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_______
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指导老师:_____
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设计时间:__________ _
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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
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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
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一 概述
1.1 研究背景
1.1.1 温度的研究背景
传统靠人工控制的温度、湿度、液位等信号的测压﹑力控系统,外围电路比较复
杂,测量精度较低,分辨力不高,需进行温度校准(非线性校准、温度补偿、传感器标
定等);且它们的体积较大、使用不够方便,更重要的是参数的设定需要有其它仪表的
参与,外界设备多,成本高,因而越来越适应不了社会的要求。在对多类型、多通道
信号同时进行检测和控制中,传统的测控系统能力有限。如何将计算机与各种设施、
设备结合,简化人工操作并实现自动控制,满足社会的需求,成为一个很迫切的问题。
温度检测是现代检测技术的重要组成部分,在保证产品质量、节约能源和安全生产等
方面起着关键的作用。由单片集成电路构成的温度传感器的种类越来越多,测量的精
度越来越高,响应时间越来越短,因其使用方便、无需变换电路等特点已经得到了广
泛的应用。随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高,各种方便于
生产的自动控制系统开始进入了人们的生活,以单片机为核心的温度采集系统就是其
中之一。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。它实用性强,功能齐
全,技术先进,使人们相信这是科技进步的成果。温度是工业控制中主要的被控参数
之一,特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中,具有举足重轻的作
用。随着电子技术和微型计算机的迅速发展,微机测量和控制技术得到了迅速的发展
和广泛的应用。单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点,应用在温度测量
与控制方面,控制简单方便,测量范围广,精度较高。
1.1.2 LABVIEW 的发展
上世纪 80 年代早期,计算机接口变得越来越精细,软件设计的虚拟器界面也越来
越友好,苹果公司的 Macintosh 开发了 G 语言,这些为功能强大的专业虚拟仪器软件
的出现提供了必要基础。不久,NI 为基于计算机的测量和自动化开发出了 LABVIEW 软
件包。
LABVIEW 的功能不断丰富和强大。LABVIEW 用来进来数据采集和控制、数据分析和
数据表达,使工程师和科学家能充分利用 PC 的功能,快速简便地完成自己的工作。经
过多年的不断充实,LABVIEW 成为丰富、强大的实用工具软件包,内部配有 GPIB、VXI、
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串口和插入式 DAQ 板的库函数以及全球几百家厂商的仪器驱动程序。围绕这些核心软
件还陆续开发出多种附件。
工业发达国家已经将虚拟仪器技术广泛应用于航天、通讯、生物医学、地球物理、
电子、机械等各个领域,进行工程技术和科学研究,国内对于虚拟仪器的研究与工程
也取得了很多成就,在产品性能测试、设备故障诊断、生产过程控制中得到普遍应用。
1.2 研究的意义
生活的需要,方便了生产中对温度的控制,有效的提高了生产质量。外围电路比
较简单杂,测量精度较高,分辨力高,使用方便。温度检测是现代检测技术的重要组
成部分,在保证产品质量、节约能源和安全生产等方面起着关键的作用。本次毕业设
计正是为了完成温度采集而设计的,而且采用了温度传感器 LM35,可以说与人们的日
常生活是息息相关的,具有很大的现实意义。
二 设计的任务以及要求
本设计是基于 labview 的温度监测系统,采用一个随机取值,能用波形显示器显示
温度曲线,能实时显示温度,在一定时间内能统计最大值最小值以及平均值,温度达
到上限温度或者下限温度时能报警。
三 系统设计
3.1 系统设计方案
3.1.1 结构框图
结构主要四个部分,为数据采集、波形显示、数据显示和警报
结构框图如下:
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3.1.2 系统工作原理
本次设计是简易的温度采集,思路是“采集-显示-统计-报警”,由一个随机选作
为温度的产生,由波形图示显示温度的变化,统计最大值最小值以及平均值,设定上
限下限值,用两个比较器件比较,超出设定值时报警。
3.2 单元设计模块
3.2.1 单元模块的设计
1)温度产生
温度的产生由一个随机数产生数据和 100 叉乘。
2)温度显示
温度显示有三个器件:波形显示、温度计、温度显示。
3)上下限报警
由两个比较器来比较实时温度,大于 90 度或者小于 20 度时报警。
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4)数据统计
数据统计由信号收集器、统计器件以及相关数值显示
5)时间延迟
为了更好的观察温度变化,增加了时间延迟器
6)while 循环结构
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3.2.2 单元模块的链接
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