labview 溫度傳感器：LABVIEW上位機(jī)+STM32內(nèi)部溫度傳感器源程序
1、打開(kāi)電腦的“控制面板” -->“字體”，把“數(shù)碼管字體”文件夾中的兩個(gè)文件，復(fù)制到“字體”中
2、重新打開(kāi)main.vi，就可以在您的字體設(shè)置欄找到NI7SEG字體了
3、本labview采集程序采用了自動(dòng)識(shí)別單片機(jī)串口技術(shù)，用戶不必手動(dòng)選擇串口
4、本程序可以測(cè)量STM32芯片內(nèi)部的溫度。如果您用手按住開(kāi)發(fā)板上的STM32芯片，可以看到labview上顯示的溫度在增加
5、本實(shí)驗(yàn)的采樣率是：10/秒，即labview可以在100ms之內(nèi)處理完一個(gè)數(shù)據(jù)。如果用戶的采樣率加大，請(qǐng)采用labview生產(chǎn)者/消費(fèi)者結(jié)構(gòu)
單片機(jī)源程序如下:
#include "stm32f10x.h"
#include
RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); //配置AHB(HCLK)時(shí)鐘等于==SYSCLK
RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1); //配置APB2(PCLK2)鐘==AHB時(shí)鐘
RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2); //配置APB1(PCLK1)鐘==AHB1/2時(shí)鐘
RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9); //配置PLL時(shí)鐘==外部高速晶體時(shí)鐘 * 9=72MHz
RCC_PLLCmd(ENABLE); //使能PLL時(shí)鐘
while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY)==RESET) //等待PLL時(shí)鐘就緒
{
}
RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK); //配置系統(tǒng)時(shí)鐘=PLL時(shí)鐘
while(RCC_GetSYSCLKSource() !=0x08) //檢查PLL時(shí)鐘是否作為系統(tǒng)時(shí)鐘
{
}
}
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOF | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //允許GPIOB、GPIOF、AFIO時(shí)鐘
}
static void ADC_Configuration(void)
{
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //72M/6=12,ADC最大時(shí)間不能超過(guò)14M
ADC_InitStructure.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent; //ADC1工作模式:獨(dú)立模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode=DISABLE; //單通道模式
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode=DISABLE; //單次轉(zhuǎn)換
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None; //轉(zhuǎn)換由軟件而不是外部觸發(fā)啟動(dòng)
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right; //ADC1數(shù)據(jù)右對(duì)齊
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel=1; //順序進(jìn)行規(guī)則轉(zhuǎn)換的ADC通道的數(shù)目
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); //根據(jù)ADC_InitStruct中指定的參數(shù)，初始化外設(shè)ADC1的寄存器
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_16, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5); //ADC1,ADC通道16,規(guī)則采樣順序值為1,采樣時(shí)間為55.5周期
ADC_TempSensorVrefintCmd(ENABLE); //ADC內(nèi)置溫度傳感器使能（要使用片內(nèi)溫度傳感器，切記要開(kāi)啟它）
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1
ADC_ResetCalibration(ADC1); //重置ADC1的校準(zhǔn)寄存器
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); //獲取ADC1重置校準(zhǔn)寄存器的狀態(tài),設(shè)置狀態(tài)則等待
ADC_StartCalibration(ADC1); //開(kāi)始ADC1的校準(zhǔn)狀態(tài)
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); //等待校準(zhǔn)完成
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //使能ADC1的軟件轉(zhuǎn)換啟動(dòng)功能
}
void NVIC_Configuration(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_SetVectorTable(NVIC_VectTab_FLASH, 0x0);
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
//配置TIM2中斷
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
void USART3_Configuration(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
USART_InitStructure.USART_BaudRate=;
USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;
USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;
USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
USART_Init(USART3, &USART_InitStructure);
USART_ITConfig(USART3, USART_IT_RXNE, ENABLE);
USART_Cmd(USART3, ENABLE);
USART_ClearFlag(USART3, USART_FLAG_TC); // 清標(biāo)志
}
void GPIO_Configuration(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定義GPIO初始化結(jié)構(gòu)體
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);
}
void Timer2_Configuration(void)
{
TIM_TimebaseInitTypeDef TIM_TimebaseStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //打開(kāi)TIM2定時(shí)器的時(shí)鐘
TIM_DeInit(TIM2); //TIMx寄存器重設(shè)為缺省值
TIM_TimebaseStructure.TIM_Period=781; //自動(dòng)重裝載寄存器周期的值
TIM_TimebaseStructure.TIM_Prescaler=36 - 1; //TIMx 時(shí)鐘頻率除數(shù)的預(yù)分頻值
TIM_TimebaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; //采樣分頻
TIM_TimebaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上計(jì)數(shù)模式
TIM_TimebaseInit(TIM2, &TIM_TimebaseStructure);
TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE); //允許自動(dòng)重裝載寄存器（ARR）
TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE); //允許TIM2溢出中斷
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //開(kāi)啟時(shí)鐘
}
void Uart3_PutChar(u8 ch)
{
GPIO_SetBits(GPIOF, GPIO_Pin_10);
GPIO_SetBits(GPIOF, GPIO_Pin_11);
USART_SendData(USART3, (u8) ch);
while (USART_GetFlagStatus(USART3, USART_FLAG_TC)==RESET); //注意此句與RS232不同
//注意：因?yàn)镽S485的半雙工方式，在RS485發(fā)送數(shù)據(jù)完畢后，需要把RS485設(shè)置在接收狀態(tài)，否則收不到主機(jī)的數(shù)據(jù)
GPIO_ResetBits(GPIOF, GPIO_Pin_11);
GPIO_ResetBits(GPIOF, GPIO_Pin_10);
}
void USART3_IRQHandler(void) //在中斷服務(wù)程序中，由于主機(jī)響應(yīng)中斷時(shí)并不知道是哪個(gè)中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求，因此必須在中斷服務(wù)程序中對(duì)中斷源進(jìn)行判別，然后分別進(jìn)行處理。當(dāng)然，如果只涉及到一個(gè)中斷請(qǐng)求，是不用做上述判別的。但是無(wú)論什么情況，做上述判別是個(gè)好習(xí)慣
{
GPIO_ResetBits(GPIOF, GPIO_Pin_11);
GPIO_ResetBits(GPIOF, GPIO_Pin_10);
if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) !=RESET) //若接收數(shù)據(jù)寄存器滿
{
comm=USART_ReceiveData(USART3); //此語(yǔ)句作用：將USART_DR寄存器的內(nèi)容傳到comm里。另外,在單緩沖器模式下，軟件讀USART_DR寄存器則完成對(duì)RXNE位清除。[注意]在多緩沖器模式下，必須通過(guò)軟件清零"傳輸完成標(biāo)志"DMA1_FLAG_TCx(即：令DMA_IFCR的位CTCIFx=1)，否則將會(huì)無(wú)法跳出中斷服務(wù)程序，出現(xiàn)一次中斷請(qǐng)求無(wú)數(shù)次響應(yīng)的后果
if(comm==0x63) //上位機(jī)自動(dòng)查找采集器是否在線
{
comm=0;
Uart3_PutChar(0x63); //發(fā)送CP的ASCII碼
Uart3_PutChar(0x70);
}
}
}
void TIM2_IRQHandler(void)
{
if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)!=RESET)
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update); //清除中斷標(biāo)志
gototime=1;
}
}
int main(void)
{
u16 i;
RCC_Configuration();
ADC_Configuration(); //配置PC0 為ADC1_IN10
GPIO_Configuration();
NVIC_Configuration();
USART3_Configuration();
Timer2_Configuration();
GPIO_ResetBits(GPIOF, GPIO_Pin_11);
GPIO_ResetBits(GPIOF, GPIO_Pin_10);
while(1)
{
if (comm==0x7a) //單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)給PC機(jī)
{
for(i=0;i < 256;i++) //根據(jù)過(guò)采樣技術(shù)，每提高一位AD分辨率，需要增加4倍的采樣率；從12位AD分辨率增加到16位AD分辨率，即增加4位，所以需要增加256倍的采樣率
{
gototime=0;
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //開(kāi)啟時(shí)鐘
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //軟件啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC )); //等待轉(zhuǎn)換結(jié)束
ad=0;
ad=ADC_GetConversionValue(ADC1); //讀取ADC值
tempu32 +=ad; //累加
while(gototime==0); //延時(shí)：390.5us。采樣率：10/秒
TIM_Cmd(TIM2, DISABLE); //關(guān)閉時(shí)鐘
}
//以下數(shù)據(jù)處理和發(fā)送會(huì)占用一定的時(shí)間，如果我們不采用過(guò)采樣技術(shù)，可以把以下代碼放在TIM2定時(shí)之內(nèi)處理
ad=tempu32 >> 4; //16位分辨率,累加值右移4位
ah=ad >> 8; //高8位
al=ad & 0xff; //低8位
Uart3_PutChar(ah);
Uart3_PutChar(al);
tempu32=0;
}
}
}
復(fù)制代碼
所有資料51hei提供下載:
LabVIEW-NTCthermistor-temperature (1).rar
(490.51 KB, 下載次數(shù): 124)
2019-7-17 19:56 上傳
點(diǎn)擊文件名下載附件
labview 溫度傳感器：labview中DAQ采集多個(gè)數(shù)據(jù)通道（溫度傳感器）（TTL信號(hào)的曲軸位置傳感器）總結(jié)
文章目錄
前言一、面對(duì)的問(wèn)題篇二、問(wèn)題解決篇三、后續(xù)工作總結(jié)
前言
我研一的項(xiàng)目利用labview軟件和NI數(shù)據(jù)采集卡采集發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器的信號(hào)然后進(jìn)行采集，發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器是有很多種的，所以難以避免的需要采集多個(gè)通道的傳感器信號(hào)。
一、面對(duì)的問(wèn)題篇
前篇已經(jīng)寫(xiě)道我已經(jīng)將溫度傳感器的信號(hào)采集出來(lái)，也可以將其數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)處理，由電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟戎怠５窍胍杉鄠€(gè)通道的信號(hào)，加上TTL信號(hào)的曲軸位置傳感器，我模仿溫度傳感器采集的程序另加了一個(gè)DAQ助手進(jìn)行采集。也就是如圖所示的程序：
但是這個(gè)程序不能正常顯示，此時(shí)我面對(duì)的問(wèn)題有：
1、波形圖無(wú)法顯示可觀察的波形，更無(wú)法對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算。
2、我不清楚程序里是不是可以使用多個(gè)DAQ助手，用了能顯示么？有干擾么？能同時(shí)工作么？
3、若是用一個(gè)DAQ助手，可以明顯的知道一個(gè)波形圖表里面會(huì)有兩個(gè)波形，我們?nèi)绾螌蓚€(gè)波形分離出來(lái)，將其進(jìn)行分別處理？
二、問(wèn)題解決篇
對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題：波形圖表無(wú)法顯示可以觀察的波形，是因?yàn)閿?shù)據(jù)采集的過(guò)快過(guò)多，可以在程序里加一個(gè)等待函數(shù)，就可以將其正常顯示。
對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題：多個(gè)DAQ助手在一個(gè)程序里是不能正常工作的，在與老師的交流后，明白數(shù)據(jù)采集卡其實(shí)是以一個(gè)循環(huán)進(jìn)行采集的，當(dāng)采集完第一個(gè)通道的信號(hào)后會(huì)采集第二個(gè)通道的信號(hào)，所以一個(gè)DAQ助手會(huì)占據(jù)每一個(gè)通道，也就是說(shuō)第二個(gè)DAQ助手的通道被占領(lǐng)無(wú)法采集數(shù)據(jù)。所以只能選擇一個(gè)DAQ助手采集多個(gè)通道，現(xiàn)在的問(wèn)題應(yīng)該轉(zhuǎn)向采集多個(gè)通道后如何將信號(hào)多個(gè)通道分開(kāi)，也就是我們將面對(duì)第三個(gè)問(wèn)題。
對(duì)于第三個(gè)問(wèn)題：我一開(kāi)始的解決方案是采集到一個(gè)波形圖表里，然后右鍵將其信號(hào)進(jìn)行分開(kāi)顯示，即如下圖的操作：
但是不可以，在將其屬性節(jié)點(diǎn)作為值轉(zhuǎn)換時(shí)，它是兩個(gè)波形的值，無(wú)法單獨(dú)進(jìn)行信號(hào)處理。
所以采用了信號(hào)拆分的函數(shù)，在其數(shù)據(jù)輸出時(shí)就將信號(hào)進(jìn)行分為N個(gè)所需的通道，基本成功，完整程序如下圖：
現(xiàn)在的信號(hào)采集基本程序思路已經(jīng)有了，接下來(lái)就是信號(hào)處理。
三、后續(xù)工作
信號(hào)處理主要是TTL信號(hào)的曲軸位置傳感器的信號(hào)，老板想要通過(guò)該傳感器的信號(hào)處理得到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和加速度物理值，這里可以由波形的橫坐標(biāo)時(shí)間和曲軸的齒數(shù)（60-2）計(jì)算平均速度，然后一段時(shí)間分隔開(kāi)來(lái)可以計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的加速度，后續(xù)程序做出來(lái)后再寫(xiě)。
總結(jié)
每次做完項(xiàng)目后就會(huì)感覺(jué)自己做的東西很簡(jiǎn)單。這次的經(jīng)驗(yàn)是可以按需去寫(xiě)，先寫(xiě)下自己的需要，然后一點(diǎn)點(diǎn)的去解決需要，可能會(huì)更快速一點(diǎn)！
labview 溫度傳感器：LabVIEW監(jiān)控溫度傳感器
本帖最后由 Alan_Green 于 2019-4-30 22:29 編輯
這里涉及 dht11 數(shù)字溫度濕度傳感器模塊、TM1637數(shù)碼顯示模塊、LabVIEW。
功能：定時(shí)采集溫度，把溫度顯示在數(shù)碼管上，并通過(guò)串口發(fā)送給LABVIEW，記錄成EXCEL表格。
這是幾個(gè)月前整的東西吧，當(dāng)時(shí)剛買到R3的板子和模塊，在貼吧里找的庫(kù)和代碼，東拼西湊改過(guò)來(lái)的，（記得改過(guò)顯示模塊的庫(kù)文件，增加了數(shù)組。。。。只是為了使用方便）這兩個(gè)模塊的庫(kù)很好找。這里主要是把LabVIEW連接起來(lái)了，其實(shí)LabVIEW也是用自帶的串口通信例程改過(guò)來(lái)，自己在循環(huán)里添加了程序，把串口收到的數(shù)據(jù)處理成表格保存。
[mw_shl_code=arduino,true]
//
//
#include
pinMode(LED,OUTPUT);
Serial.begin(9600);
//
cli(); // disable global interrupts
TCCR1A=0; // set entire TCCR1A register to 0
TCCR1B=0; // same for TCCR1B
OCR1A=; // set compare match register to desired timer count:
TCCR1B |=(1 << WGM12); // turn on CTC mode:
TCCR1B |=(1 << CS10); // Set CS10 and CS12 bits for 1024 prescaler:
TCCR1B |=(1 << CS12);
TIMSK1 |=(1 << OCIE1A); // enable timer compare interrupt:
sei(); // enable global interrupts:
}
void loop()
{
if(okstage==1){
DHT11.read(DHT11PIN); //讀溫濕度傳感器數(shù)據(jù)存入相應(yīng)數(shù)組
count(); //把溫濕度轉(zhuǎn)換存入顯示數(shù)組
displayLED(); //顯示顯示數(shù)組
send_labview();
// bringled(); //翻轉(zhuǎn)LED
okstage=0;
}
Serial.println();
delay(200);
}
//
void displayLED()
{
for(int i=0;i<4;i++)
{
tm1637.display(i,ListDisp); //What the F***? 這里是ListDisplay 【i】,為什么顯示不出來(lái)？
}
}
//
void count()
{
ListDisp[0]=DHT11.temperature / 10;
ListDisp[1]=DHT11.temperature % 10;
// ListDisp[2]=DHT11.humidity / 10;
// ListDisp[3]=DHT11.humidity % 10;
ListDisp[2]=DHT11.temperature_4;
}
//
void bringled()
{
if(ledstage==LOW) ledstage=HIGH;
else ledstage=LOW;
digitalWrite(LED,ledstage);
}
//
void send_labview(){
Serial.write(DHT11.humidity);
Serial.write(DHT11.humidity_1);
Serial.write(DHT11.temperature);
Serial.write(DHT11.temperature_4);
Serial.write(DHT11.jiaoyan);
Serial.println();
}
//
ISR(TIMER1_COMPA_vect)
{
seconds++;
if (seconds==1)
{
seconds=0;
okstage=1;
// readMySensor(); //定時(shí)訪問(wèn)傳感器或者其他子程序
}
}[/mw_shl_code]
LABVIEW部分框圖.png
(85.38 KB, 下載次數(shù): 59)
下載附件
2019-4-30 21:56 上傳
LABVIEW框圖
LABVIEW前面板.png
(84.11 KB, 下載次數(shù): 38)
下載附件
2019-4-30 21:56 上傳
LABVIEW前面板
串口數(shù)據(jù).png
(17.23 KB, 下載次數(shù): 26)
下載附件
2019-4-30 22:06 上傳
串口數(shù)據(jù)
實(shí)物圖.jpg
(194.73 KB, 下載次數(shù): 26)
下載附件
2019-4-30 22:12 上傳
表格內(nèi)容.png
(98.7 KB, 下載次數(shù): 24)
下載附件
2019-4-30 22:18 上傳
不能上傳表格，只能截圖了。
labview 溫度傳感器：我想用LabViEW做個(gè)東西，具體是這樣的： 溫度傳感器測(cè)溫度實(shí)時(shí)以波形顯示在面板里，問(wèn)用labVIEW要怎么設(shè)計(jì)？
傳統(tǒng)的溫度測(cè)量?jī)x器，其功能及規(guī)格是單一固定的，用戶無(wú)法根據(jù)自己的需要改變。NI公司提出的虛擬儀器概念，徹底打破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義、用戶無(wú)法改變的模式，使測(cè)控儀器發(fā)生了巨大變革。LabVIEW是NI公司開(kāi)發(fā)的一種虛擬儀器平臺(tái)，而目前利用LabVIEW進(jìn)行的開(kāi)發(fā)通常都是建立在LabVIEW所支持的價(jià)格昂貴的數(shù)據(jù)采集板卡之上的。為解決這一問(wèn)題，本系統(tǒng)采用低功耗單片機(jī)P89LV51RD2和低功耗溫度傳感器TMPll2組成溫度采集節(jié)點(diǎn)，并通過(guò)無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)與上位機(jī)的遠(yuǎn)程通信，不僅取代了價(jià)格昂貴的數(shù)據(jù)采集卡，大大降低了系統(tǒng)成本，而且實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。同時(shí)，溫度采集節(jié)點(diǎn)的低功耗特性，降低了ZigBee組網(wǎng)時(shí)對(duì)電源的要求，便于進(jìn)行組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。
1 系統(tǒng)的組成及工作原理
圖1給出了系統(tǒng)組成框圖，該溫度測(cè)控系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、溫度測(cè)量電路、溫度控制電路以及無(wú)線通信電路組成。TMPll2溫度傳感器進(jìn)行溫度采集，將溫度數(shù)字量傳送給P89LV51RD2后，通過(guò)數(shù)碼管LED電路進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度顯示。同時(shí)，P89LV51RD2將溫度數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信模塊SZ05發(fā)送給遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，運(yùn)行于PC機(jī)上的LabVIEW控制平臺(tái)對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、溫度報(bào)警及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。另外，控制平臺(tái)采樣輸入信號(hào)，利用LabVIEW中的PID控制器進(jìn)行PID控制，將控制量通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)輸出控制量實(shí)現(xiàn)溫度控制。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1 溫度測(cè)量顯示電路
本系統(tǒng)采用TI公司于2009年6月推出的高精度低功耗數(shù)字溫度傳感器TMPll2來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。該傳器具有如下特點(diǎn)：
◆測(cè)溫范圍為-40～125℃；
◆0～65℃溫度范同內(nèi)精度達(dá)O．5℃，-40～125℃范圍內(nèi)精度達(dá)1℃；
◆12位分辨率，測(cè)量值的讀取精度達(dá)到0．0625℃；
◆正常操作模式的最大靜態(tài)電流為10μA，關(guān)機(jī)模式則為1μA；
◆電源范圍1．4～3．6 V；
◆SMBus／兩線式串行接口，總線上最多可連接4個(gè)該傳感器。
從功耗、精度、接口等方面綜合考慮，采用P89LV51RD2與TMPll2組成溫度測(cè)量節(jié)點(diǎn)。雖然P89LV51RD2單片機(jī)沒(méi)有專用的I2C總線接口，但可以使用軟件模擬I2C總線，來(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與TMPll2的通信。利用單片機(jī)的I／O口P1．0和P1．1分別模擬I2C總線的SDA和SCL信號(hào)，故只需將單片機(jī)的P1．O和P1．1引腳分別與TMPll2的SDA和SCL引腳相連(注意需要上拉)。P89LV51RD2通過(guò)I2C總線讀取溫度數(shù)據(jù)后，由5個(gè)數(shù)碼管顯示溫度值，包括百位(或符號(hào)位)、十位、個(gè)位與2個(gè)小數(shù)位。
2．2 溫度控制電路
溫度控制電路如圖2所示，它主要由NPN型晶體管Q1、TLP521-1型光電耦合器U1和大功率NMOS管Q2組成。上位機(jī)程序控制系統(tǒng)將檢測(cè)溫度值與系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行比較，按照PID控制算法進(jìn)行運(yùn)算，從單片機(jī)的P1．2口輸出占空比可調(diào)的PWM信號(hào)，經(jīng)晶體管Q1驅(qū)動(dòng)后，控制光電耦合器U1的通斷，繼而控制NMOS管Q2(IRF840A)的通斷時(shí)間，從而控制加熱對(duì)象——大功率電阻R的加熱時(shí)間，使其達(dá)到設(shè)定的溫度值。為方便實(shí)驗(yàn)，采用的R為大功率線繞電阻，額定功率10W，額定電阻10Ω，采用+12V直流電源供電。由于流過(guò)加熱電阻R的電流較大，故為R供電的+12V直流電源必須與為其他模擬器件供電的+12V直流電源分開(kāi)。
2．3 無(wú)線通信電路
無(wú)線通信電路采用上海順舟網(wǎng)絡(luò)科技有限公司的SZO5系列ZigBee無(wú)線數(shù)據(jù)通信模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。該模塊提供RS232、RS485和TTL三種接口標(biāo)準(zhǔn)，傳輸距離可達(dá)100～2 000m。為了提高開(kāi)發(fā)效率，采用該模塊的RS232接口，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的串行無(wú)線通信，使得軟件編程變得簡(jiǎn)單。若系統(tǒng)對(duì)距離并無(wú)要求，只需使用1根串口線便能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通信，而不必更改軟件設(shè)計(jì)，通用性強(qiáng)，適合各種應(yīng)用場(chǎng)合。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3．1 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
上位機(jī)軟件采用LabVIEW圖形化編程語(yǔ)言來(lái)完成控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)。LabVIEW提供了一個(gè)非常簡(jiǎn)潔直觀的圖形化編程環(huán)境，設(shè)計(jì)者可以輕松組建測(cè)量系統(tǒng)，構(gòu)造友好美觀的操作界面，無(wú)需編寫(xiě)繁瑣的計(jì)算機(jī)程序代碼，大大簡(jiǎn)化了程序設(shè)計(jì)，提高開(kāi)發(fā)效率。
圖3給出了上位機(jī)LabVIEW控制平臺(tái)的溫度監(jiān)控界面(正在進(jìn)行溫度采集顯示時(shí)的界面)。采用模塊化設(shè)計(jì)思想，該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集與顯示、數(shù)據(jù)處理與報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及PID控制等模塊組成。用戶通過(guò)鼠標(biāo)在界面上操作，便可實(shí)現(xiàn)溫度的采集、顯示、處理、報(bào)警、保存及控制等功能。
(1)數(shù)據(jù)采集與顯示模塊
數(shù)據(jù)采集與顯示模塊主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)串口及無(wú)線通信模塊接收單片機(jī)發(fā)送來(lái)的溫度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。為了保證計(jì)算機(jī)與單片機(jī)的順利通信，首先應(yīng)進(jìn)行串口初始化，如設(shè)置串口號(hào)COMl、波特率9600、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)及流控制。程序運(yùn)行時(shí)，單擊“開(kāi)始采集”按鈕，系統(tǒng)便能接收到單片機(jī)發(fā)送來(lái)的溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)溫度儀表控件顯示當(dāng)前采集到的溫度值。此外，數(shù)據(jù)采集模塊所接收到的是一組離散的溫度信號(hào)值，通過(guò)波形圖表顯示控件進(jìn)行逐點(diǎn)顯示并連線，可繪制出溫度趨勢(shì)曲線，拖動(dòng)曲線圖右下方的滑塊，并可查看歷史溫度曲線。
(2)數(shù)據(jù)處理與報(bào)警模塊
數(shù)據(jù)處理主要實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)。單擊系統(tǒng)界面上的“創(chuàng)建直方圖”按鈕，系統(tǒng)便執(zhí)行相應(yīng)程序?qū)囟葦?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在波形圖控件中顯示溫度直方圖，便于用戶進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
溫度報(bào)警模塊主要實(shí)現(xiàn)高溫報(bào)警和低溫報(bào)警。用戶在系統(tǒng)界面中設(shè)置溫度上下限值，當(dāng)實(shí)際溫度大于溫度上限或小于溫度下限時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)指示燈給出高溫報(bào)警(紅燈亮)或低溫報(bào)警(黃燈亮)，提示用戶溫度超限，以確保人員及設(shè)備安全。
(3)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊主要實(shí)現(xiàn)將采集到的溫度數(shù)據(jù)保存至Excel表格，方便用戶日后調(diào)出歷史溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行查閱分析。首先利用“數(shù)組大小”VI獲取采集到的溫度數(shù)組的大小，并判斷其能否被10整除，若能整除，執(zhí)行“條件結(jié)構(gòu)”的“真”分支程序，將采集時(shí)間及10個(gè)溫度數(shù)據(jù)寫(xiě)入電子表格文件后換行，然后再進(jìn)行條件判斷。這樣，溫度數(shù)據(jù)便以10個(gè)為l行記錄到電子表格文件中，同時(shí)每一行的開(kāi)頭均記錄下了采集本組數(shù)據(jù)的日期與時(shí)間。
另外，利用“方法節(jié)點(diǎn)”和“寫(xiě)入JPEG文件”VI可將溫度曲線以JPEG格式存儲(chǔ)。用戶單擊“保存溫度曲線”按鈕，系統(tǒng)彈出保存對(duì)話框，提示用戶將溫度曲線保存為JPEG圖片。
(4)PID控制模塊
LabVIEW提供了功能強(qiáng)大的PID控制器，使用戶避免了繁瑣的PID算法的編寫(xiě)，提高開(kāi)發(fā)效率。進(jìn)行PID控制時(shí)，首先將溫度信號(hào)輸入至PID控制器，并輸入溫度設(shè)定值和PID增益，包括比例系數(shù)Kc、積分時(shí)間常數(shù)Ti及微分時(shí)間常數(shù)Td。單擊“PID控制”按鈕，程序按照PID算法對(duì)溫度進(jìn)行控制，使溫度逼近設(shè)定值。
3．2 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
P89LV5lRD2單片機(jī)程序采用C語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)。P89LV51RD2內(nèi)部提供了3個(gè)16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器以及1個(gè)全雙工串行通信口，滿足本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)要求。圖4給出了單片機(jī)控制程序流程。
在系統(tǒng)初始化時(shí)，設(shè)置8位串行口模式1，以及單片機(jī)的定時(shí)器T2工作在波特率發(fā)生器模式，產(chǎn)生串行通信所需的波特率。再令單片機(jī)的定時(shí)器T0工作在定時(shí)器模式，用于產(chǎn)生指定的控制周期。在TO的中斷程序中，首先將采集到的溫度數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)送給上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，然后上位機(jī)利用LabVIEW中的PID控制器，確定系統(tǒng)輸出控制量的大小并發(fā)送回單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)控制量輸出PWM信號(hào)，驅(qū)動(dòng)控制電路對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行溫度控制。
結(jié)語(yǔ)
本文設(shè)計(jì)的溫度測(cè)控系統(tǒng)以低功耗的單片機(jī)系統(tǒng)為采集模塊，代替了價(jià)格昂貴的數(shù)據(jù)采集板卡，成本低，并以LabVIEW開(kāi)發(fā)的軟件平臺(tái)進(jìn)行溫度處理與控制，與傳統(tǒng)儀器相比，具有界面友好、易于操作及擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明，本系統(tǒng)可以作為教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的一部分，嵌入到虛擬儀器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，供學(xué)生學(xué)習(xí)LabVIEW編程以及虛擬儀器與單片機(jī)的通信。另外，可以將多個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行組網(wǎng)，形成一個(gè)分布式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度測(cè)量與控制，具有良好的應(yīng)用前景。（單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng) 作者：潘曉燁，胡仁杰 東南大學(xué)）
這樣例子在LabVIEW中就有，如果你是用NI的溫度測(cè)量專用轉(zhuǎn)換器，就更簡(jiǎn)單了。
如果用其它的AD卡，需要有LabVIEW驅(qū)動(dòng)。
溫度傳感器一般說(shuō)噪聲不大，可以直接通過(guò)AD卡采集，另外就是有噪聲也可以通過(guò)軟件濾波處理。
a/d卡太昂貴了
溫度傳感器-----單片機(jī)-----串口------pc
溫度傳感器-----單片機(jī)-----串口------pc
LabVIEW是一種程序開(kāi)發(fā)環(huán)境，由美國(guó)國(guó)家儀器（NI）公司研制開(kāi)發(fā)，類似于C和BASIC開(kāi)發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言都是采用基于文本的語(yǔ)言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語(yǔ)言G編寫(xiě)程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。 LabVIEW軟件是NI設(shè)計(jì)平臺(tái)的核心，也是開(kāi)發(fā)測(cè)量或控制系統(tǒng)的理想選擇。 LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境集成了工程師和科學(xué)家快速構(gòu)建各種應(yīng)用所需的所有工具，旨在幫助工程師和科學(xué)家解決問(wèn)題、提高生產(chǎn)力和不斷創(chuàng)新。
