基于labview的溫度控制器的設(shè)計(jì)

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1、基于LabView的溫度控制器的設(shè)計(jì)背景隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)計(jì)術(shù)、儀器技術(shù)和通信技術(shù)等在各個(gè)領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的電子測量儀器由于其功能單一、體積龐大，已經(jīng)很難滿足實(shí)際測量工作中的需求，由此在80年代末期虛擬儀器技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有功能更豐富、處理速度更快、可充性更好的優(yōu)點(diǎn)。作為計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代儀器技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)了在傳統(tǒng)測試?yán)碚摵蜏y量方法上的革命性突破。LabView由面板、流程方框圖、圖標(biāo)/連接器組成。其中，面板是用戶界面，流程方框圖是虛擬儀器源代碼，圖

2、標(biāo)/連接器是調(diào)用接口。流程方框圖包括輸入/輸出（I/O）部件、計(jì)算部件和子虛擬儀器部件，它們用圖標(biāo)和數(shù)據(jù)流的連線表示。這里利用LabVIEW作為語言開發(fā)平臺(tái)．設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件．并利用計(jì)算機(jī)串口與下位機(jī)串行通訊，實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)測量與控制。虛擬儀器包括硬件和軟件兩個(gè)基本要素。其中，硬件的功能是獲取被測試的物理信號(hào)，提供信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ馈Ｔ诒驹O(shè)計(jì)中，所需要模擬的是溫度信號(hào)，溫度信號(hào)主要由電壓信號(hào)提供。另外，虛擬儀器的硬件技術(shù)以GPIB、PXI等先進(jìn)的計(jì)算機(jī)接口總線的發(fā)展為發(fā)展標(biāo)志。GPIB、PXI接口是早期比較流

3、行的接口，隨著虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在使用比較廣泛的接口是DAQ、PXI和LXI。本次設(shè)計(jì)中用到的就是DAQ儀器。儀器上需要我們了解運(yùn)用的，是位于儀器上左上角的電位器。調(diào)節(jié)電位器時(shí)，電壓信號(hào)也會(huì)在一定范圍內(nèi)浮動(dòng)，這對(duì)我們的設(shè)計(jì)起到一定的作用?；贚abView的溫度控制器的設(shè)計(jì)，首先由集成溫度傳感器AD590產(chǎn)生的溫度-電壓信號(hào)輸入到采集卡AI端，其次，由于本次課設(shè)只是運(yùn)用有電壓值模擬一個(gè)溫度值，就在采集卡的輸入端送給LabView一個(gè)5V的電壓，通過傳輸?shù)杰浖娐分?，加以處理再進(jìn)行應(yīng)用。最后，通過前

4、面板和程序框圖的設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)要求。I基于LabView的溫度控制器的設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)思路1.1數(shù)據(jù)的采集我們的設(shè)計(jì)題目即為溫度控制，需要對(duì)溫度值進(jìn)行設(shè)定、測量和顯示，所以首先我們應(yīng)該從對(duì)溫度值的采集入手，即數(shù)據(jù)的采集。1.1.1傳感器傳感器就是內(nèi)部程序跟外界溝通的門戶,負(fù)責(zé)把外界的各種物理信息,如光、壓力、溫度、聲音等物理信號(hào)變成電信號(hào)。在實(shí)際的溫度測量中,我們的目的是將溫度變化轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)變化,這就需要用到一種溫度傳感器。在本次設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)用到的是電壓信號(hào)模擬出的溫度值,所以傳感器部分在設(shè)計(jì)中沒

5、有得到具體體現(xiàn),但這部分是設(shè)計(jì)中必需要考慮的。通過考慮到從傳感器出來的信號(hào)要經(jīng)過放大、隔離、濾波等，如果這樣去設(shè)計(jì)的話會(huì)很麻煩，在設(shè)計(jì)中我就選用了一款集成溫度傳感器AD590，因?yàn)榧蓽囟葌鞲衅鞅旧砭桶朔糯?、隔離、濾波等功能，在設(shè)計(jì)過程中不用那么繁瑣。所以在此基礎(chǔ)上，我們只需將傳感器的功能理解即可。1.1.2數(shù)據(jù)采集卡在了解了傳感器的功能后，我們需要知道的是如何將數(shù)據(jù)從傳感器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，這個(gè)媒介即為在設(shè)計(jì)中起到樞紐作用的——數(shù)據(jù)采集卡。從傳感器出來的信號(hào)接到數(shù)據(jù)采集卡的輸入端，然后再通過數(shù)據(jù)采

6、集卡的A/D通道連接至計(jì)算機(jī)中去。數(shù)據(jù)采集卡接收到的是一個(gè)模擬電壓量，但是經(jīng)過它的A/D通道后，計(jì)算機(jī)接收到的就是一個(gè)數(shù)字量，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后，我們就可以方便地對(duì)它進(jìn)行控制了。-15-基于LabView的溫度控制器的設(shè)計(jì)1.2軟件功能的實(shí)現(xiàn)軟件功能即為本次設(shè)計(jì)的核心，要達(dá)到設(shè)計(jì)要求，主要看的就是此階段的設(shè)計(jì)。我們通過對(duì)前面的介紹，了解到一個(gè)VI程序由前面板和程序框圖組成。又有上學(xué)期對(duì)虛擬儀器的學(xué)習(xí)，我也知道，在考慮構(gòu)建軟件系統(tǒng)時(shí)，第一步即要由前面板入手，進(jìn)行大體布局，理清思路，然后再創(chuàng)建程序視圖，進(jìn)一步

7、對(duì)整個(gè)軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和操作。1.2.1前面板的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)前面板時(shí)，由于要使外界采集來的溫度真是的顯示在觀察者面前，所以在進(jìn)行LabView的軟件編程時(shí)，就需要將外界時(shí)時(shí)變化的溫度與一個(gè)數(shù)據(jù)顯示控件相連，這樣我們就可以從前面板上讀出此時(shí)此刻測得的溫度了。另外，要求中提到要通過波形圖表來觀察溫度的變化趨勢，那么在連接顯示控件時(shí)，就應(yīng)該不要忘記安置所需要的波形顯示控件。使數(shù)據(jù)更直觀，更清晰的表現(xiàn)在我們的眼前。1.2.2程序框圖的設(shè)計(jì)程序框圖是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。在設(shè)計(jì)該部分時(shí)，首要要考慮功能的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)各

8、個(gè)功能選擇需要用到的器件，完成各器件的連接。由于在程序中，有些量是經(jīng)常被用到的，我們創(chuàng)建了若干個(gè)數(shù)據(jù)的局部變量，這樣做不僅方便在創(chuàng)建中對(duì)數(shù)據(jù)或圖形的操作，也使程序框圖更加清晰美觀。在設(shè)計(jì)要求中用PWM方式控制溫度升降等功能是本次設(shè)計(jì)難點(diǎn)。需要做到通過調(diào)節(jié)方波的占空比來實(shí)現(xiàn)溫度變化，此環(huán)節(jié)需要用到真假判斷結(jié)構(gòu)以及各種比較器件來實(shí)現(xiàn)。如果外界的溫度大于我所設(shè)定的溫度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，報(bào)警這個(gè)功能是很容易實(shí)現(xiàn)的，只要用一個(gè)比較函數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)，把我設(shè)定的溫度