要工作 4
2 信号源的的选择 4
2.1 温度信号 4
2.2 电压信号 6
3 基于LABVIEW与单片机的数据采集系统设计 7
3.1 数据采集系统整体方案 7
3.2 下位机程序设计 8
3.3 上位机软件设计 13
4 上下位机的串口通讯 16
4.1 串口通讯 16
4.2 上位机串口的使用 18
4.3 LABVIEW串口通讯的设计 18
4.4 串口通讯调试 20
5 系统调试结果及分析 22
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1 绪论
1．1 课题研究的背景及意义
在工业控制系统中，一般能够实现对现场测得的数据进行统计、分析、反馈、报警等，并且还要求实时控制现场装置。由于单片机具有体积小、售价较低、在较差的环境中可以适应等特点，所以在功能较为复杂的控制系统中，下位机通常选用单片机，使下位机能够完全控制整个系统并且实现对数据进行采集的功能；与此同时上位机通常选用PC机，来实现对下位机采集数据的显示、处理并能够控制下位机。因此，在上位机与下位机之间就存在着大量的数据交换过程，而通常实现上下位机的数据交换是通过串行口通讯来完成的。
1．2 数据采集系统在国内外的研究现状?
数据采集
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可以适应等特点，所以在功能较为复杂的控制系统中，下位机通常选用单片机，使下位机能够完全控制整个系统并且实现对数据进行采集的功能；与此同时上位机通常选用PC机，来实现对下位机采集数据的显示、处理并能够控制下位机。因此，在上位机与下位机之间就存在着大量的数据交换过程，而通常实现上下位机的数据交换是通过串行口通讯来完成的。
1．2 数据采集系统在国内外的研究现状?
数据采集系统是通过采集传感器输出的模拟信号并转换成数字信号，并进行分析、处理、传输、显示和存储。它起始于20世纪中期，在过去的几十年里，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长足的进步，采集数据的信息化是目前发展的主流方向。各种领域都用到了数据采集，在石油勘探、科学实验、飞机飞行、地震数据采集、微星遥感成像、无人机、舰载传感器系统领域都已得到应用。
1.2.1 国内在该方向的研究现状?
早期，对于大部分制造企业，测量仪器的自动数据采集一直是个令人烦恼的事情，即使仪器已经具备RS232/485等接口，但仍然在使用一边测量，一边手工记录到纸张，最后再输入到PC机中处理的方式。采用这样的方式不但工作繁重，同时也无法保证数据的准确性，常常管理人员得到的数据已经是滞后了一两天的数据；而对于现场的不良产品信息及相关的产量数据，如何实现高效率、简洁、实时的数据采集更是一大难题。由研究人员研发的生产现场实时数据采集系统解决了这一问题，这个系统采用分布式结构，软硬件均采用了模块化设计。数据采集部分采用自行开发的带光隔离的RS485网，通信效率高，安全性好，结构简单。后台系统可根据实际被监测系统规模大小及要求，构成485网、Novell网及Windows NT网等分布式网络。由于软硬件均为分布式、模块化结构，因而便于系统的升级、维护，且根据需要组成不同的系统。数据处理在Windows NT平台上采用Visual C++语言编程，处理能力强、速度快、界面友好，可实现网络数据共享。
我国的数字地震观测系统主要采用TDE-124C型地震数据采集系统。近年来，有成功研制了动态范围更大、线性度更高、兼容性更强、低功耗的TDE-3240型地震数据采集系统。该数据采集系统对地震计输出的电信号模拟放大后送至A/D数字化，A/D采用同时采样，采样的数据经DSP数字滤波处理后，变成数字地震信号。该数据采集系统具备24位A/D转换芯片，采样率有50HZ，100HZ，200HZ。
1.2.2 国外在该方向的研究现状?
由美国PASCO公司生产的“科学工作室”是将数据采集应用于物理实验的崭新系统，它由3部分组成：（1）传感器：利用先进的传感器技术可实现实时采集技术，可实时采集物理实验中各种物理量的数据；（2）计算机接口：将来自传感器的数据信号输入计算机，采样率最高为25万次/S；（3）软件：中文及英文的应用软件。
受需求牵引，新一代机载数据采集系统为满足飞行实验也在快速地发展。如爱尔兰ACRA公司2000年研发推出的新一代KAM500机载数据采集系统，该系统采用了16位模数转换芯片，总采样率达500K/s，可以组成高达1000通道的大容量的分布式采集系统。
1．3 虚拟仪器简介
虚拟仪器是计算机技术与仪器仪表技术结合的产物，它通过应用软件将计算机与各种硬件设备结合在一起，使用时用计算机的操作界面就可以对测试设备进行管控，从而完成各种各种物理信号的采集、分析、处理、显示及数据存储。把计算机与仪器联系起来的基本途径如下：一是将仪器仪表导入到计算机，这种途径最为突出的例子是智能仪表。随着计算机功能的日益强大，以及它日益减少的大小等仪器功能更强大的工具，现在存在的嵌入式系统。另一种方法则与之相反，通过计算机硬件和常见的操作系统作为基础，来拓展仪器仪表的作用，而一般情况下所说的虚拟仪器主要指的就是第二种。虚拟仪器和传统仪器组成相同，主要由数据采集与控制、数据分析和处理、显示三部分组成。
对于传统的仪器来说，它的三个部分功能主要由硬件实现。而虚拟仪器，则需要通过软件部分来实现数据分析和处理、显示来实现，剩下的部分就由硬件完成。虚拟仪器正逐渐往模块化、标准化发展，这是它的优势也使得设计所需工作量减轻不少。一般的虚拟仪器测试系统的硬件是由传感器部件、通用计算器、信号调节及采集部件等组成。软件部分则需要依靠专门的开发语言来编写。
LABVIEW是实验室虚拟仪器工程平台的英文缩写，它是美国NI公司所开发。与传统的文本编程不同，LABVEW采用图形化编程，以程序框图来组织程序设计，由程序框图中的节点来传递数据的流动。
LABVIEW对使用者能够开发属于个人专属的仪器测
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.2 数据采集系统在国内外的研究现状? 1
1.3 虚拟仪器简介 2
1.4 本文所做的主要工作 4
2 信号源的的选择 4
2.1 温度信号 4
2.2 电压信号 6
3 基于LABVIEW与单片机的数据采集系统设计 7
3.1 数据采集系统整体方案 7
3.2 下位机程序设计 8
3.3 上位机软件设计 13
4 上下位机的串口通讯 16
4.1 串口通讯 16
4.2 上位机串口的使用 18
4.3 LABVIEW串口通讯的设计 18
4.4 串口通讯调试 20
5 系统调试结果及分析 22
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1 绪论
1．1 课题研究的背景及意义
在工业控制系统中，一般能够实现对现场测得的数据进行统计、分析、反馈、报警等，并且还要求实时控制现场装置。由于单片机具有体积小、售价较低、在较差的环境中可以适应等特点，所以在功能较为复杂的控制系统中，下位机通常选用单片机，使下位机能够完全控制整个系统并且实现对数据进行采集的功能；与此同时上位机通常选用PC机，来实现对下位机采集数据的显示、处理并能够控制下位机。因此，在上位机与下位机之间就存在着大量的数据交换过程，而通常实现上下位机的数据交换是通过串行口通讯来完成的。
1．2 数据采集系统在国内外的研究现状?
数据采集
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
可以适应等特点，所以在功能较为复杂的控制系统中，下位机通常选用单片机，使下位机能够完全控制整个系统并且实现对数据进行采集的功能；与此同时上位机通常选用PC机，来实现对下位机采集数据的显示、处理并能够控制下位机。因此，在上位机与下位机之间就存在着大量的数据交换过程，而通常实现上下位机的数据交换是通过串行口通讯来完成的。
1．2 数据采集系统在国内外的研究现状?
数据采集系统是通过采集传感器输出的模拟信号并转换成数字信号，并进行分析、处理、传输、显示和存储。它起始于20世纪中期，在过去的几十年里，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长足的进步，采集数据的信息化是目前发展的主流方向。各种领域都用到了数据采集，在石油勘探、科学实验、飞机飞行、地震数据采集、微星遥感成像、无人机、舰载传感器系统领域都已得到应用。
1.2.1 国内在该方向的研究现状?
早期，对于大部分制造企业，测量仪器的自动数据采集一直是个令人烦恼的事情，即使仪器已经具备RS232/485等接口，但仍然在使用一边测量，一边手工记录到纸张，最后再输入到PC机中处理的方式。采用这样的方式不但工作繁重，同时也无法保证数据的准确性，常常管理人员得到的数据已经是滞后了一两天的数据；而对于现场的不良产品信息及相关的产量数据，如何实现高效率、简洁、实时的数据采集更是一大难题。由研究人员研发的生产现场实时数据采集系统解决了这一问题，这个系统采用分布式结构，软硬件均采用了模块化设计。数据采集部分采用自行开发的带光隔离的RS485网，通信效率高，安全性好，结构简单。后台系统可根据实际被监测系统规模大小及要求，构成485网、Novell网及Windows NT网等分布式网络。由于软硬件均为分布式、模块化结构，因而便于系统的升级、维护，且根据需要组成不同的系统。数据处理在Windows NT平台上采用Visual C++语言编程，处理能力强、速度快、界面友好，可实现网络数据共享。
我国的数字地震观测系统主要采用TDE-124C型地震数据采集系统。近年来，有成功研制了动态范围更大、线性度更高、兼容性更强、低功耗的TDE-3240型地震数据采集系统。该数据采集系统对地震计输出的电信号模拟放大后送至A/D数字化，A/D采用同时采样，采样的数据经DSP数字滤波处理后，变成数字地震信号。该数据采集系统具备24位A/D转换芯片，采样率有50HZ，100HZ，200HZ。
1.2.2 国外在该方向的研究现状?
由美国PASCO公司生产的“科学工作室”是将数据采集应用于物理实验的崭新系统，它由3部分组成：（1）传感器：利用先进的传感器技术可实现实时采集技术，可实时采集物理实验中各种物理量的数据；（2）计算机接口：将来自传感器的数据信号输入计算机，采样率最高为25万次/S；（3）软件：中文及英文的应用软件。
受需求牵引，新一代机载数据采集系统为满足飞行实验也在快速地发展。如爱尔兰ACRA公司2000年研发推出的新一代KAM500机载数据采集系统，该系统采用了16位模数转换芯片，总采样率达500K/s，可以组成高达1000通道的大容量的分布式采集系统。
1．3 虚拟仪器简介
虚拟仪器是计算机技术与仪器仪表技术结合的产物，它通过应用软件将计算机与各种硬件设备结合在一起，使用时用计算机的操作界面就可以对测试设备进行管控，从而完成各种各种物理信号的采集、分析、处理、显示及数据存储。把计算机与仪器联系起来的基本途径如下：一是将仪器仪表导入到计算机，这种途径最为突出的例子是智能仪表。随着计算机功能的日益强大，以及它日益减少的大小等仪器功能更强大的工具，现在存在的嵌入式系统。另一种方法则与之相反，通过计算机硬件和常见的操作系统作为基础，来拓展仪器仪表的作用，而一般情况下所说的虚拟仪器主要指的就是第二种。虚拟仪器和传统仪器组成相同，主要由数据采集与控制、数据分析和处理、显示三部分组成。
对于传统的仪器来说，它的三个部分功能主要由硬件实现。而虚拟仪器，则需要通过软件部分来实现数据分析和处理、显示来实现，剩下的部分就由硬件完成。虚拟仪器正逐渐往模块化、标准化发展，这是它的优势也使得设计所需工作量减轻不少。一般的虚拟仪器测试系统的硬件是由传感器部件、通用计算器、信号调节及采集部件等组成。软件部分则需要依靠专门的开发语言来编写。
LABVIEW是实验室虚拟仪器工程平台的英文缩写，它是美国NI公司所开发。与传统的文本编程不同，LABVEW采用图形化编程，以程序框图来组织程序设计，由程序框图中的节点来传递数据的流动。
LABVIEW对使用者能够开发属于个人专属的仪器测
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