基于LabVIEW与MSP430G2单片机的温度监测系统

上海海事大学过程检测与监控课程设计题目：基于LabVIEW与MSP430G2单片机的温度监测系统系别：物流工程学院专业：测控技术与仪器学生姓名：学号：指导教师：向阳2016年1月5日2/23摘要随着测控技术的不断发展，测控技术向着自动化、集成化、智能化、数字化和网络化的方向发展。美国NI公司的提出了“软件就是仪器”的概念，于是LabVIEW应运而生。虚拟仪器是现代计算机技术同仪器技术深层次结合的全新概念仪器，实质是利用计算机显示器的显示功能模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出测量结果，利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理，完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。检测技术在当今社会的许多工业中不和或缺，有些环境恶劣的地方更是离不开远程的检测系统。本设计就解决了有些重工业、制药业等行业中的有些场所间内不适合人进入时，还需要进行温度检测的问题。本设计有两个方面，上位机是在PC平台上运用LabVIEW软件开发监测界面，并且直观的观察温度变化曲线，根据需要还可以以Excel表格的形式，保存监测的历史数据，根据实时采集的温度数据和设定值比较，提示温度报警，以及向下位机发送一些指令，改变数据采集的快慢以及精度等要求；下位机是通过单片机MSP430G2553读取温度数据，通过launchPad自带的仿真接口USB通讯线与PC机连接，将温度数据发送到上位机中进行分析处理，同时也实时接收上位机发送来控制指令，并做出相应的处理。LabVIEW的通信模块NI-VISA在V3.0版本之后开始支持USB通信，使下位机与LabVIEW通信时可以不通过数据采集卡接收下位机的监测数据，使LabVIEW的灵活性和实用性更好，节约了硬件部分的成本。关键词：LabVIEW，接口技术，MSP430G2553单片机，温度测量3/23目录第一章概述.......................................................................................................................4第一节课题研究意义.....................................................................................................4第二节课题国内外研究现状.........................................................................................4第三节课题主要内容.....................................................................................................5第二章下位机设计.............................................................................................................6第一节总体描述.............................................................................................................6第二节单片机.................................................................................................................6第三节ADC10模块..........................................................................................................7第四节串口模块.............................................................................................................9第五节定时器模块.......................................................................................................11第三章上位机设计...........................................................................................................12第一节上位机功能描述...............................................................................................12第二节labwiew描述....................................................................................................12第三节USB通信的准备工作........................................................................................13一USB通信简介.........................................................................................................13二NI-VISA简介.........................................................................................................14第四节上位机LabVIEW程序的前面板和程序框图...................................................16一前面板介绍............................................................................................................16二程序框图介绍........................................................................................................17第四章结论.......................................................................................................................18致谢...................................................................................................................................19参考文献.............................................................................................................................19附录.....................................................................................................................................204/23第一章概述第一节课题研究意义温度是工业生产和科学研究实验中的一个非常重要的参数，物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关，许多生产过程都是在一定的温度范围内进行的，需要测量温度的场合极其广泛。目前的温度测量系统一般使用的都是传统仪器，传统仪器的功能都是通过硬件或者固化的软件来实现的。这种框架结构决定了它只能由仪器厂家来定义、制造，而且功能和规格一般都是固定的，用户无法随意改变其结构和功能。随着科学技术的进步，计算机技术的飞速发展，传统仪器己经不能适应现代监测系统的要求，美国国家仪器公司（简称NI）率先提出虚拟仪器(VirtualInstrumentation)的概念，它彻底打破了传统仪器由厂家定义生产，用户无法改变的模式，从而使测控仪器发生了一场巨大的变革。20世纪90年代初在我国兴起对虚拟仪器的开发和应用，现在已进入航空、航天、通信、医疗、电力、石油勘探、铁路等行业，并得到了广泛的应用，未来市场潜力巨大。虚拟仪器是当前测控领域的技术热点，它代表了未来仪器技术的发展方向。虚拟仪器是通过应用程序将通用计算机与功能模块硬件结合在一起的一种全新的测控仪器系统。用户通过显示器友好的图形界面操作计算机，完成对被测量的数据采集、分析、处理、显示、存储等整套测试工作，如同操作一台自行定义与设计的专用传统仪器一样。虚拟仪器与传统仪器比较，它具有所需的硬件较少、购置费用低、可重复利用；仪器的关键在软件、可自行定义、技术更新非常快、开发与维护费用较低、系统开放、方便与外设、网络连接等一系列的优点。因此虚拟仪器技术备受各国关注，近十年来，虚拟仪器在国际上发展非常迅速，在发达国家应用已经十分普及，被广泛应用于测量、监控、电信及教育等各个领域，目前正朝着总线与驱动程序标准化；硬、软件模块化，硬件模块即插即用；软件编程平台图形化、通用化、智能化和网络化方向发展。目前，电子测量仪器发展中出现的虚拟仪器概念己经逐步被很多领域所接受，对实现柔性的测控系统具有明显的推动作用。利用现有的计算机，加上适当的仪器硬件和应用软件(如LabVIEW)构成虚拟仪器，使其既具有传统仪器的基本功能，又能让用户根据自己的需求变化随时定义，实现多种多样的应用要求。虚拟仪器不但灵活可变、功能强大，而且使用简单方便，便于技术升级更新，系统的使用和维护费用极低，同时具有极高的可靠性。第二节课题国内外研究现状虚拟仪器目前在国外发展得非常快，以美国国家仪器公司(NI公司)为代表的一些厂商己经在市场上推出了基于虚拟仪器技术而设计的商品化仪器产品。在美国虚拟仪器及其图形编程语言，己经作为各大学理工科学生的一门必修课。美国斯坦福大学的机械工程系要求三、四年级的学生在做实验时应用虚拟仪器进行数据采集和实验控制。近年来，世界各国的虚拟仪器公司开发了许多虚拟仪器开发平台软件，以便使用5/23者利用这些公司提供的开发平台软件组建适合自己的虚拟仪器或测试系统，并编制测试软件。最早和最具影响力的开发软件，是NI公司的LabVIEW和Labwindows/CVI。LabVIEW采用的是图形化编程方案，是非常实用的开发软件；Labwindows/CVI是为熟悉C语言的开发人员设计的、在Windows环境下的标准ANSIC开发软件。除了上述的几种开发软件之外，美国HP公司的H-VEE和HPTIG软件，美国Tektronix公司的Ez-Test和Tek-TNS软件，以及美国HEMData公司的Sanp-Master软件，也是国际上公认的优秀虚拟仪器开发软件。当今虚拟仪器的系统开发采用的总线包括GPIB通用接口总线、传统的RS-232串行总线、PXI总线、VXI总线，以及己经被PC机广泛采用的USB总线和IEEE1394总线。世界各国的公司，特别是美国的NI公司，为使虚