大佬介紹測控系統(tǒng)(二)，無線溫度測控系統(tǒng)設(shè)計方案介紹(下)

對于測控系統(tǒng)，大家并非十分了解。為增進(jìn)大家對測控系統(tǒng)的認(rèn)識，小編曾于前文對基于LabView的無線溫度測控系統(tǒng)設(shè)計方案做過部分介紹。在本文中，小編將對該測控系統(tǒng)的余下內(nèi)容加以講解。如果你對本文即將涉及的測控系統(tǒng)知識存在興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

測控系統(tǒng)軟件設(shè)計

1.1 上位機軟件設(shè)計

上位機軟件采用LabVIEW圖形化編程語言來完成控制平臺的設(shè)計。LabVIEW提供了一個非常簡潔直觀的圖形化編程環(huán)境，設(shè)計者可以輕松組建測量系統(tǒng)，構(gòu)造友好美觀的操作界面，無需編寫繁瑣的計算機程序代碼，大大簡化了程序設(shè)計，提高開發(fā)效率。

下圖給出了上位機LabVIEW控制平臺的溫度監(jiān)控界面(正在進(jìn)行溫度采集顯示時的界面)。采用模塊化設(shè)計思想，該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集與顯示、數(shù)據(jù)處理與報警、數(shù)據(jù)存儲及PID控制等模塊組成。用戶通過鼠標(biāo)在界面上操作，便可實現(xiàn)溫度的采集、顯示、處理、報警、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計算機串口及無線通信模塊接收單片機發(fā)送來的溫度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行實時顯示。為了保證計算機與單片機的順利通信，首先應(yīng)進(jìn)行串口初始化，如設(shè)置串口號COMl、波特率9600、8個數(shù)據(jù)位、1個停止位，無奇偶校驗及流控制。程序運行時，單擊“開始采集”按鈕，系統(tǒng)便能接收到單片機發(fā)送來的溫度數(shù)據(jù)，通過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值，通過波形圖表顯示控件進(jìn)行逐點顯示并連線，可繪制出溫度趨勢曲線，拖動曲線圖右下方的滑塊，并可查看歷史溫度曲線。

(2)數(shù)據(jù)處理與報警模塊

數(shù)據(jù)處理主要實現(xiàn)對采集到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖統(tǒng)計。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，在波形圖控件中顯示溫度直方圖，便于用戶進(jìn)行統(tǒng)計分析。

溫度報警模塊主要實現(xiàn)高溫報警和低溫報警。用戶在系統(tǒng)界面中設(shè)置溫度上下限值，當(dāng)實際溫度大于溫度上限或小于溫度下限時，系統(tǒng)通過指示燈給出高溫報警(紅燈亮)或低溫報警(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)存儲模塊

數(shù)據(jù)存儲模塊主要實現(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，將采集時間及10個溫度數(shù)據(jù)寫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個為l行記錄到電子表格文件中，同時每一行的開頭均記錄下了采集本組數(shù)據(jù)的日期與時間。

另外，利用“方法節(jié)點”和“寫入JPEG文件”VI可將溫度曲線以JPEG格式存儲。用戶單擊“保存溫度曲線”按鈕，系統(tǒng)彈出保存對話框，提示用戶將溫度曲線保存為JPEG圖片。

(4)PID控制模塊

LabVIEW提供了功能強大的PID控制器，使用戶避免了繁瑣的PID算法的編寫，提高開發(fā)效率。進(jìn)行PID控制時，首先將溫度信號輸入至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、積分時間常數(shù)TI及微分時間常數(shù)Td。單擊“PID控制”按鈕，程序按照PID算法對溫度進(jìn)行控制，使溫度逼近設(shè)定值。

1.2 下位機軟件設(shè)計

P89LV5lRD2單片機程序采用C語言進(jìn)行設(shè)計。P89LV51RD2內(nèi)部提供了3個16位定時器/計數(shù)器以及1個全雙工串行通信口，滿足本系統(tǒng)的軟件設(shè)計要求。下圖給出了單片機控制程序流程。

在系統(tǒng)初始化時，設(shè)置8位串行口模式1，以及單片機的定時器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。再令單片機的定時器T0工作在定時器模式，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)通過無線模塊發(fā)送給上位機進(jìn)行實時顯示，然后上位機利用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，單片機根據(jù)控制量輸出PWM信號，驅(qū)動控制電路對被測對象進(jìn)行溫度控制。

本文設(shè)計的溫度測控系統(tǒng)以低功耗的單片機系統(tǒng)為采集模塊，代替了價格昂貴的數(shù)據(jù)采集板卡，成本低，并以LabVIEW開發(fā)的軟件平臺進(jìn)行溫度處理與控制，與傳統(tǒng)儀器相比，具有界面友好、易于操作及擴展性強等特點。實驗表明，本系統(tǒng)可以作為教學(xué)實驗系統(tǒng)的一部分，嵌入到虛擬儀器實驗平臺中，供學(xué)生學(xué)習(xí)LabVIEW編程以及虛擬儀器與單片機的通信。另外，可以將多個節(jié)點進(jìn)行組網(wǎng)，形成一個分布式無線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)多點溫度測量與控制，具有良好的應(yīng)用前景。

以上便是此次小編帶來的“測控系統(tǒng)”相關(guān)內(nèi)容，希望大家對本文的知識點具備一定的認(rèn)知。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!