labview和单片机的多路信号巡检系统的设计
labview和单片机的多路信号巡检系统的设计[20200121194258]
摘要
本设计基于LabVIEW和STC12C5A60S2单片机，实现对车间环境的温度湿度，和车间内电子系统的电压输出进行实时监控。下位机是围绕STC12C5A60S2单片机设置了DHT11构成的非电量信号发生源电路，和滑动变阻器构成电量信号发生源电路，使用C语言编程实现STC12C5A60S2的单片机功能。上位机部分围绕LabVIEW编程实现串口采集电路设计， LabVIEW编写的上位机程序实现串口采集模块，信号越限报警模块，仿真信号发生模块，信号的显示模块。
本设计可以实现对车间内温度，湿度，车载电子系统电压输出实时监控的功能，并能够对温度越限，湿度越限，电压信号越限进行报警。本设计通过软硬件结合的方式，系统的解决了车间内环境的电量和非电量的检测，有利于对车间温湿度，车载电子系统电压输出进行全面地监控。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:LabVIEWSTC12C5A60S2单片机C语言
目录
1. 绪论 1
1.1 研究的现状 1
1.2 研究的内容 2
2. 总体方案的设计 3
2.1 总体方案框图 3
2.2 总体方案流程图 4
2.3 本章小结 4
3. 硬件设计 6
3.1 单片机选型 6
3.2 传感器选择 9
3.3 单线双向通信 10
3.4 串口的实现 11
3.5 电压输出 14
4. 软件设计 16
4.1 上位机软件设计 16
4.1.1 程序说明 16
4.1.2 串口采集模块 17
4.1.3 仿真信号模块 18
4.1.4 报警模块的设计 18
4.1.5 通道选择模块设计 19
4.1.6 数据处理模块设计 20
4.2 下位机软件设计 20
4.2.1 C语言开发环境Keil 22
4.2.2 下载工具ISP 24
4.3 程序说明 23
4.3.1 单片机读取数据模块 23
4.3.2 单片机处理数据模块 24
4.3.3 单片机发送数据模块 24
4.4 本章小结 24
5. 调试说明 25
结语 29
参考文献 30
附录（一） 31
附录（二） 32
致谢 35
1. 绪论
1.1 研究的现状
在工厂生产中，车间是最重要的生产场所。对车间各项指标的监控是车间必不可少的工作。湿度温度则是其中最常见和最重要的物理量。车间电子系统电压输出也是车间的常见指标之一。强两者被称为非电量监控，后者被称为电量需要监控。
温度湿度电压值的监控向来在工业生产中占有着重要的地位，广泛的存在于家电，汽车，冶金，化工电子等行业。随着半导体技术的兴起，对于温度湿度电压值的监控成为一项要求越来越苛刻的工作。因此设计一种温湿度电压值监测监控系统非常的有必要。
对于温度湿度电压值得监控的应用的广泛，国内外的专家一直在不断地创新，希望在温湿度监控，电压值监控做的越来越好。
对于温湿度检测，电压值检测，实际上已经有很多的新方案被提出来,主要采取的是传感器检测，单片机处理，LCD屏显示。但是他只适用于要求比较低的场合。并不能满足人们对于信号检测的需求。
并且方便快捷。传统的用LCD显示，是基于单片机对数据的处理，他有不准确，易受干扰的缺点。而LabVIEW编写的程序使用方便，不需要很高的知识水平就可以操作，方便参数的设置，比较可靠等优点。
温度湿度电压值实时监控在全世界应用广泛，主要在于温湿度还有电压几乎所有的工厂都在和它们打交道，众多的公司都有自己的解决方案。仅仅基于单片机的温度监控系统，基于plc的温度湿度监控系统，还有就是基于虚拟仪器的温湿度监控系统。虚拟仪器温湿度监控系统比起基于单片机的和基于plc的温湿度监控系统有明显的优势，原因在于单单基于单片机的温湿度监控系统过于简单，处理不了大型的信号巡检，而且不可靠。而基于plc的温湿度信号监控系统又有着编程复杂，价格昂贵，操作复杂的特点。
更多的人愿意接受基于虚拟仪器labview编写的多路信号巡检系统。LabVIEW 虚拟仪器对于原作者来说是用软件来编写仪器，对于普通的开发者来说是用仪器来编写软件，它具有可视化，功能强大的特点。
LabVIEW是编程语言由美国国家仪器公司研制开发的程序语言， LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW的程序是用图标的的形式。本设计是为了实现对外界参数采集的功能。同时本课题还具有经济性，也易于后续工作的展开。
1.2 研究的内容
本设计是基于LabVIEW和单片机仿真设计一个多路信号巡检系统，该系统可以对现场的温度湿度输出的电压信号进行实时的监控，切换显示，并可以设定信号越限时输入报警的功能。设计的主要任务是围绕着LabVIEW的上位机的设计，和以单片机为核心的下位机的设计。使其具有以下特点：
1）具有基于LabVIEW的较美观且操作方便的多路信号巡检系统人机界面；
2）对现场的多路信号进行实时巡检；
3）实现单片机与LabVIEW的通信；
4）通过LabVIEW实现对多路巡检通道进行选择；
5）在LabVIEW上实时显示各路信号的数据；
6）对于各路信号越限的情况能给予警示。
2. 总体方案的设计
2.1 总体方案框图
本设计主要部分由三部分构成，其一是围绕LabVIEW设计上位机采集信号，显示信号部分，和围绕STC12C5A60S2单片机设及的原始处理数据部分，还有信号发生部分，是有传感器，和信号发生电路组成。也包括之间的连接通信。总体方案图如图2-1所示：
图2-1 总体方案图
本设计包括信号的发生，信号的采集，信号的发送，和信号的显示电路组成。由DHT11传感器实现非电量信号温度湿度转化为电量信号，DHT11传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定，可以实现温度，湿度信号的准确测量，并将其转化为离散的电压值信号。再将他输送到STC12C5A60S2单片机中，完成温湿度的信号发生电路的构建。该方案已经在很多的实践场合得到过应用，实现了很多的验证，具有一定的口碑，是能够让人放得下心的一个硬件电路设计。
电压输出的信号发生电路是模拟5v以下的电压信号的的发生电路，由一个阻值最大为10K的滑动变阻器接在5v电压源所构成，将该滑动变阻器的滑动触头上的电压信号输送到STC12C5A60S2单片机中去。此电路设计虽然结构简单，但是能实现0到5v的电压连续的输出。所以说这里的信号输出将是一个模拟量。只有在输入量为数字量的时候才可以执行，因为它没有模数转换器。所以说围绕着STC12C5A60S2单片机的功能的实现，此电压输出信号是可以实现的。输出信号也是有使用价值的。所以说此信号发生电路是可行的
STC12C5A60S2单片机主要参与的是信号的采集，信号的处理发送事件，它是一种强型8051 CPU，处理的信号包括两个部分，一个是温湿度传感器发送来的数字信号，另一个是电压部分电路发送来的模拟信号。需要用到是STC12C5A60S2里面的模数转换器。剩余部分由软件实现。
PL2303在usb接口的基础上实现串口的，串口的驱动是由PL2303驱动完成的。计算机要实现对此串口的检测，需要安装2303的驱动。通过此电路，计算机可以实现对单片机发送来的信号的接收。
摘要
本设计基于LabVIEW和STC12C5A60S2单片机，实现对车间环境的温度湿度，和车间内电子系统的电压输出进行实时监控。下位机是围绕STC12C5A60S2单片机设置了DHT11构成的非电量信号发生源电路，和滑动变阻器构成电量信号发生源电路，使用C语言编程实现STC12C5A60S2的单片机功能。上位机部分围绕LabVIEW编程实现串口采集电路设计， LabVIEW编写的上位机程序实现串口采集模块，信号越限报警模块，仿真信号发生模块，信号的显示模块。
本设计可以实现对车间内温度，湿度，车载电子系统电压输出实时监控的功能，并能够对温度越限，湿度越限，电压信号越限进行报警。本设计通过软硬件结合的方式，系统的解决了车间内环境的电量和非电量的检测，有利于对车间温湿度，车载电子系统电压输出进行全面地监控。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:LabVIEWSTC12C5A60S2单片机C语言
目录
1. 绪论 1
1.1 研究的现状 1
1.2 研究的内容 2
2. 总体方案的设计 3
2.1 总体方案框图 3
2.2 总体方案流程图 4
2.3 本章小结 4
3. 硬件设计 6
3.1 单片机选型 6
3.2 传感器选择 9
3.3 单线双向通信 10
3.4 串口的实现 11
3.5 电压输出 14
4. 软件设计 16
4.1 上位机软件设计 16
4.1.1 程序说明 16
4.1.2 串口采集模块 17
4.1.3 仿真信号模块 18
4.1.4 报警模块的设计 18
4.1.5 通道选择模块设计 19
4.1.6 数据处理模块设计 20
4.2 下位机软件设计 20
4.2.1 C语言开发环境Keil 22
4.2.2 下载工具ISP 24
4.3 程序说明 23
4.3.1 单片机读取数据模块 23
4.3.2 单片机处理数据模块 24
4.3.3 单片机发送数据模块 24
4.4 本章小结 24
5. 调试说明 25
结语 29
参考文献 30
附录（一） 31
附录（二） 32
致谢 35
1. 绪论
1.1 研究的现状
在工厂生产中，车间是最重要的生产场所。对车间各项指标的监控是车间必不可少的工作。湿度温度则是其中最常见和最重要的物理量。车间电子系统电压输出也是车间的常见指标之一。强两者被称为非电量监控，后者被称为电量需要监控。
温度湿度电压值的监控向来在工业生产中占有着重要的地位，广泛的存在于家电，汽车，冶金，化工电子等行业。随着半导体技术的兴起，对于温度湿度电压值的监控成为一项要求越来越苛刻的工作。因此设计一种温湿度电压值监测监控系统非常的有必要。
对于温度湿度电压值得监控的应用的广泛，国内外的专家一直在不断地创新，希望在温湿度监控，电压值监控做的越来越好。
对于温湿度检测，电压值检测，实际上已经有很多的新方案被提出来,主要采取的是传感器检测，单片机处理，LCD屏显示。但是他只适用于要求比较低的场合。并不能满足人们对于信号检测的需求。
并且方便快捷。传统的用LCD显示，是基于单片机对数据的处理，他有不准确，易受干扰的缺点。而LabVIEW编写的程序使用方便，不需要很高的知识水平就可以操作，方便参数的设置，比较可靠等优点。
温度湿度电压值实时监控在全世界应用广泛，主要在于温湿度还有电压几乎所有的工厂都在和它们打交道，众多的公司都有自己的解决方案。仅仅基于单片机的温度监控系统，基于plc的温度湿度监控系统，还有就是基于虚拟仪器的温湿度监控系统。虚拟仪器温湿度监控系统比起基于单片机的和基于plc的温湿度监控系统有明显的优势，原因在于单单基于单片机的温湿度监控系统过于简单，处理不了大型的信号巡检，而且不可靠。而基于plc的温湿度信号监控系统又有着编程复杂，价格昂贵，操作复杂的特点。
更多的人愿意接受基于虚拟仪器labview编写的多路信号巡检系统。LabVIEW 虚拟仪器对于原作者来说是用软件来编写仪器，对于普通的开发者来说是用仪器来编写软件，它具有可视化，功能强大的特点。
LabVIEW是编程语言由美国
1.2 研究的内容
本设计是基于LabVIEW和单片机仿真设计一个多路信号巡检系统，该系统可以对现场的温度湿度输出的电压信号进行实时的监控，切换显示，并可以设定信号越限时输入报警的功能。设计的主要任务是围绕着LabVIEW的上位机的设计，和以单片机为核心的下位机的设计。使其具有以下特点：
1）具有基于LabVIEW的较美观且操作方便的多路信号巡检系统人机界面；
2）对现场的多路信号进行实时巡检；
3）实现单片机与LabVIEW的通信；
4）通过LabVIEW实现对多路巡检通道进行选择；
5）在LabVIEW上实时显示各路信号的数据；
6）对于各路信号越限的情况能给予警示。
2. 总体方案的设计
2.1 总体方案框图
本设计主要部分由三部分构成，其一是围绕LabVIEW设计上位机采集信号，显示信号部分，和围绕STC12C5A60S2单片机设及的原始处理数据部分，还有信号发生部分，是有传感器，和信号发生电路组成。也包括之间的连接通信。总体方案图如图2-1所示：
图2-1 总体方案图
本设计包括信号的发生，信号的采集，信号的发送，和信号的显示电路组成。由DHT11传感器实现非电量信号温度湿度转化为电量信号，DHT11传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定，可以实现温度，湿度信号的准确测量，并将其转化为离散的电压值信号。再将他输送到STC12C5A60S2单片机中，完成温湿度的信号发生电路的构建。该方案已经在很多的实践场合得到过应用，实现了很多的验证，具有一定的口碑，是能够让人放得下心的一个硬件电路设计。
电压输出的信号发生电路是模拟5v以下的电压信号的的发生电路，由一个阻值最大为10K的滑动变阻器接在5v电压源所构成，将该滑动变阻器的滑动触头上的电压信号输送到STC12C5A60S2单片机中去。此电路设计虽然结构简单，但是能实现0到5v的电压连续的输出。所以说这里的信号输出将是一个模拟量。只有在输入量为数字量的时候才可以执行，因为它没有模数转换器。所以说围绕着STC12C5A60S2单片机的功能的实现，此电压输出信号是可以实现的。输出信号也是有使用价值的。所以说此信号发生电路是可行的
STC12C5A60S2单片机主要参与的是信号的采集，信号的处理发送事件，它是一种强型8051 CPU，处理的信号包括两个部分，一个是温湿度传感器发送来的数字信号，另一个是电压部分电路发送来的模拟信号。需要用到是STC12C5A60S2里面的模数转换器。剩余部分由软件实现。
PL2303在usb接口的基础上实现串口的，串口的驱动是由PL2303驱动完成的。计算机要实现对此串口的检测，需要安装2303的驱动。通过此电路，计算机可以实现对单片机发送来的信号的接收。
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