微处理器温度控制模块课程设计.doc

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1、4.1硬件设计24.2计算机温度检测器的软件设计25.1数据的采集25.2 温度监测软件设计及上下限报警45.3停止程序55.4温度显示前面板设计55.5运行程序6、设计目的。本课程设计是学生在完成电子信息类基础课和专业技术课学习后的一个综合性实践教学环节，建模与仿真是当代现代科学技术的主要内容，其技术已渗透到各学科和工程技术领域。通过综合应用课程设计使学生加深对所学知识的认识和理解，掌握典型的电子系统的建模方法，提高分析问题和解决实际问题的能力，让学生掌握适用于任何领域的建模与仿真的一般理论框架和基本方法，初步培养学生的工程素质，培养学生熟练运用手册和参考资料的能力。为今后的实际应用打下良好

2、的基础。本课程的目的和任务是使学生：1) 掌握建模基本理论；2) 掌握仿真的基本方法；3) 掌握一种仿真语言及仿真软件；4) 能够运用建模与仿真方法分析、解决工业工程领域的各种常见问题。 通过综合课程设计，使学生能够运用数字信号处理、信号与系统、通信原理、嵌入式系统、面向对象的程序设计、计算机通信网、通信协议开发及应用等课程的知识来设计一个基于移动互联网的运行于手机等智能移动终端操作系统Android上的应用软件，培养学生的动手能力以及分析问题、解决问题的能力。2、 设计内容。 利用Labview软件模拟仿真一个微处理器温度控制模块。3、设计要求。基本要求：1) 了解建模与仿真的作用和发展，理

3、解组成要素。2) 掌握建模的几种基本方法，及模型简化的技术手段。3) 掌握建模的一般系统理论，比如认识随机数的产生的原因及统计控制方式。4) 能对离散事件进行仿真，并能分析运行结果。4、 设计原理。该设计选择N I 公司的LabVIEW 完成、对虚拟仪器的软件编写。LabVIEW 是一套专为数据采集与仪器控制、数据分析和数据表达而设计的图形化编程软件，将其与一般的数据采集以及仪器设备加以组合，就可以设计出虚拟仪器。计算机温度检测仪总体上说是一个智能化的信号采集处理系统，在其结构上主要由完成计算机内部温度信号采集、放大和预处理的前端硬件电路部分和完成数据采集。图4 温度测量系统的结构框图 4.1

4、硬件设计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。 4.2计算机温度检测器的软件设计 系统的软件设计分为单片机软件设计和计算机软件设计两个部分。单片机软件实现数据采集和数据传输功能，计算机软件实现数据的分析和显示等功能。5、 软件设计（附程序流程图、源程序清单）。5.1数据的采集LabVIEW2013中串口的配置：VISA配置串口控件如

5、图5.1所示。图5.1 VISA配置串口控件通过VISA资源名称指定插入的USB设备，进而对该USB设备的各项数据进行初始化，时该设备做好接受上位机LabVIEW发送的指令。VISA写入控件如图5.2所示。图5.2 VISA写入控件该控件的功能是将写入缓冲区的数据写入VISA资源名称指定的设备或者接口。VISA读取控件如图5.3所示。图5.3 VISA读取控件该控件的功能是从VISA资源名称指定的设备或者借口中读取指定数量的字节，并且使数据返回至读取缓冲区。VISA清空I/O缓冲区控件如图5.4所示。图5.4 VISA清空I/O缓冲区控件屏蔽指明要刷新的缓冲区。按位合并缓冲区屏蔽可同时刷新多个

6、缓冲区。逻辑OR，也称为OR或加，用于合并值。接受缓冲区和传输缓冲区分别只用一个屏蔽值。该控件的作用是清空由屏蔽指定的I/O缓冲区。VISA关闭控件如图5.5所示。图5.5 VISA关闭控件该控件的作用是关闭VISA资源名称指定的设备会话句柄或事件对象，完成一次数据采集过程。图5.6 串口通信端口由于本课程设计为模拟仿真，未涉及到温度信号采集器采集。故通过随机信号模拟仿真温度信号，其产生如下：温度测量系统的结构框图如图4 所示，采用光纤探头作为传感器，将测温现场的辐射光线吸收并通过光纤进行传输。光纤末端接上Y 型耦合器，将传输的光信号分成两路，并且每一路都有一个窄带干涉滤光片，这样就可以近似得

7、到两路不同波长的光信号。然后再将光信号进行光电转换，并进行一定的信号调理操作(例如放大，滤波等)使信号方便于后续的采集、处理、分析。图5.7 （0-1）随机信号产生 5.2 温度监测软件设计及上下限报警本系统以labview2013 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

8、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。其软件程序如图5.8所示。图5.8 温度显示控制 5.3停止程序停止程序可以是系统暂停运行，从而就可以静态的现实当时的温度，其程序设计如下图：图5.9停止退出程序 5.4温度显示前面板设计虚拟仪器前面板就像是仪器的操作和显示面板，各种参数的设置和数据的显示都由前面板来完成。在前面板上只要点击鼠标就可以实现参数设置，就像是在操作一台真正的仪器。系统的前面板如图5.10所示。图5.11温度显示前面板5.5运行程序该系统在实时测温的同时还不停的监测并记录物体出现过的最高温度和最低温度，这样可以更好的检测物体的状态，同时系统

9、还具有预警和报警功能。当物体的温度超出正常的范围但在允许温度范围内时，系统将给出预警信号；当温度超过允许范围时，系统直接报警。按照以上程序连接和设置好个参数，单机运行，开始采集，然后单机前面板暂停按钮。该系统的用户界面如下图5.12：图5.12 运行后的温度显示前面板6、 调试过程（论述调试中所遇到的各种问题，以及解决这些问题的思路和过程）。 为了更加清晰的了解数据的流向，以及传输的过程。然后单击高亮运行，后面板如下图所示：7、 实验结果分析（对设计的系统和运行结果进行简要分析）。本文基于虚拟仪器技术进行温度测量系统设计，系统结构简单，易于维护，并且有很强的通用性，系统硬件可以设计成标准模块，

10、搭建新系统时可直接利用，软件可根据用户需求进行适当修改，整个系统可用于某些恶劣环境下的温度测量，具有一定的推广价值。8、 体会和建议。 课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，lanview已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域， 在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握labview的开发技术是十分重要的。回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学

11、过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。9、 参考文献。1 程虎.虚拟仪器的现状和发展趋势.现代科学仪器，1999(4):6-92 汪敏生等著.LabVIE

12、W基础教程.北京:电子工业出版社，2002:12-133 刘君华，贾惠芹.虚拟仪器图形化编程语言LabVIEW教程.西安:西安电子科技大学出版社，2001:21-224 胡晓军，张爱成，USB接口开发技术M，西安电子科技大学出版社，2005：282-2915 张克非.WINDOWS环境下的USB设备驱动程序设计.计算机与现代化D，2004，107期6 武安河.Windows2000/XP WDM设备驱动程序开发(第2版)M.北京：电子工业出版社，2005:88-120.7 使用NI-VISA软件控制USB设备，2011:1-78 孙焕铭，赵会成等. 51单片机C程序应用实例详解.北京.北京航空航天大学出版社，2010:1-59 德州仪器.MAX232中文数据手册，2006.3-410 徐亦朱.DS18B20中文手册.安徽.安徽工业大学，2007:1-311 金炯泰.如何使用KEIL8051编译器.金奎焕.北京航空航天大学出版社，200212 张伟.基于LabVIEW的智能温度测控仪表的设计.武汉理工大学硕士学位论文，2009:5-1213 樊睿.基于LabVIEW的虚拟任意波形发生器的设计.西安理工大学硕士学位论文，2010:5-12，33-359