基于LabVIEW的应用实例-模拟温度监测系统

呼吸信号的测量系统

摘要

呼吸信号的检测具有很高的临床使用价值。人体呼吸的监护检测也是现代医学监护的一个重要组成部分，在运动医学、军事医学以及医学科学研究中，呼吸检测都是一项重要的生理指标。本文使用温度传感器设计了一个完整的测温系统。该系统所采用的温度传感器为热敏电阻传感器，放大器为CA3140，微型计算机采用的是8051单片机，系统将温度变换，控制和显示集成于一体，利用软件实现计数和报警功能，采用8051单片机作为系统控制器件。

本文设计的呼吸测量仪的工作原理是：通过呼吸检测系统中的温度传感器采集温度信号：利用信号提取电路提取有效信号：采用信号处理部分将呼吸模拟信号转换数字信号。

第1章绪论

1.1 课题背景和研究意义

1.1.1 呼吸系统研究的选题依据及意义

人体与外界环境进行气体交换的过程，称为呼吸。通过呼吸，人体不断地从外界环境摄取氧，以氧化体内营养物质，供应能量和维持体温；同时将氧化过程中产生的CO2排出体外，以免C过多扰乱人体机能，从而保证新陈代谢的正常进行。所以呼吸是人体新陈代谢和功能活动最重要的生理功能之一，一旦呼吸停止，生命也将终止。呼吸道也是人体健康的门户，收到病毒的侵害后会产生多种疾病。通过对人体呼吸功能及状况进行检测，就可发现并预防呼吸道、肺部以及心血管等部位的疾病，及时了解病情和发展趋势，对症治疗来保持人体的健康和平衡[1]。例如，在手术过程中及手术后，呼吸率给麻醉科医生提供关于病人呼吸状况的基本信息；在重症病人镜湖和新生婴儿监护中，呼吸率也起着非常重要的作用；在分析血流速度模式时,也需检测呼吸率[1]。因此，人体呼吸的监护检测也是现代医学监护的一个重要组成部分，在运动医学、军事医学以及医学科学研究中，呼吸检测都是一项重要的生理指标。呼吸系统疾病占儿科疾病的第1位，以婴幼儿肺炎死亡率最高。肺功能对评估病情的严重程度、考核治疗效果有较高的价值。传统肺功能测试需要受试者做特殊的呼吸动作，而潮气呼吸只需平静呼吸，故适用于不能配合的婴儿。呼吸间隔可以给我们一些关于肺功能的信息，将是诊断哮喘的有用的方法。如果间隔时间短而且稳定，说明肺是健康的。本研究通过研究呼吸间隔，探讨其特点和重要呼吸参数，为临床工作提供医学依据。检测时新生儿在安静睡眠状态下，无任何不适，保证了测试的准确性和良好的重复性。

1.1.2 国内外研究动态

肺功能检测是呼吸系统疾病诊断中的重要组成部分，目前广泛应用于呼吸内科，胸腹部外科，儿科，妇产科，航空医学，高原医学，职业病评定等

各个领域。自吴绍青于20世纪50年代将肺功能检测技术在临床应用推广以来，使我国的肺功能检测技术有了很大的提高。中华医学会呼吸病学会哮喘学组制定的支气管哮喘防治指南和慢性阻塞性肺疾病诊治规范中，肺功能检测和结果判断是诊治疾病判断疗效必不可少的组成部分。国外先进国家己将肺功能检测视为和心电图、胸部x线等检查同等重要，列为常规的体检项目了。

近10多年来，世界上许多国家和地区哮喘的发病率和病死率均呈上升趋势。它的表现为咳嗽发热，气喘、气急、鼻翼扇动，呼吸困难，严重的有时会威胁到生命。过敏或者母亲这边有哮喘病家族史的情况下孩子更容易患哮喘。因为婴儿肺的功能不如成年人，如果哮喘发生在婴儿身上将会发生严重的危害，其危害程度远大于成年人。所以，对于婴儿如果有一阶段严重的哮喘将会很快导致肺炎。目前临床上对于6岁以下患儿哮喘的评估只能依靠临床症状，缺乏客观依据。

在世界上，特别是针对亚洲儿童年龄组，还没有一套科学的、正确的、完整肺功能检测参数的正常值。作为一个特殊年龄组，目前所选用成人预计值对儿童的偏差很大，不利于正确、合理评价肺功能。一套适合中国儿童潮气呼吸肺功能正常值指标仍未建立[2]。

1.1.3 研究主要成果和发展状况

呼吸信号的检测具有很高的临床使用价值。目前国内呼吸监护系统的研究包括对呼吸信号的采集，分析人体的呼吸率、呼吸流量等。

由于人在呼气和吸气过程中，气流经上呼吸道、支气管到肺，在这一过程中，气压的快速变化及器官固体组织的振动将会产生声能，这种声能通过各种组织传输到胸壁，形成呼吸音，显然呼吸音中包含许多与气道结构有关的信息，因此对呼吸音的定量、准确的分拆，有助于了解呼吸音产生机理，并通过对异常呼吸音的分析，确定呼吸机能障碍的类型及位置，诊断疾病。随着现代数字信号处理技术的发展，国际上对呼吸音的研究逐渐深入，由此形成了一些组织，比如ILSA国际肺音联盟、美国呼吸音协会等，为了研究方便，还提供了一些标准的呼吸音库，比如著名的R.A.L.E.肺部呼吸音库。目前国际上关于呼吸音研究的进展情况可见下表1-1：

表1-1国外呼吸音研究状况

随着科学技术和医学事业的发展，人们不仅仅满足于对疾病的诊治，更重要的是如何预防疾病、维护和恢复呼吸功能，延年益寿，提高生活质量。现国内外均设立环境保护法、每年5月31日为世界无烟日，以改善大小生活量。但这是个开始，呼吸康复医疗的基础理论和技术尚待深入研究，21世纪将是一个呼吸康复医学发展的时代。

第2章系统的硬件电路设计

呼吸系统主要包括以下几个方面的功能：

1 ．呼吸信号的实时采集和处理

2 ．日期，时间的直观显示

3 ．数据的记录，包括报警数据

4 ．计数超限报警

5 ．解除警报

2.1 呼吸系统检测仪设计方案

2.1.1 呼吸系统检测仪工作原理

该系统的基本组成如图2-1所示。

图2-1呼吸系统检测仪基本组成

如图2-1所示，整个电路包括热敏传感器提取呼吸信号，滤波放大，峰谷值检测(提取平均值)，比较放大，可连续触发单稳、计数器、译码、显示这几部分[3]。

系统原理是：通过呼吸检测系统中的温度传感器采集温度信号温度检测的方法，即用热敏电阻作传感器，将热敏传感器用胶带粘在鼻腔或口腔下方，由于简单易用，被检测者没有不舒服的感觉，不影响正常的睡眠而受到重视。利用信号提取电路提取有效信号然后采用信号处理部分将呼吸模拟信号转换数字信号同时通过软件实现计数和显示功能，如果呼吸暂停大于等于10 秒，则警报器发出警报。

2.2 模拟信号处理电路设计

2.2.1 传感器的选择

温度参数是不能直接测量的，一般只能根据物质的某些特性值与温度之间的函数关系，通过对这些特性参数的测量间接的获得。温度传感器的基本工作原理正是利用了这一性质。随着科学技术的发展，现已开发出种类繁多的温度传感器。常用的温度传感器由P-N 结温度传感器、热敏电阻温度传感器、集成温度传感器、热电阻及热电偶温度传感器等。其中，P-N结温度传感器有较好的线性度，热时间常数约0.2s~2s，灵敏度高，其测温范围为-50℃~50℃。这种温度传感器的缺点是，同一型号的二极管或三极管的特性不一致。集成温度传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器。集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它是将温度传感部分、放大电路、驱动电路、信号处理电路等集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用工C。集成温度传感器与热敏电阻等其它温度传感器相比具有灵敏度高、线性度好、响应速度快和良好的线性度和一致性等特点。同时，具有功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等特点，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。集成温度传感器的工作温度范围是有限的，通常在550℃~1500℃之间。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品D590,AD592,TMP17,LM13等。

热电阻的基本材料有铂、铜和镍，其阻值随温度的升高而增大。其中铂电阻有很好的稳定性和测量精度，测温范围宽，为-200~600℃，但价格高。铜电阻测温范围窄，为-50℃~＋150℃。热电偶测温范围宽，一般为-50℃~

＋1600℃，最高的可达2800℃，并且有较好的测量精度。另外，热电偶已标准化，系列化，易于选用，可以方便的用计算机做非线性补偿，因此应用很广泛。

热敏电阻是电阻式传感器。它利用阻值随温度变化的特性来测量温度。热敏式传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适用温度较低的情况。一般把由金属氧化物陶瓷半导体材料经成型、烧结等工艺制成的测温元件叫做热敏电阻。热敏电阻的非线性严重，稳定性差，不可用J屯精确测量，主要用于电路温度补偿和保护。金属的电阻值随着温度的升高而增大，但半导体却相反，它的电阻值随着温度的升高而急剧减小，并呈现非线性。在温度变化的同时，热敏电阻的阻值变化约为铂热电阻的10倍。通过测量热敏电阻阻值的变化[4]，便可以得知被测介质的温度变化。

热敏中阻具有体积小、灵敏度高、反应速度快、分辨率高等优点。典型的热敏电阻的缺点是线性度低、稳定性。

经人的呼吸途径有两个，一个是鼻腔，另一个是口腔。在呼吸时，口、鼻腔处由于气流流过而使压力和温度发生变化。因此，人体的呼吸状态可以从检测压力和温度变化得知。如采用压力法，由于口、鼻腔处的压力变化很微弱，而弱压传感器的灵敏度很高，容易受各种因素的影响，造成误动作，故压力法不宜采用。温度检测的方法，既用热敏电阻作传感器，将热敏传感器用胶带粘在鼻腔或口腔下方。由于简单易用，被检测者没有不舒服的感觉，不影响正常的睡眠而受到重视。比较选用热敏电阻传感器。

2.2.2 信号提取电路

在呼吸时，口鼻腔底部由于气流流过温度发生变化，因此人体的呼吸状态可以从检测温度变化获得，按此原理可选用温度传感实现，按此原理设计呼吸信号提取电路如图2-2所示。

由电源接一个电阻和热敏电阻Rt 串联至地，热敏电阻在常温下(25℃)阻值为1KΩ，热敏电阻为负温度型，灵敏度为0.1 % ，当呼吸温差达8℃时，其阻值变化为△Rt=1000*0.8%=8Ω。相应电压变化为

△V=Vcc*△Rt/(Rl+Rt) (2-1)因热敏电阻Rt在常温下工作于线性区，这使Rt上电压变化严格随呼吸

VCC

输出

VCC

图2-2提取信号电路图

状态的变化而变化，不会出现非线性失真。

2.2.3 滤波放大电路

由于提取的信号较弱，易受环境温度及其他干扰的影响。因此必须进行滤波放大，以隔除直流成分，消除环境温度及其他干扰的影响，对有效信号进行放大。

单片机系统中，主要的抗干串模干扰措施是用低通输入滤波器滤除交流干扰，而对直流串模干扰则采用补偿措施。

常用的低通滤波器有RC滤波器，LC 滤波器，双T 滤波器及有源滤波器等。它们的原理图分别如图2-3(a),(b),(c),(d)所示。

RC滤波器的结构简单，成本低，也不需调整。但它的串模抑制比不高，一般需2-3级串联使用才能达到规定的NMR指标。而且时间常数RC较大，RC过大时将影响放大器的动态特性。

LC滤波器的串模抑制比较高，但需要绕制电感，体积大，成本高。双T滤波器对一固定频率的干扰具有很高的抑制比，偏离该频率后抑制比迅速减小。主要用来抑制工频干扰，而对高频干扰无能为力，其结构虽然简单，但调整比较麻烦。

有源滤波器可以获得较理想的频率特性。因此本文的滤波放大电路采用

R

-5V

+5V

图2-3(a)RC 滤波器

图2-3（b ）LC 滤波电路

图2-3(c)双T 滤波电器

C2

图2-3（d ）滤波放大电器（有源滤波器）

有源滤波器。其中：Rt取下呼吸信号，经标R2、Cl构成的高通隔除直流，同时由C2、R3构成的低通，以实现滤波的目的。根据放大的需要可适当选择R2、R3。放大增益Kl=R3／R2。R2、Cl的选取要保证周期小于10s的呼吸信号均能通过。运算放大器Al选用具有高输入阻抗，且可由较低的电源供电的CA3140。提取有效信号：是通过峰谷值检测，然后通过设计电路计算出峰谷值的平均值[5]。

2.2.4 峰值检测电路

峰值检测器是用来检测交流电压峰值的电路，最简单的峰值检测器依据半波整流原理构成电路。如图2-4所示，交流电源在正半周的一段时间内，通过二极管对电容充电，使电容上的电压逐渐趋近于峰值电压。所以只要RC足够大，就可以认为其输出的直流电压数值上十分接近于交流电压的峰值。

R 5.1K

图2-4简单的峰值检测电路

这种简单电路的工作过程是，在交流电压的每一周期中，可分为电容充电和放电两个过程。在交流电压的作用下，在正半周的峰值附近一段时间内，通过二极管对电容C充电，而在其它时段电容C上的电压将对电阻R放电。当然，当外界交流电压刚接上时，需要经历多个周期，多次充电，才能使输出电压接近峰值。但是，困难在于二极管是非线性元（钧件，当交流电压较小时，检测得的直流电压往往偏离其峰值较多。这里的泄放电阻R，是指与C并联的电阻、下一级的输入电阻、二极管的反向漏电阻、以及电容及电路板的漏电等效电阻。不难想到，放电是不能完全避免的。同时，适当的放电也是必要的。特别是当输入电压变小时，通过放电才能使输出电压再次对应于输入电压的峰值。实际上，检测器的输出电压大小与峰值电压的差别与泄

放电流有关。仅当泄放电流可不计时，输出电压才可认为是输入电压的峰值。用于检测仪器中的峰值检测器要求有较高的精度。检测仪器通常R 值很大，且允许当输入交流电压取去后可有较长的时间检波输出才恢复到零。可以用较小的电容，从而使峰值电压建立的时间较短[6]。

经改进的峰值检测电路如图2-5所示。

VCC

输出

VCC

图2-5峰值检测电路 经滤波放大的呼吸信号接放大器同相端，当呼吸信号大于电容C3上的电压时，放大器输出高电平，Dl 导通，给C3充电。当呼吸信号升至峰值并开始下降时，C3充电至峰值电压，此时放大器输出低电平，Dl 截止，C3上保持峰值电压。

为保证该电路不影响前级，且使电容C3能将峰值电压保存适当长的时间，都需要放大器的输入阻抗要高，于是，我们选择了CA3130,它有高的输入阻抗和低输入偏置电流，且能用单电源供电。

2.2.5 谷值检测电路

谷值检测电路如图2-6所示。该电路结构与峰值检测电路结构相同，放大器也选用CA3130。当输入电压小于电容C4上电位时，放大器输出低电平，D2导通，C4通过D2放电。当输入电压下降时，电容就保持放电。当输入电压Vi 降至谷值并开始上升时，C4就取得谷值电压，此时放大器输出高电平，D2截止，C4保存谷值电压。

VCC

图2-6谷值检测电路

2.2.6 平均值提取电路

从峰谷值输出端接两个严格匹配的R6，R7电阻。从R6，R7之间提取平均值电压，如图2-7所示。

R6

平均值

图2-7平均值提取电路 为延缓峰值电压经R6、R7向谷值电压存储电容C4充电，R6、R7应选得较大。该电路中R6=R7=10K

2.2.7 比较放大电路

呼吸电信号十分微弱，在检测呼吸电信号的同时存在强大的干扰，如工频50HZ 和极化电压等干扰。前者主要是以共模形式存在，幅值可达几伏甚至几十伏，所以呼吸电放大器必须具有很高的共模抑制比。后者是由于测量

电极与呼吸信号之间构成化学半电池而产生的直流电压，最大可达300mV,因此，呼吸电放大器的前级增益不能过大，或者需要采用超低频的交流放大器。由于信号源内阻可达几十KΩ，乃至几百KΩ，所以，生物电放大器的输入阻抗必须在几KΩ以上。综上所述，设计高质量的呼吸电放大器有许多技术困难。因此，设计高质量的呼吸电放大器一直受到国内外专家和学者重视[7]。

近年来，微电子技术得到迅猛的发展，出现了许多高性能的集成化仪器放大器，如TI公司、ADI公司和Linear公司等生产了很多不同档次的集成化仪器放大器，为设计呼吸电放大器提供了充分的选择。然而，由于呼吸信号检测的特殊性，直接采用集成化仪器放大器来作为呼吸电放大器，仍然存在许多问题，效果并不能令人满意，其中通用型放大器分为以下几种类型：

1 、高阻阻型

具有高输入电阻的运放称为高阻型运放。它们的输入级多采用场效应管，适用于测量放大电路、信号发生电路或取样保持电路。

2 、高速型

单位增益带宽和转换速率的运放为高速型运放。它的种类很多，增益带宽高达几千兆，转换速率大多在几十伏／微秒至几百伏／微秒，有的高达几千伏／微秒，有的高达几千伏／微秒。适用于模一数转换器、数一模转换器、锁相环电路。

3 、高精度型

高精度型运放具有低失调、低温漂、低噪声、高增益等特点，它的失调电压和失调电流比通用型运放小两个数量级，而开环差模增益和共模抑制比均大于100db适用于对微弱信号的精密测量和运算，常用于高精度的仪器设备中。

4 、低功耗型

低功耗型运放具有静态功耗低、工作电源电压低的特点，它们的功耗只有几毫瓦，甚至更小，电源电伏，而具它方面的性能不比通用型运放差。适用于能源有严格限制的情况，例如空间技术、军事科学及工业中的遥感遥测等领域[8]。

综上所述，由于设计的需要，本文使用了CA3130放大器，此放大器电路结构简单，成本低廉，不需调试，但性能比较优异。如图2-8所示。

呼吸模拟信号

V0平均值

图2-8比较放大电路

2.2.8 单稳触发电路

555定时器是一种多用途的数字一模拟混合集成电路，555定时器的电路图如图2-9所示。利用它能方便在构成施密特触发器，单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活，方便，所以555定时器在波形的产生与变换，测量与控制，家用电器，电子玩具等许多领域中都得到了应用。本文所采用的触发器就是利用555定时器接成的单稳态触发器。如图2-9所示。

若以555定时器的VI2端作为角发信号输入端，并将反相器输出电压VI3接至VI1端，同时在VI1对地接入电容C，就构成了如图2-10所示的单稳态触发器。

如果没有触发信号时VI处于高电平，那么稳态时这个电路一定处于Vc1=1，Vc2=1，Q=0，V0=0的状态。假定接通电源角发器停在Q=0的状态，则导通[9]。

如果接通电源后触发器停在Q=1的状态了，这时Td一定截止，Vcc使经R向C经Td迅速放电，使Vc=0，此后由于Vc1=Vc2=1，触发器保持0

状态不变，输出也相应的稳定在V0=0的状态。

因此通电后电路便自动地停在V0=0的稳态。

V0

图2-9 555定时器的电路图

V1

图2-10 单稳态触发器

当触发脉冲的下降沿到达，使VI2跳变到1/3Vcc以下时，使Vc2=0，

触发器被置为1，V0跳变为高电平，电路进入暂稳态。与此同时Td截止，Vcc经R开始向电容C充电。

当充至Vc=2/3Vcc时，Vc1变为0。如果此时输入端的触发脉冲已消失，V1回到了高电平，则触发器被置为0，于是输出返回V0=0的状态。同时Td又变为导通状态，电容C经Td迅速放电，直至Vc=0，电路恢复到稳态。

输出脉冲的宽度Tw等于暂稳态的持续时间，而暂稳态的持续时间取决于处接电阻R和电容C的大小。

通常R的取值在几百欧姆到几兆欧姆之间，电容的取值范围为几百皮法到几百微法，Tw的范围为几微秒到几分钟。但必须注意，随头着Tw的宽度增加它的精度和稳定度也将下降。

2.3数字信号处理电路设计

本设计中主要使用的器件有Inter公司推出的8051单片机芯片，可以进行A/D转换的8位ADC0809芯片，2KB×8位静态随机存储芯片6116。2.3.1 CPU的选择

出于结构紧凑、携带方便等考虑, 适合本设计的微处理器选用Inter公司推出的单片机8051。该芯片包含8位高性能CPU，4KB的ROM，128K的RAM，两个16位定时器/计数器，32根I/O线（P0—P3四个8位I/O口），一个双全工异步串行口，5个中断源，它可以访问多达64KB程序存储器和64KB数据存储器。

单片机的引脚除了电源，复位，时钟接入，用户I/O口之外，其余引脚都是为了实现系统扩展而设置的。这些引脚构成了8051单片机片外三总线结构[10]。

2.3.2 A/D转换芯片的选择

本设计采用中断方式。ADC0809与8051的中断方式接口电路如硬件电路图2-11所示。ADC0809和8051的INT0管脚连接，当转换结束的时候，EOC向8051发送一个脉冲信号，提出中断申请，单片机响应中断求。

如2-11图所示，单片机电路主要包括8051和ADC0809两块芯片，74LS373用来产生和选择地址。单片机的ALE端与ADC0809的CLOCK时

钟输入连接。8051单片机在通常情况下，ALE 端输出信号为晶体震荡频率的1/6,即晶振频率为6MHZ 时，ALE 分频为1MHZ ，可以满足ADC0809的时钟要求。

由于ADC0809具有输出三态锁存器，故其8位数据输出引脚可直接与数据总线相连。

将P2.6作为片选信号时，在启动A/D 转换时，由单片机的写信号-

WR 和P2.6控制ADC 的地址锁存和转换启动。由于ALE 和START 连在一起，因此ADC0809在锁存通道地址的同时也启动转换。在读取转换结束时，用单片机的读信号-RD 和P2.6引脚经一级或非门后，产生的正脉冲作为-OE 信号，用以打开三态输出锁存器。故ADC0809的IN0~IN7这八个模拟通道寄存器，地址为BFFF8H~BFFFH [11]。

位模拟输入8?????

图2-11ADC0809接口电路图

2.3.3 键盘显示电路

单片机应用系统中，常用的显示器件有LED（发光二极管显示器）和LCD（液晶显示器）。这两种器件都具有成本低，配置灵活，与单片机接口方便的特点。随着电子技术的飞速发展，近年来，也开始出现有配置简易形式的显示的CRT接口，以方便图形显示。本文将采用单片机中普遍使用的LED 显示器。

LED 是由发光二极管显示字段的显示器件，也可称为数码管。在单片机应用系统中通常使用的是7段LED。这种显示块有共阴极与共阳极两种，本文采用的是共阳极。共阳极LED 显示块的发光二极管阳极并接（在系统中，接驱动电源）。当某个发光二极管的阴极为低电平时，发光二极管点亮。

通常的7段中有8个发光二极管，故也称做8 段显示器。其中7个发光二极管构成7笔字“8”，一个发光二极管构成小数点“.”。7段发光二极管，再加上一个小数点位，共计8段，因此提供给LED 显示器的字形据正好一个字节。其对应关系如一下：

LED显示块与间片机接口非常容易，只要将一个8位并行输出口与显示块的发光二极管引脚相连即可。8位并行输出口输出不同的字数据可显示不同的数字或字符。通常将控制发光二极管的8位字节数据称为段选码或称字形代码，公共极称为位选线。共阳极与共阴极的段选码互为补数。

1、LED显示方式

LED显示器有静态显示和动态显示两种显示方式

所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应段的发光二极管恒定在导通或截止，并且显示器的各位可同时显示。静态显示时，较小的驱动电流就能得到较高的显示亮度。

动态显示就是一位一位在轮流点亮显示器的各个位，对于显示器的每一

位而言，每隔一段时间点亮一次。显示器的亮度与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例有关。本文选用的是动态显示，如图2-12所示。在多位I/O时，为了简化电路，降低成本，通常将所有位的段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制，形成段选多路复用。而各位的共阴点或共阳极点分别由相应的I/O口控制，实现各位的分时选通。

5V

图2-12 键盘显示电路

8位I/O动态显示电路只需要要个8位I/O口。其中一个控制段选码，另一个控制位选。由于所有位的段选码皆一个8位I/O口控制，因此，在每个瞬间，8位I/O可能显示相同的字符。要想每位显示不同的字符，必须采

用扫描显示方式，即在每一瞬间只使某一位显示相应字符。在此瞬间，段选码由控制I/O口输出相应字符电平，位选FO中输出位选码以保证该位显示相应字符。如此轮流，使每位显示该位应显示字符。并延时一段时间，以造成视觉暂流的效果[12]。

独立式按键是指直接用口线构成的单个按键电路。每个独立式按键单独占有一根口线，每根口线上的按键工作状态不会影响其他口线的工作状态，独立式按键如图2-13所示。

图2-13解警及启动键

独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根口线，在按键数量较多时，口线浪费较大。故在按键数量不多时，常采用这种电路。

图2-13为查询方式的独立按键电路。通常按键输入都采用低电平有效，上拉电阻保证了按键断开时，口线有确定的高电平[13]。

本文的独立式按键部分采用的I/O是P1.0，P1.1。其中S1是启动键，实现启动功能，即当按下S1键时，整个系统开始工作。S2是解警键，当蜂鸣器发出报警时按下此键即解除报。

2.3.4 时钟显示电路

在测量控制系统中，特别是长时间无人值守的测控系统中，经常需要记录时间。而目前使用的时钟种类较多，如数字式、触点式等，在应用时有一

(整理)基于LabVIEW和DAQmx的温度采集与控制系统1.

基于LabVIEW和DAQmx的温度采集与控制系统 学院：工程学院 专业：电子信息工程 姓名： 学号： 指导教师：

摘要 虚拟仪器的技术基础是计算机技术，核心是计算机软件技术。随着现代测试技术的不断发展，以LABVIEW为软件平台虚拟仪器测量技术正在现代测控领域占据越来越重要的位置。本次设计报告首先给出了虚拟温度测量系统总体方案的设计，然后对数据采集模块和LABVIEW的软件模块进行了设计。基LabVIEW为软件平台，通过热电偶冷端补偿的方法进行温度测量。有效地运用了LabVIEW虚拟仪器技术，将诸多重要步骤都在配备硬件的普通PC电脑上完成，与传统的温度测量仪表相比，该系统具有结构简单、成本低、构建方便、工作可靠等特点．具有较高应用价值，是虚拟仪器技术应用于温度测量领域的一个典型范例。 关键词：温度测量；LabVIEW虚拟仪器；热电偶；冷端补偿

目录 一、设计任务 (4) 二、设计所需设备 (5) 三、设计要求： (5) 四、设计步骤 (6) 五、总体方案的设计................................................................................... 错误！未定义书签。 六、LABVIEW软件模块的设计 (7) 6.1 温度信号处理的设计 (7) 6.1.1 前面板设计 (7) 6.1.2 框图程序设计（这里要根据我们的图描述） (7) 七、系统调试及结果分析 (10) 结论及尚存在的问题..................................................................................... 错误！未定义书签。课程设计感想 (12)

基于LabVIEW的温度检测系统

基于LabVIEW的温度检测系统

摘要 温度是个基本的物理量，他是工业生产过程中最普遍，最重要的工艺参数之一。随着工业的不断发展，对温度测量的要求也越来越高，而且测量范围也越来越广。合理的温度范围和精确地温度的测量队提高产品的质量、产量，降低消耗，实现工业生产自动化，均有积极作用，因此温度检测技术的研究具有重大意义。 本系统是一个基于LabVIEW的温度检测系统，采用多点温度检测，能检测较大区域内的温度变化，主要包括上位机和下位机两个部分。下位机使用的DS18B20传感器和AT89C51单片机。上位机和下位机的通讯方式是串口通讯。上位机使用的是虚拟仪器LabVIEW，主要功能是实时温度的显示，温度曲线时间轴的显示，历史温度曲线的显示以及超限温度报警。 关键字：Labview 温度测量

ABSTRACT The temperature is a basic physical quantity, it is one of the most common industrial processes, the most important process parameters. With the continuous development of industry, the requirements for temperature measurement is also getting higher and higher, and the increasingly wide range of measurement. Reasonable temperature range and accurate temperature measurement team to improve product quality, production, reduce consumption, to achieve the automation of industrial production, had an active role in temperature sensing technology is of great significance. This system is a temperature sensing system based on LabVIEW, using multi-point temperature detection can detect temperature changes within the larger area, including two parts of the upper and lower machine. The next bit machine using the DS18B20 sensors and AT89C51 microcontroller. The upper and lower machine communication is serial communication. The host computer using a virtual instrument LabVIEW, the main function is to display real-time temperature, the temperature curve Timeline display, alarm display and gauge the temperature of the historical temperature curve. Keywords: LabVIEW Temperature survey

基于labview的温度采集系统

目录 1 绪论 0 1.1 课题背景 0 1.2 虚拟仪器简介 0 1.3 图形化编程语言LabVIEW的简介 (2) 1.4 本论文任务 (2) 2 温度控制设计方案 (4) 2.1 硬件及软件的选择 (4) 2.1.1硬件的选择 (4) 2.1.2软件的选择 (5) 2.2 硬件及软件设计方案 (5) 2.2.1硬件设计方案 (6) 2.2.2软件设计方案 (6) 3 LabVIEW 开发环境以及PID和模糊控制模块简介 (10) 3.1 LabVIEW前台显示面板与后台控制面板 (10) 3.1.1 LabVIEW前台显示面板 (10) 3.1.2 LabVIEW后台控制面板 (10) 3.2 LabVIEW程序执行流程 (10) 3.3 LabVIEW中的仪器控制和驱动 (10) 3.3.1常用的仪器通信方式 (11) 3.3.2 LabVIEW支持的GPIB、VXI、标准串口I/O仪器的驱动 (11) 3.3.3 VISA简介 (11) 3.4 PID控制模块简介 (12) 3.5 模糊控制模块简介 (13) 4 以单片机为核心的下位机的设计 (16) 4.1 下位机设计方案 (16) 4.2下位机的硬件设计 (16) 4.2.1主控部分 (16) 4.2.2 DS18B20测温部分 (16) 4.2.3通信部分 (17) 4.2.4程序下载部分 (17) 4.3 下位机的软件设计 (17) 4.3.1DS18B20工作原理及应用 (18) 4.3.2单片机串口通信部分 (19) 4.3.3单片机PWM功率控制部分 (19) 5 基于PC的上位机编程设计 (22) 5.1 方案设计与选择 (22) 5.2 上位机各模块设计 (22) 5.2.1串口通信模块设计 (22) 5.2.2数据处理部分设计 (22) 5.2.3 PID控制部分设计 (23) 6 总结 (24) 参考文献 (25) 谢辞 (26) 附录 (27)

基于LabVIEW的温度测量及数据采集系统设计

LabVIEW技术大作业 题目：基于LabVIEW的温度测量及数据采集系统设计学院（系）：信息与通信工程学院 班级：通信133 学号：xxxxxxxxx 姓名：xxxxxx

一、设计背景 LABVIEW最初就是为测试测量而设计的，因而测试测量也就是现在LABVIEW最广泛的应用领域。经过多年的发展，LABVIEW在测试测量领域获得了广泛的承认。至今，大多数主流的测试仪器、数据采集设备都拥有专门的LabVIEW驱动程序，使用LabVIEW可以非常便捷的控制这些硬件设备。同时，用户也可以十分方便地找到各种适用于测试测量领域的LabVIEW工具包。这些工具包几乎覆盖了用户所需的所有功能，用户在这些工具包的基础上再开发程序就容易多了。有时甚至于只需简单地调用几个工具包中的函数，就可以组成一个完整的测试测量应用程序。 二、系统方案 本设计的程序框图和前面板图分别是图1.1和图1.2，“温度测量及数据采集系统.vi”是一个测量温度并将测试数据输出到文件的VI。此VI中的温度是用一个20至40的随机整数来代替的，测试及采集100个温度值，每隔0.25秒测一次，共测定25秒。在数据采集过程中，VI将在前面板的波形图上实时地显示测量结果。采集过程结束后，波形图上显示出温度数据曲线，数组中显示每次的温度测量数据，并在显示控件中显示测试中温度的最大值、最小值和平均值，同时把测量的温度值以文件的形式存盘。

图1.1温度测量及数据采集程序框图 1.2温度测量及数据采集前面板图

二、系统各模块介绍 2.1循环模块 For循环用于将某段程序循环执行指定的次数， 是总数接线端，指定For循环内部代码执行的次数。如将0或负数连接至总数接线端，For循环不执行。 是计数接线端，表示完成的循环次数。第一次循环的计数为0。 本设计使用for循环将循环内的程序循环100次。

传感器课程设计(基于labview的pt100温度测量系统)

目录 第一章方案设计与论证 (2) 第一节传感器的选择 (2) 第二节方案论证 (3) 第三节系统的工作原理 (3) 第四节系统框图 (4) 第二章硬件设计 (4) 第一节PT100传感器特性和测温原理 (5) 第二节信号调理电路 (6) 第三节恒流源电路的设计 (6) 第四节TL431简介 (8) 第三章软件设计 (9) 第一节软件的流程图 (9) 第二节部分设计模块 (10) 总结 (11) 参考文献 (11)

第一章方案设计与论证 第一节传感器的选择 温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类，前者是让温度传感器直接与待测物体接触，而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离，检测从待测物体放射出的红外线，达到测温的目的。在接触式和非接触式两大类温度传感器中，相比运用多的是接触式传感器，非接触式传感器一般在比较特殊的场合才使用，目前得到广泛使用的接触式温度传感器主要有热电式传感器，其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器，将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。 热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。常用的热电阻材料有铂、铜、镍、铁等，它具有高温度系数、高电阻率、化学、物理性能稳定、良好的线性输出特性等，常用的热电阻如PT100、PT1000等。近年来各半导体厂商陆续开发了数字式的温度传感器，如DALLAS公司DS18B20，MAXIM公司的MAX6576、MAX6577，ADI公司的AD7416等，这些芯片的显著优点是与单片机的接口简单，如DS18B20该温度传感器为单总线技术，MAXIM公司的2种温度传感器一个为频率输出，一个为周期输出，其本质均为数字输出，而ADI公司的AD7416的数字接口则为近年也比较流行的I2C总线，这些本身都带数字接口的温度传感器芯片给用户带来了极大的方便，但这类器件的最大缺点是测温的范围太窄，一般只有-55～+125℃，而且温度的测量精度都不高，好的才±0.5℃,一般有±2℃左右，因此在高精度的场合不太满足用户的需要。 热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器，它具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。常用的热电偶材料有铂铑-铂、铱铑-铱、镍铁-镍铜、铜-康铜等，各种不同材料的热电偶使用在不同的测温范围场合。热电偶的使用误差主要来自于分度误差、延伸导线误差、动态误差以及使用的仪表误差等。

基于labview温度数据采集文献综述

基于LabVIEW温度数据采集文献综述 摘要：本课题介绍了虚拟仪器概况及其发展背景；通过对虚拟仪器的学习和研究，运用软件工具，实现温度显示系统的模拟。实现系统软件设计思路是：利用LabVIEW中的各种控件，实现温度数据采集显示。利用虚拟仪器的优越性实现了基于操作系统下的交通终端服务系统的展示部分。 关键字：labVIEW，温度，数据采集 引言 美国国家仪器公司推出的LabVIEW不仅是一个图形化编程语言，而且是一个广泛应用于虚拟测控系统的虚拟仪器平台，它与数据采集卡一起构成虚拟测试仪器，其测试系统的构建可以通过图形化的语言描述，组态容易，设计简单，广泛应用于测量与控制[2] 。 LabVIEW是虚拟仪器领域中最具有代表性的图形化编程开发平台[1] ，是目前国际上首推并应用最广的数据采集和控制开发环境之一，主要应用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示等领域，并适用于多种不同的操作系统平台。与传统程序语言不同，LabVIEW采用强大的图形化语言（G 语言）编程，面向测试工程师而非专业程序员，编程非常方便，人机交互界面直观友好，具有强大的数据可视化分析和仪器控制能力等特点。使用LabVIEW 开发环境，用户可以创建32位的编译程序，从而为常规的数据采集、测试、测量等任务提供了更快的运行速度。LabVIEW是真正的编译器，用户可以创建独立的可执行文件，且该文件能够脱离开发环境而单独运行[4] 。 1.1虚拟仪器的优势 1．经济实惠 2．方便适用 3．提高测试效果 4．开放且灵活 远程虚拟仪器的优势在于不受地域限制，功能可由用户自己定义，且构建容易，所以使用面极为广泛，是科研、开发、测量、检测、计量、测控等领域不可多得的好工具，更值得一提的是它可应用在高危险的区域进行在线的数据采集和检测[5]。使测量人员的工作不但摆脱了地理位置和条件的限制，还可以通过Intcrnet把所采集到的数据自动地转送到另一台计算机进行评估[8]。 1.2 VI及相关知识 使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为VI。VI包括三个部分：程序前面板、框图程序和图标/ 连接器。程序前面板用于设置输入数值和观察输出量，用于模拟真实仪表的前面板。在程序前面板上，输入量被称为控制（Controls），输出量被称为显示（Indicators）。控制和显示是以各种图标形

labview温度监控系统设计

虚拟仪器 期末设计报告 课题名称：温度监控系统 起讫日期：2012年6月19日- 2012年6月20日学生学号：XXXXXX 学生：____ ____XXXX________ ____ 报告成绩： 中国计量学院信息工程学院 生物医学工程专业 2012年 6 月20 日

目录 一、labVIEW介绍 (3) 二、labview温度监控设计的介绍 (3) 三、labview温度监控程序框图的设计 (3) 四、labview温度监控前面板的设计 (6) 五、DAQ信号采集的概述和配置 (7) 六、labview温度监控系统的检验和调试 (8) 七、个人心得和体会 (9) 八、参考资料 (10)

labVIEW介绍 LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument EngineeringWorkbench，实验室虚拟仪器集成环境)是一个基于G（Graphic）语言的图形编程开发环境，在工业界和学术界中广泛用作开发数据采集系统、仪器控制软件和分析软件的标准语言，对于科学研究和工程应用来说是很理想的语言。它含有种类丰富的函数库，科学家和工程师们利用它可以方便灵活地搭建功能强大的测试系统。LabVIEW编程语言最主要的两个特点是图形化编程和数据流驱动。 labview温度监控设计的介绍 这个系统是在硬件温度传感器热敏电阻的基础上完成对温度信号的采集以得知某段时间的最高温度、最低温度和平均温度，还可以把测得的摄氏度转换为华氏供一些特殊的需要，在测量之前同时还可以人为的设定温的上限值和下限值当温度超过用户设定的温度上限值或者下限值时，红色警示灯会被点亮并且会有喇叭警告，但温度在上下界限时亮的时绿色的灯会亮着表示温度在用户设定的正常围。 labview温度监控程序框图的设计 首先是要了解怎么用热敏电阻上采集来的电压值Ut来转化为我们所需要温度值。在电路上我们要运用一个固定电阻和热敏电阻进行串联接在5伏的电源上，然后再用伏安法求得热敏电阻的阻值。如图1所示： 图1 其中R0为固定电阻，Rt为热敏电阻。通过简单的计算可得Rt=(Ut*R0)/(5-Ut); 在程序框图的实现如图2所示：

基于labview温度监测系统

课题基于labview的温度监测系统班级 12电信 学号 201210350120 姓名邹临昌 时间 2015.12 .12-2016.1.12 景德镇陶瓷学院

摘要：本课题介绍了虚拟仪器概况及其发展背景；通过对虚拟仪器的学习和研究，运用软件工具，实现温度显示系统的模拟。实现系统软件设计思路是：利用LabVIEW中的各种控件，实现温度数据采集显示。利用虚拟仪器的优越性实现了基于操作系统下的交通终端服务系统的展示部分。 关键字：labVIEW，温度，数据采集 引言 美国国家仪器公司推出的LabVIEW不仅是一个图形化编程语言，而且是一个广泛应用于虚拟测控系统的虚拟仪器平台，它与数据采集卡一起构成虚拟测试仪器，其测试系统的构建可以通过图形化的语言描述，组态容易，设计简单，广泛应用于测量与控制。 LabVIEW是虚拟仪器领域中最具有代表性的图形化编程开发平台[1] ，是目前国际上首推并应用最广的数据采集和控制开发环境之一，主要应用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示等领域，并适用于多种不同的操作系统平台。与传统程序语言不同，LabVIEW采用强大的图形化语言（G 语言）编程，面向测试工程师而非专业程序员，编程非常方便，人机交互界面直观友好，具有强大的数据可视化分析和仪器控制能力等特点。使用LabVIEW 开发环境，用户可以创建32位的编译程序，从而为常规的数据采集、测试、测量等任务提供了更快的运行速度。LabVIEW是真正的编译器，用户可以创建独立的可执行文件，且该文件能够脱离开发环境而单独运行。

1.1虚拟仪器的优势 1．经济实惠 2．方便适用 3．提高测试效果 4．开放且灵活 远程虚拟仪器的优势在于不受地域限制，功能可由用户自己定义，且构建容易，所以使用面极为广泛，是科研、开发、测量、检测、计量、测控等领域不可多得的好工具，更值得一提的是它可应用在高危险的区域进行在线的数据采集和检测[5]。使测量人员的工作不但摆脱了地理位置和条件的限制，还可以通过Intcrnet把所采集到的数据自动地转送到另一台计算机进行评估。

基于Labview的温度控制器的设计

背景 随着科学技术的进步，计算机计术、仪器技术和通信技术等在各个领域得到越来越广泛的应用。传统的电子测量仪器由于其功能单一、体积庞大，已经很难满足实际测量工作中的需求，由此在80年代末期虚拟仪器技术应运而生。与传统仪器相比，虚拟仪器具有功能更丰富、处理速度更快、可充性更好的优点。作为计算机技术和现代仪器技术相结合的产物，实现了在传统测试理论和测量方法上的革命性突破。 LabView由面板、流程方框图、图标/连接器组成。其中，面板是用户界面，流程方框图是虚拟仪器源代码，图标/连接器是调用接口。流程方框图包括输入/输出（I/O）部件、计算部件和子虚拟仪器部件，它们用图标和数据流的连线表示。这里利用LabVIEW作为语言开发平台．设计系统软件．并利用计算机串口与下位机串行通讯，实现温度的实时测量与控制。 虚拟仪器包括硬件和软件两个基本要素。其中，硬件的功能是获取被测试的物理信号，提供信号传输的通道。在本设计中，所需要模拟的是温度信号，温度信号主要由电压信号提供。另外，虚拟仪器的硬件技术以GPIB、PXI等先进的计算机接口总线的发展为发展标志。GPIB、PXI接口是早期比较流行的接口，随着虚拟仪器技术的发展，现在使用比较广泛的接口是DAQ、PXI和LXI。本次设计中用到的就是DAQ仪器。仪器上需要我们了解运用的，是位于仪器上左上角的电位器。调节电位器时，电压信号也会在一定范围内浮动，这对我们的设计起到一定的作用。 基于LabView的温度控制器的设计，首先由集成温度传感器AD590产生的温度-电压信号输入到采集卡AI端，其次，由于本次课设只是运用有电压值模拟一个温度值，就在采集卡的输入端送给LabView一个5V的电压，通过传输到软件电路中，加以处理再进行应用。最后，通过前面板和程序框图的设计，完成设计要求。 背景 .................................................................................................................................................. I 1设计思路 . (1) 数据的采集 (1) 我们的设计题目即为温度控制，需要对温度值进行设定、测量和显示，所以首先我们应该从对温度值的采集入手，即数据的采集。 (1)

基于某labView地温度采集系统设计

基于LabVIEW的温度采集系统设计 摘要：设计了基于LabV IEW的温度采集系统。它利用DS18B20数字温度传感器和STC公司生产的STC89C52单片机采集被测环境温度，将测得的数据经串口传给计算机。计算机利用LabV IEW的V ISA读取串口数据并进行处理和显示，实现基于V ISA的串口温度采集。 关键词：温度传感器；单片机；LabV IEW；温度采集 1引言 虚拟仪器(Virtual Instrument)是基于计算机的软硬件测试平台,它可代替传统的测量仪器。LabVIEW是由美国国家仪器公司(National Instruments Co.)推出的、主要面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发平台，是一种基于图形开发、调试和运行的集成化环境[1]。 利用LabVIEW设计的数据采集系统，可模拟采集各种信号，但是配备NI公司的数据采集板卡比较贵，因此，可以选择单片机小系统作为前端数据采集系统，进行采集数据，然后通过RS-232串口通讯将数据送给计算机,在LabVIEW开发平台下，对数据进行各种处理、分析并对信号进行存储、显示和打印,从而实现了一种在LabVIEW环境下的单片机数据采集系统。 2 温度采集系统设计 本系统采用STC公司生产STC89C52单片机作为温度数据采集和传输的主控芯片，温度传感器采用单总线方式的集成数字温度传感器DS18B20。采集得到的数据利用单片机经串口通信的方式传输至计算机的串口。计算机上位机软件采用数据处理能力超强的LabV IEW软件编写,利用其所带的V ISA驱动进行串口的数据采集和处理,实现了基于V ISA的串口温度采集。 2.1温度采集系统的硬件设计 本系统以AT89C51为中央处理单元,利用DS18B20数字温度传感器对温度信号进行采集,采集到的信号被送到AT89C51中, 将采集到的温度值在LCD上显示并通过串口发送到上位机，其原理图如1所示(见附录1)。 2.1.1 中央处理单元——STC89C51 本设计选用的中央处理单元是STC89C52单片机，STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Eras-able Read Only Memory）的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技

虚拟仪器温度采集系统

内蒙古科技大学虚拟仪器期末大作业 题目：虚拟仪器温度采集系统 姓名：王伍波 专业：测控技术与仪器 学号：1067112240 班级：测控10-2班 教师：肖俊生 时间：2013年6月18日

一、设计题目：虚拟仪器温度采集系统 二、设计要求： 1.连续采集温度信号，并存储 2.温度上下限报警功能，上下限可调 3.华氏、摄氏可转换显示 三、设计思路： 该设计是以计算机和单片机数据采集系统为核心，单片机数据采集系统主要完成对温度信号进行数据采集，计算机主要完成温度信号的分析、显示和控制等功能。设计中采用Intel 公司的89C51 单片机完成数据采集，采用A D 5 7 4 完成数据的A/D 转换。图2 为AD574 与89C51 单片机的接口电路。 1．设计虚拟前面板 温度监测软件设计本系统以labview8.5 作为开发工具。现以仿真数据为例来讲述系统软件对温度的监测、报警及显示功能。利用labview8.5编程使温度可以在华氏和摄氏之间随时进行切换，同时对温度实时监测。当温度超过上限要求时会及时点亮报警灯进行报警并显示每次采集过程中累加的报警次数，报警的上限值可以通过前面板的输入控件改变其值。采集进度定义为每次采集100 点。为了防止程序陷入死循环每次采集之间的时间间隔为1000ms。开始采集后在整个采集过程中可以暂停采集以便随时对温度进行观察。 2、编辑流程图 每一个程序前面板都对应着一段框图程序框图程序用

LabVIEW 图形编程语言编写．可以把它理解成传统程序的源代码。框 图程序由端口、节点、．图框和连线构成。其中端口被用来同程序前 面板的控制和显示传递数据．节点被用来实现函数和功能调用．图框 被用来实现结构化程序控制命令．而连线代表程序执行过程中的数据流．定义了框图内的数据流动方向 3、运行检验 检验是否能够完成系统的功能．改变相应参数进行进一步验证．以方便根据实际情况修改设计．从而方便实际器件的设计、调试。4、功能描述 创建一个VI程序模拟温度测量：把创建的温度计程、序 T(hermometerVI1作为一个子程序用在当前新建程序里．先前的温 度计子程序用于采集数据．而当前的程序用于显示温度曲线．并在前 面板上设定测量次数和每次测量间隔的延时；再创建一个新VI程序，进行温度测量，并把结果在波形图表上显示：利用新创建的VI程序．再输入新的字符串；据采集过程中。实时地显示数据；当采集 过程结束后，在图表上画出数据波形．并算出最大值、最小值和平 均值(此处只使用摄氏温度单位)：修改TemperatureAnalysis．VI DemoReadVohageVI程序以检测温度是否超出范围．当温度超出上限(High Limit)时，前面板上的LED点亮，并且有一个蜂鸣器发声。5、设计过程 创建一个VI程序模拟温度测量假设传感器输出电压与温度成 正比。例如．当温度为70时，传感器输出电压为0．7V。本程序也

基于LabVIEW的温度监测仪的设计

摘要 近年来，美国NI公司的LabVIEW已经面向成熟和商业化，使用者在配有专用或通用插卡式硬件和软件开发平台的个人计算机上，可按自己的需求，设计和组建各种测试分析仪器和测控系统。由于LabVIEW提供的是一种适应工程技术人员思维习惯的图形化编程语言，图形界面丰富，内含大量分析处理子程序，使用十分方便，个人仪器发展到了使用者也能设计、开发的新阶段。 针对传统测温系统存在的若干问题，基于虚拟仪器技术，利用LabVIEW 软件设计开发了温度测量系统。将传感器测量到的数据通过数据采集卡采集到计算机，再利用虚拟仪器开发软件LabVIEW进行编程，向用户提供操作界面和显示界面，实现了温度的数据采集、传送、分析和显示，并向用户提供历史查询功能。结果表明，系统结构简单、界面良好、易于操作，测量准确、稳定可靠、温度控制精度优于±0.3℃，可以满足各个行业测试的需要。 关键词： LABVIEW，DAQ助手，温度监测，数据采集

Abstract In recent years，NI LabVIEW companies have mature and commercially oriented，the user with a dedicated or general-purpose plug-in hardware and software development platform for personal computers，according to their needs，design and build of various test instrumentation and control system. LabVIEW provides the engineering and technical personnel is a habit of thinking to adapt the graphical programming language，a rich graphical interface，containing a large number of processing routines，easy to use，users of personal equipment can be developed to design a new stage of development. In view of traditional temperature measurement existence certain questions，using of LabVIEW software，the temperature measuring system based on virtual instrument technique is designed. It can realize the data acquisition of temperature as well as data transmission，analysis and display，with the development software of virtual instruments LabVIEW，sensors，data acquisitions and so on，in addition to provide users with historic data inquire. Experimental results show that the system is simple，good interface，easy operation，measurement accuracy，stable，temperature control accuracy is better than ± 0.3 ℃ to meet the needs of various industries test. Keywords: LABVIEW， DAQ Assistant，Temperature Monitoring， Data Acquisition

LabView的温度监测系统

传感器技术与应用课程设计 设计题目：___ _基于LabView的温度监测系统_______ 班级：__________ _电信08-1班________________ 学号：__________ _ __29号____________________ 姓名：_______ _ _李锦明 _______ _________ 指导老师：_____ ____ ___张静_ ________________ 设计时间：__________2011年12月5日_ _________

摘要 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很大的进步，采集数据的信息化是目前社会的主流发展方向。各种领域都用到了数据采集，在石油勘探，地震数据采集领域已经得到应用。随着测控技术的迅猛发展，以虚拟仪器为核心的数据采集系统已经在测控领域中占到了统治地位。 数据采集系统是将现场采集到的数据进行处理、传输显示、储存等操作。数据采集系统主要功能是把模拟信号变成数字信号，并进行分析、处理、存储和显示。温度数据采集系统广泛的应用于人们的日常生活中。 本文主要介绍了利用labview实现温度采集系统的设计过程，系统结构时利用了labview的虚拟仪器技术，由labview虚拟系统自生成温度信号，通过温度的采集实现对温度数据的采集，预处理，分析，储存和显示。全文的内容主要包括：虚拟仪器的发展，labview虚拟仪器的介绍，温度采集系统的制作与调试最后是自己在本次制作中的不足与展望。 关键词：labview ，虚拟仪器，温度监测系统

目录 中文摘要 (1) 一概述 (3) 1.1研究背景 (3) 1.1.1温度的研究背景 (3) 1.1.2 LABVIEW的发展 (3) 1.2研究的意义 (4) 二设计的任务以及要求 (4) 2.1设计的任务 (4) 2.2设计的要求 (4) 三系统化设计 (4) 3.1系统设计方案 (4) 3.1.1 结构框图 (4) 3.2.2 系统工作原理 (5) 3.2单元模块设计 (5) 3.2.1单元模块的设计 (7) 3.2.2单元模块的链接 (9) 四系统调试 (8) 4.1 前面板布置 (8) 4.2 系统运行以及分析 (8) 五结论与展望 (9) 六仪器设备清单 (9) 参考文献 (9)

虚拟仪器课程设计-温度采集系统设计

各专业全套优秀毕业设计图纸 虚拟仪器课程设计报告 课程名称：虚拟仪器技术 课程名称：温度采集系统设计 专业班级：测控1102班 学生姓名： 学号: 11401600211 指导老师： 2014年12月8日

目录 一．系统设计要求.......................................................................................................... 二．设计方案.................................................................................................................. 三．程序框图.................................................................................................................. 四．程序框图.................................................................................................................. 五．调试及分析.............................................................................................................. 六．设计总结.................................................................................................................. 七．心得体会.................................................................................................................. 一、系统设计要求

基于labview的温度测量

1．系统设计 1．1 系统总体设计方案 设计框图如下所示： 图1 系统总体设计框图 1．2 单元电路方案的论证与选择 硬件电路的设计是整个实验的关键部分，我们在设计中主要考虑了这几个方面：电路简单易懂，较好的体现物理思想；可行性好，操作方便。在设计过程中有的电路有多种备选方案，我们综合各种因素做出了如下选择。 1．2．1 温度信号采集电路的论证与选择 方案：本系统中我们采用MF58型高精度负温度系数热敏电阻器及其外围电路，组成温度信号采集电路。相比较方案一，方案二后续电路较复杂，且需进行温度标定，但由于此方案能够较好的体现物理思想，通过实验标定温度，可以使我们更好的理解模拟信号与数字信号的转化，故我们采用了此方案。 MF58型高精度负温度系数热敏电阻器有许多优点：稳定性好，可靠性高；阻值范围宽：；阻值精度高；由于玻璃封装，可在高温和高温等恶劣环境下使用；体积小、重量轻、结构坚固，便于自动化安装（在印制线路板上）；热感应速度快、灵敏度高。故我们采用此温敏元件。 1．2．2 温度控制接口电路的论证与选择 我们采用频压转化电路将频率信号转化成电压信号，进而控制加热与降温电路工作。选用集成式频率／电压转换器LM2907，配以外加电路，能将经PC机处理后输出的频率信号转换为直流电压信号，电压信号控制继电器（相当于开关）工作从而使电路联通，电风扇或加热丝工作。 在一定范围内，LM2907的频率和电压转换可成线性关系，可以实现电热丝加热功率和风扇转速的连续可调。由于技术原因，我们未能实现这项功能，预留此项功能，可以作为功能扩展。

1．2．3 加热与降温电路的论证与选择 由数据选择器与两片LM2907（后接功率放大电路）分别连接加热和降温电路，实现加热功率与风扇转速的连续可调，如1.2.2所述。原理图如下： 图2 加热功率与风扇转速的连续可调电路原理图 1．3 软件设计 1.3.1 主程序流程图 频压转换电路 LM2907 频压转换电路 LM2907 数据选择器 功率放大电路 功率放大电路 升温电路 降温电路 计 算 机

基于LabVIEW的温度控制系统设计

引言 随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术和现代测量技术的迅速发展，一种新型的先进仪器——虚拟仪器成为当前系统研究的热点。虚拟仪器的出现开辟了仪器技术的新纪元，它是多门技术与计算机技术结合的产物，其基本思想逐步代替仪器完成某些功能，如数据的采集、分析、显示和存储等，最终达到取代传统电子仪器的目的。 虚拟仪器通过软件开发平台将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融为一体，把计算机强大的数据处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，通过软件实现对数据的显示、存储及分析处理,并通过交互式图形界面实现系统控制和显示测量数据，并使用框图模块指定各种功能。采用集成电路温度传感器和虚拟仪器方便地构建一个测温系统，且外围电路简单，易于实现，便于系统硬件维护、功能扩展和软件升级。 本设计利用LabVIEW作为语言开发平台，设计了一个温度控制系统，并利用计算机串口与下位机串行通讯，能实现温度的实时测量与控制。

1 绪论 现代计算机技术和信息技术的迅猛发展，冲击着国民经济的各个领域，也引起了测量仪器和测试技术的巨大变革。人们曾为测量仪器从模拟化、数字化到智能化的进步而欣喜，也为自动测试技术的日新月异的发展所鼓舞，当今虚拟仪器技术的出现又使得测量仪器进步入了高科技的殿堂。 与传统的仪器不同，虚拟仪器（virtual instrument）是基于计算机和标准总线技术的模块化系统，通常它是由控制模块、仪器模块和软件组成，在虚拟仪器中软件是至关重要的，仪器的功能都要通过它来实现，因此软件是虚拟仪器的核心，―软件就是仪器‖，从本质上反映了虚拟仪器的特征。 从构成方式上讲，虚拟仪器可分为四大类：GPIB体系结构、PC-DAQ体系结构、VXI体系结构和PXI体系结构。 GPIB体系结构是通过GPIB总线将具有GPIB接口的计算机和仪器集成的测试系统。其优点是用户可以充分利用自己的计算机和仪器资源，且组建方便灵活、操作简单，曾是国际流行的自动测试系统。当今，在VXI为主的体系结构中，有时也采用GPIB作为辅助，这样可以充分利用本单位仪器资源，或称补VXI仪器模块的不足。 VXI体系结构综合了。pib和vem总线的优点，它集成的系统硬件集成度高、数据传输率快、便携性好，是当今倍受业界关注的体系结构。 PXI体系结构是以PCI总线为基础的体系结构，由于其总线吞吐率高、硬件的价格较低被业内人士认为是符合国情的一种体系结构。 虚拟仪器应用程序的开发环境主要有两种=一种是基于传统的文本语言的软件开发环境，常用的有lab windows/cvi、.visual basidc=vc++等：一种是基于图形化语言的软件开发环境，常用的有LabVIEW和hp vee。其中图形化软件开发系统是用工程人员所熟悉的术语和图形化符号代替常规的文本语言编程，界面友好，操作简便，可大大缩短系统开发周期，深受专业人员的青睐。 1.1 课题背景 随着世界经济的发展，工业的迅速扩张，政府和企业家们花在设备上的投入越来越多，这笔巨大的开销，极大地限制了企业的资金，从而制约着企业的发展。而虚拟仪器技术凭借着其开发容易、开发成本低、开发周期短等明显的优点，渐渐地在工业测控领域崭露头角。 它的出现使企业家们看到了降低成本的希望。本设计将就虚拟仪器怎样用在工业测控中进行一番简单的探讨。 1.2 虚拟仪器简介 随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术和现代测量技术的迅速发展，

基于Labview的温度采集系统

基于Labview 的温度采集系统 摘要：随着工业的不断发展，对温度测量的要求越来越高，而且测量范围也越来越广。本设计用LabView 软件在PC 机上编程实现了多点温度采集、动态图形显示、数据存储、报警、数据分析等功能，并重点对基于LabVIEW 的虚拟温度采集系统的设计进行了讨论。 关键词：LabVIEW; 温度采集 0 引言 进入21世纪以来，作为测试技术的一个分支，虚拟仪器的开发和研制在国内得到了飞速的发展。它可以利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果。目前，常用的温度采集系统绝大部分是由集成温度传感器和单片机构成的，设计过程繁琐、调试期长、修改不方便。本文借助LabVlEW 图形化软件开发系统，用软件代替DAQ 数据采集卡设计的这种虚拟温度采集系统，比以前的更易修改且成本低、周期短。 1 设计思想 该系统的功能框图如图所示。 本温度采集系统的设计采用软件代替了DAQ 数据采集卡，使用Demo read voltage 子程序来仿真电压测量，然后把所测得的电压值转换成摄氏或华氏温度读数。 在数据采集过程中，实时地显示数据。当采集的温度值大于设定的高限报警数值时，就会点亮高报警红色灯，同时触发条件结构里的事件发生，使系统发出蜂呜温度采集系统 实 时 温 度 显 示 保存数据 报警设定 数值计算 显示转换

声。当采集过程结束后，在图表上画出数据波形，并算出最大值、最小值和平均值，并自动产生数据文件的头文件，它包括操作者名字和文件名，将采集的数据附在头文件后面，以供查询。 2 子程序设计 2.1 温度计子程序 温度计界面程序如下图所示。在框图程序中设定温度计的标尺范围为0.0到100.0，在前面板窗口中放入竖直开关控制用下选择“温度值单位”，即选择以华氏还是摄氏显示。 2.2 实现步骤 1、点击框图程序窗口的空白处，弹出功能模板，从弹出的菜单中选择所需的对象。本程序用到下面的对象： Multiply（乘法）功能，将读取电压值乘以100.00，以获得华氏温度。 Subtract（减法）功能，从华氏温度中减去32.0，以便转换成摄氏温度。 Divide（除法）功能，把相减的结果除以1.8以转换成摄氏温度。 Select（选择）功能（Comparison子模板）。取决于温标选择开关的值，该功能输出华氏温度（当选择开关为false）或者摄氏温度（选择开关为True）数值。 Demo Read Voltage VI程序（Tutorial子模板）。该程序模拟从DAQ卡的0通道读取电压值，并把所测得的电压值转换成华氏或摄氏读数。 随机数产生功能（Numeric子模板），用于产生随机温度值。 数值常数。用连线工具，点击要连接一个数值常数的对象，并选择Create Constant功能。若要修改常数值，用标签工具双点数值，再写入新的数值。