基于usb的labview实时采集系统设计(附件)【字数：13140】
摘 要本系统设计主要采用STC89C52作为数据采集模块的单片机，该采集模块主要采集温度和湿度两种监测信息，再以CP2102芯片设计出USB通信传输模块，通信传输模块将单片机采集而来的数据通过USB传输协议传送到PC端，在PC端，我们利用Labview软件设计出了可以图形化显示的人机交互界面，该界面会对数据进行监测和处理，另外，Labview软件还会对数据进行显示、分析和计算从而达到调节控制下位机的操作，并控制整个系统的运行。系统整体具有稳定、精度高、数据采集速度快，实时响应速度快，硬件价格实惠等优点，能适用于各种高精度的工业控制以及智能家居的场合。
Keyword：CP2102；STC89C52；labview；data collection 目 录
第一章 引言 1
1.1研究背景 1
1.2研究意义 1
1.3国内外发展历史 1
第二章 系统总体方案设计 3
2.1方案一 3
2.2方案二 3
2.3方案对比与总结 3
第三章 系统需求分析 5
3.1系统硬件设计总体功能图 5
3.2功能分析 5
3.2.1主控模块 5
3.2.2测量模块 5
3.2.3 USB转换模块 6
3.2.4显示模块 8
3.3硬件设计分析 10
第四章 电路设计 11
4.1主控电路设计 11
4.1.1 STC89C52硬件结构 11
4.1.2最小系统设计 11
4.2USB电路设计 12
4.3 DHT11电路设计 13
4.4按键电路设计 13
第五章 软件设计 14
5.1概述 14
5.1.1 应用软件的一般要求 14
5.1.2 应用软件的设计过程 14
5.1.3 应用软件的注意事项 14
5.2软件总体结构设计 15
5.3主要模块软件设计 16
5.3.1输入控制软件 16
5.3.2DHT11温 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
度湿度测量软件 17
5.3.3显示模块软件 19
5.4报时软件 20
5.5Labview软件设计 21
5.6软件抗干扰技术 21
第六章 系统测试 23
6.1keil编译软件调试 23
6.2静态调试 23
6.3labview软件测试 24
6.4实物测试 27
结束语 29
致 谢 30
参考文献 31
第一章 引言
1.1研究背景
上世纪末，世界电子技术有了飞跃的发展与进步，在这种发展之下，电子产品已成为我们生活中不可缺少的一部分，极大的促进了社会信息化的进程，并且提高了社会生产力，其中，微控制器即单片机更是电子技术发展的精华，它是在一块具有计算机属性的硅片上安装了微处理器，存储器和各种输入和输出接口。单片机具有体积小巧，适用范围广，价格低廉的特点。未来的发展趋势是：更加微型化，工艺CHMOS化，多品种多形式快速发展。与此同时，现在电子科技一个重要的发展方向就是将计算机和仪器相互结合，使得计算器拥有仪器的部分功能。虚拟仪器就是这种环境下的产物，它是一种计算机仪器，通过计算机硬件及操作系统的协助，实现了仪器的多种多样的功能。其主要特点就是：有非常强大的数据处理能力，能够根据用户的需求来进行自定义以及制造所需要的仪器。
1.2研究意义
在当今生活中，人们越来越注意气象状况对人们身体的影响，温度和湿度是气象监测中尤为关键的两个因素，因此温度湿度检测监控系统在生活中有用武之地。其实不仅仅如此，温度湿度检测系统已经全面覆盖了农业，食品行业，药品管理，物品储存等各种各样的领域，温度和湿度对这些行业有着尤为重要的影响。行业需求增加的同时，对这个检测系统精度的要求越来越高，并且希望这种系统的操作偏向于简易化发展。单片机的到来很大程度上解决了现有的问题，现代的单片机主要具有体积小、用电低、造价便宜等优点，这样的高性价比使得它受到了广泛的应用，本课题对于单片机的研究也有很重要的现实意义，在研究过程中，我们可以丰富自己的知识，训练动手实践能力，最重要的是可以开阔我们的设计思维。利用单片机替代繁琐的模拟电路，这种控制技术就是微控制技术。
1.3国内外发展历史
从历史发展进程来看，温度的测量从原来的水银温度计和液体温度计的测量，即利用热胀冷缩的原理，以此来反映温度的变化，这种测量所带来的问题便是温度数据的精度不够，对于微弱温度的变化反应不灵敏，使用寿命低，并且测量的时间偏长，这些缺点使得在对温度有极高要求的环境中，比如医院，博物馆中，无法得到有效及时的反馈，造成大量和不可避免的损失。在现代化电子科技的发展中，人们已经研究出使用传感器来代替原有的温度湿度测量装置，这不仅使得温度测量的精度大大提高，还是得效率有极大的进步。
在当今发展的潮流下，数字化的温度湿度测量已经逐渐替代了传统的测量方法，利用传感器内部元件和电路的结合，能够模数转换，从而得到想要测量的数据。而以此为核心的测量系统，结合了当今先进的微型控制器即单片机，从而构成的智能化、数字化的整体系统。单片机可以接受并且处理从传感器获得的数据，并且可以连接所需要的模块，将有用的数据和信息显示和展现出来。伴随着该系统有一些明显缺陷的地方就是，该系统需要复杂的软件编程和设计，需要相对复杂的电路系统支撑，同时因为单片机自身资源的缺陷，所能够外接的扩展也并不多样。随着虚拟仪器的横空出世和飞速发展，两个先进的技术，即单片机技术和虚拟仪器技术相互结合，从而使更先进的温度湿度测量系统的实现成为可能，这样带来的最直观的效益便是资源的节约和有效利用，更加能够利于计算机的控制，在同等程度的软件编程下，可实现的功能与方法更加多种多样。本项目着重于美国国家仪器公司开发的著名虚拟仪器工作平台labview。 在基于微控制器模块系统平台的基础上，我们将采集到的数据通过USB串口通信，数据传输到计算机，通过labview对计算机进行过程和采集数据的分析，同时利用平台软件强大的扩展功能 ，能够绘制趋势图，超限报警，数据显示和存储。随着这两种技术的相结合，我们设计出的系统更加高效与快捷，并且少走弯路，极大的降低了研发成本。
Keyword：CP2102；STC89C52；labview；data collection 目 录
第一章 引言 1
1.1研究背景 1
1.2研究意义 1
1.3国内外发展历史 1
第二章 系统总体方案设计 3
2.1方案一 3
2.2方案二 3
2.3方案对比与总结 3
第三章 系统需求分析 5
3.1系统硬件设计总体功能图 5
3.2功能分析 5
3.2.1主控模块 5
3.2.2测量模块 5
3.2.3 USB转换模块 6
3.2.4显示模块 8
3.3硬件设计分析 10
第四章 电路设计 11
4.1主控电路设计 11
4.1.1 STC89C52硬件结构 11
4.1.2最小系统设计 11
4.2USB电路设计 12
4.3 DHT11电路设计 13
4.4按键电路设计 13
第五章 软件设计 14
5.1概述 14
5.1.1 应用软件的一般要求 14
5.1.2 应用软件的设计过程 14
5.1.3 应用软件的注意事项 14
5.2软件总体结构设计 15
5.3主要模块软件设计 16
5.3.1输入控制软件 16
5.3.2DHT11温 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
度湿度测量软件 17
5.3.3显示模块软件 19
5.4报时软件 20
5.5Labview软件设计 21
5.6软件抗干扰技术 21
第六章 系统测试 23
6.1keil编译软件调试 23
6.2静态调试 23
6.3labview软件测试 24
6.4实物测试 27
结束语 29
致 谢 30
参考文献 31
第一章 引言
1.1研究背景
上世纪末，世界电子技术有了飞跃的发展与进步，在这种发展之下，电子产品已成为我们生活中不可缺少的一部分，极大的促进了社会信息化的进程，并且提高了社会生产力，其中，微控制器即单片机更是电子技术发展的精华，它是在一块具有计算机属性的硅片上安装了微处理器，存储器和各种输入和输出接口。单片机具有体积小巧，适用范围广，价格低廉的特点。未来的发展趋势是：更加微型化，工艺CHMOS化，多品种多形式快速发展。与此同时，现在电子科技一个重要的发展方向就是将计算机和仪器相互结合，使得计算器拥有仪器的部分功能。虚拟仪器就是这种环境下的产物，它是一种计算机仪器，通过计算机硬件及操作系统的协助，实现了仪器的多种多样的功能。其主要特点就是：有非常强大的数据处理能力，能够根据用户的需求来进行自定义以及制造所需要的仪器。
1.2研究意义
在当今生活中，人们越来越注意气象状况对人们身体的影响，温度和湿度是气象监测中尤为关键的两个因素，因此温度湿度检测监控系统在生活中有用武之地。其实不仅仅如此，温度湿度检测系统已经全面覆盖了农业，食品行业，药品管理，物品储存等各种各样的领域，温度和湿度对这些行业有着尤为重要的影响。行业需求增加的同时，对这个检测系统精度的要求越来越高，并且希望这种系统的操作偏向于简易化发展。单片机的到来很大程度上解决了现有的问题，现代的单片机主要具有体积小、用电低、造价便宜等优点，这样的高性价比使得它受到了广泛的应用，本课题对于单片机的研究也有很重要的现实意义，在研究过程中，我们可以丰富自己的知识，训练动手实践能力，最重要的是可以开阔我们的设计思维。利用单片机替代繁琐的模拟电路，这种控制技术就是微控制技术。
1.3国内外发展历史
从历史发展进程来看，温度的测量从原来的水银温度计和液体温度计的测量，即利用热胀冷缩的原理，以此来反映温度的变化，这种测量所带来的问题便是温度数据的精度不够，对于微弱温度的变化反应不灵敏，使用寿命低，并且测量的时间偏长，这些缺点使得在对温度有极高要求的环境中，比如医院，博物馆中，无法得到有效及时的反馈，造成大量和不可避免的损失。在现代化电子科技的发展中，人们已经研究出使用传感器来代替原有的温度湿度测量装置，这不仅使得温度测量的精度大大提高，还是得效率有极大的进步。
在当今发展的潮流下，数字化的温度湿度测量已经逐渐替代了传统的测量方法，利用传感器内部元件和电路的结合，能够模数转换，从而得到想要测量的数据。而以此为核心的测量系统，结合了当今先进的微型控制器即单片机，从而构成的智能化、数字化的整体系统。单片机可以接受并且处理从传感器获得的数据，并且可以连接所需要的模块，将有用的数据和信息显示和展现出来。伴随着该系统有一些明显缺陷的地方就是，该系统需要复杂的软件编程和设计，需要相对复杂的电路系统支撑，同时因为单片机自身资源的缺陷，所能够外接的扩展也并不多样。随着虚拟仪器的横空出世和飞速发展，两个先进的技术，即单片机技术和虚拟仪器技术相互结合，从而使更先进的温度湿度测量系统的实现成为可能，这样带来的最直观的效益便是资源的节约和有效利用，更加能够利于计算机的控制，在同等程度的软件编程下，可实现的功能与方法更加多种多样。本项目着重于美国国家仪器公司开发的著名虚拟仪器工作平台labview。 在基于微控制器模块系统平台的基础上，我们将采集到的数据通过USB串口通信，数据传输到计算机，通过labview对计算机进行过程和采集数据的分析，同时利用平台软件强大的扩展功能 ，能够绘制趋势图，超限报警，数据显示和存储。随着这两种技术的相结合，我们设计出的系统更加高效与快捷，并且少走弯路，极大的降低了研发成本。
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