1、 辽东学院本科毕业论文（设计）辽东学院本科毕业论文（设计）基于虚拟仪器的基于虚拟仪器的温度测量系统温度测量系统 The Design of Temperature Measurement System Based on Virtual Instrument Technology 学 院（系）：机电学院 专 业：测控技术与仪器 学 生 姓 名：梁宇 学 号：0614110415 指 导 教 师：赵娜 评 阅 教 师：完 成 日 期：2015 年 4 月 辽 东 学 院 Eastern Liaoning University 辽东学院本科毕业论文（设计）题目-I-摘 要 测控技术跟随时代的发展，正
2、在变得更加数字化，自动化，智能化和网络化。随着“软件就是仪器”这个概念被美国 NI 公司率先提出，LabVIEW 也随之产生。如今社会的工业中不能缺少检测，尤其是在恶劣环境下更加需要远程检测系统。本设计分为两部分，上位机部分由 PC 机的 LabVIEW 软件对检测界面进行开发，可以对温度变化曲线进行直观的观察，还可以在需要的情况下把检测数据保存在Excel中，利用记录的温度数据对比设定值来提示温度报警；下位机部分由 89E52 单片机读取温度数据，利用 RS-232 转到 USB 接口，由上位机分析处理。本设计对不适于人进入的场所的测量工作问题进行了有效的解决。在 V3.0 版本之后 Lab
3、VIEW 通信模块（NI-VISA）开始支持 USB 串口，这使下位机可以不用接收数据采集卡的数据就可以和 LabVIEW 进行通信，不仅减低了硬件的成本，也使 LabVIEW 在实用性和灵活性上得到加强。关键词：关键词：LabVIEW；温度；接口技术 基于虚拟仪器的温度测量系统-II-The Design of Temperature Measurement System Based on Virtual Instrument Technology Abstract With the continuous development of measurement and control tech
4、nology,and its technology is toward automation,intelligent,digital and network development.The company put forward the NI software is instrument concept,so LabVIEW arises at the historic moment.Detection in todays society in many of the industry with or lack of,some environmental bad place is also c
5、an not get away from remote detection system.This design is solved some heavy industry,pharmaceutical industry,etc in between some of place is not fit for human in,still need to temperature detection problem.This design has two sides,the PC is in the PC platform using the LabVIEW software developmen
6、t testing interface,and intuitive observe temperature curve,according to need to also can be in the form of form to Excel,save detection of historical data,according to the real-time data acquisition data and the temperature of the set value comparison,tip temperature alarm;The machine is through a
7、single chip computer 89 E52 read temperature data,through the RS-232 turn USB interface,move as a machine for analysis.This design is used to RS232 serial line USB for PC and a machine under the communication.The communication module LabVIEW NI-VISA in V3.0 version began after support USB serial por
8、ts,make the next place machine and can not through LabVIEW communication data acquisition card takes a machine under the monitoring data,make the flexibility and practical better LabVIEW,save the hardware part of the cost.Key words:LabVIEW;temperature;Interface technology 基于虚拟仪器的温度测量系统-III-目 录 摘 要.I
9、 Abstract.II 引 言.1 1 绪论.2 1.1 课题的研究目的及意义.2 1.2 课题的国内外研究现状.2 1.3 课题研究的主要内容.3 2 虚拟仪器概述.4 2.1 虚拟仪器的概念.4 2.2 虚拟仪器的主要特点.4 2.3 虚拟仪器的体系结构.5 2.3.1 虚拟仪器的硬件构成.5 2.3.2 虚拟仪器的软件构成.6 2.4 LabVIEW 的概述.6 2.5 LabVIEW 的应用现状.7 3 总体设计.9 3.1 系统实现的功能.9 3.2 总体设计方案.9 4 上位机 LabVIEW 的程序设计.10 4.1 USB 接口设计.10 4.2 USB 系统的结构.10 4
10、.2.1 USB 系统概述.10 4.2.2 USB 主机.11 4.3 NI-VISA 概述.12 4.3.1 N1-VISA 简介.12 4.3.2 配置 NI-VISA 的过程.12 4.3.3 与 Nl-VISA 相配合的 LabVIEW 模板中 VI 子节点.12 4.3.4 USB 设备读写的操作次序.12 4.4 LabVIEW2010 中串口的配置.13 4.5 上位机 LabVIEW 程序的前面板和程序框图.14 4.5.1 数据处理.14 4.5.2 LabVIEW 的前面板和各个部分的功能.15 基于虚拟仪器的温度测量系统-IV-4.5.3 LabVIEW 的程序框图和各
11、个部分的功能.16 5 下位机硬件和程序设计.18 5.1 温度测控仪表的硬件组成.18 5.2 单片机的使用.18 5.2.1 MPC89E52AE 单片机应用.18 5.2.2 MPC89E52AE 单片机的主要特点.19 5.3 MAX232 电平转换芯片.20 5.3.1 MAX232 电平转换芯片应用.20 5.3.2 MAX232 电平转换芯片的引脚介绍.20 5.3.3 MAX232 电平转换芯片的主要特点.20 5.4 DS18B20 温度传感器.21 5.4.1 DS18B20 温度传感器应用.21 5.4.2 DS18B20 的主要特性.22 5.5 单片机程序的编写.22
12、 5.5.1 Keil 编译器软件应用.22 5.5.2 下位机程序设计.23 6 整体调试.24 6.1 LabVIEW 上位机程序调试.24 6.1.1 找出语法错误.24 6.1.2 设置执行程序高亮.24 6.1.3 断点与单步执行.24 6.1.4 探针.25 6.2 下位机调试.26 结 论.27 参 考 文 献.28 附录 A 电路图.29 附录 B 下位机 C 语言程序.29 致 谢.34 基于虚拟仪器的温度测量系统 1 引 言 理工文科所有专业本科生的毕业论文（设计）都应有“引言”的内容。如果引言部分省略，该部分内容在正文中单独成章，标题改为文献综述，用足够的文字叙述。从引言
13、开始，是正文的起始页，页码从 1 开始顺序编排。针对做毕业设计：说明毕业设计的方案理解，阐述设计方法和设计依据，讨论对设计重点的理解和解决思路。针对做毕业论文：说明论文的主题和选题的范围；对本论文研究主要范围内已有文献的评述；说明本论文所要解决的问题。建议与相关历史回顾、前人工作的文献评论、理论分析等相结合。注意：是否如实引用前人结果反映的是学术道德问题，应明确写出同行相近的和已取得的成果，避免抄袭之嫌。注意不要与摘要内容雷同。书写格式说明：标题“引言”选用模板中的样式所定义的“引言”；或者手动设置成字体：黑体，居中，字号：小三，1.5 倍行距，段后 1 行，段前为 0 行。引言正文选用模板中
14、的样式所定义的“正文”，每段落首行缩进 2 字；或者手动设置成每段落首行缩进 2 字，宋体，小四，多倍行距 1.25，段前、段后均为 0 行，取消网格对齐选项。基于虚拟仪器的温度测量系统 2 1 绪论 1.1 课题的研究目的及意义 大多化学性质和物理现象都与温度密切相关，温度更是科学研究和工业生产中重要的参数之一，需要对温度进行测量的工作和场合很多，大多生产的过程都需要对温度进行控制。温度测量系统目前一般都采用通过固化软件或硬件来测量的传统仪器，这样的框架结构使得用户无法改变它已经固定的功能和结构。随着科学技术和计算机技术的快速发展，传统仪器已不能满足现代测控系统的需要。虚拟仪器(Virtua
15、l Instrumentation)由美国国家仪器公司（NI）率先提出，这打破了传统仪器固定以及用户无法更改的模式，引发了测控仪器的一场重大变革。上世纪末我国开始开发和应用虚拟仪器，现在已经渗透到很多行业中，如：航空航天、医疗、铁路等行业，被广泛应用，拥有着巨大的市场潜力。虚拟仪器不仅是现在测控技术的热点，也是未来仪器技术的发展方向。虚拟仪器是一种全新的测控仪器系统，它可以使计算机通过应用程序与功能模块硬件结合。用户就像操作一台自定义的专用传统仪器一样，通过拥有友好图形界面的显示器操作计算机，进行对被测数据的采集、分析、处理等测试工作。与传统仪器比较，虚拟仪器所需的硬件更少、价格低而且可以重复
16、利用；虚拟仪器的优点是其软件可以自定义、开发与维护费用低、技术更新快、方便与外设或网络连接、系统开放。这些优点使各国越来越重视虚拟仪器技术，近年来，虚拟仪器的发展迅速，在一些发达国家被普遍应用于测量、电信、监控及教育等领域，现在正向着标准化、模块化、网络化和智能化的方向发展。如今，虚拟仪器的概念已经在电子测量仪器的发展中被很多领域所接受，推动了柔性测控系统的发展。1.2 课题的国内外研究现状 虚拟仪器在国内外的发展飞快，以 NI 公司为代表的厂商已经推出了基于虚拟仪器的商品化仪器产品。在美国，虚拟仪器和它的图形编程语言已经成为理工科学生的必修课程。近些年，各国虚拟仪器公司开发出了很多虚拟仪器开发软件，以便使用者可以设计适合于自己的测量系统。NI 公司的 Labwindows/CVI 和 LabVIEW 是最有影响力和最早的开发软件。LabVIEW 非常实用，它采用的是图形化编程方案；Labwindows/CVI 是在Windows 环境下的标准 ANSIC 开发软件，它专为熟悉 C 语言的开发人员设计。处了以基于虚拟仪器的温度测量系统 3 上几种开发软件，美国 HP 公司的 HPTIG
