基于LabVIEW的自動(dòng)溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

何乾偉　王小魏　黃致堯

【摘 要】傳統(tǒng)的溫度監(jiān)控器功能完全依賴硬件實(shí)現(xiàn)，有精度低、速度慢、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，根據(jù)溫度監(jiān)控的需要，結(jié)合虛擬儀器的特點(diǎn)，基于LabVIEW的開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)溫度監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要完成了前面板和程序框圖的設(shè)計(jì)，具有使用靈活、效率高、自動(dòng)化程度高、操作簡單、可實(shí)現(xiàn)用戶自定義其功能等優(yōu)點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】溫度監(jiān)控系統(tǒng)；LabVIEW；程序；設(shè)計(jì)

0 引言

借助于儀器儀表技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬儀器隨之誕生，20世紀(jì)80年代，美國國家儀器公司首先提出虛擬儀器的概念，和傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有使用靈活、效率高、自動(dòng)化程度高、操作簡單、可實(shí)現(xiàn)用戶自定義其功能等優(yōu)點(diǎn)。虛擬儀器已成為未來儀器發(fā)展的一種趨勢(shì)，但這也對(duì)現(xiàn)有虛擬儀器技術(shù)提出了更高的要求。

本文重點(diǎn)介紹了一種基于LabVIEW而設(shè)計(jì)的數(shù)字化自動(dòng)溫度監(jiān)控系統(tǒng)，在很大程度上解決了傳統(tǒng)溫度檢測(cè)儀器的諸多弊端。該儀器可以由用戶自由地組合計(jì)算機(jī)平臺(tái)、硬件、軟件、以及各種實(shí)現(xiàn)應(yīng)用所需要的附件，這種靈活性可由供應(yīng)商定義，功能固定、獨(dú)立的傳統(tǒng)儀器無法與之相比。

1 自動(dòng)溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)

該自動(dòng)溫度監(jiān)控系統(tǒng)基于LebView而設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)溫度監(jiān)控器所實(shí)現(xiàn)的功能的基礎(chǔ)上，結(jié)合虛擬儀器的特點(diǎn)進(jìn)而增加了一些傳統(tǒng)儀器不具備的新功能，該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的主要功能如下：

1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度數(shù)值；

2）自動(dòng)分析已檢測(cè)溫度，顯示最大溫度、最小溫度和平均溫度；

3）設(shè)定溫度的監(jiān)控范圍，出現(xiàn)異常時(shí)報(bào)警提示；

4）華氏溫度與攝氏溫度之間互相轉(zhuǎn)換；

5）用戶可以控制監(jiān)測(cè)過程。

2 自動(dòng)溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 前面板的設(shè)計(jì)

前面板的設(shè)計(jì)主要包括顯示部分和控制部分，具體設(shè)計(jì)步驟如下，圖1為前面板的設(shè)計(jì)圖。

2.1.1 顯示部分

顯示部分主要包括一個(gè)波形圖表和多個(gè)字符串顯示控件，波形圖表用于顯示當(dāng)前溫度值和規(guī)定的報(bào)警溫度溫度上下線，字符串顯示控件分別用于顯示設(shè)定的溫度上下線、當(dāng)前溫度值、最大溫度、最小溫度和平均溫度，以便于更加直觀的觀察各項(xiàng)溫度的精確值。其產(chǎn)生方法為：在圖形控件選板中直接拖出波形圖表控件，在顯示控件選板中直接拖出字符串顯示控件。將這些控件在前面板上合理排版，并適當(dāng)修改其屬性。

2.1.2 控制部分

控制部分主要包括程序的啟動(dòng)、停止和華氏度與攝氏度調(diào)換控件。啟動(dòng)按鈕和停止按鈕可由布爾選板里的確定按鈕控件產(chǎn)生，華氏溫度與攝氏溫度調(diào)換控件可由布爾選板里的水平搖桿開關(guān)控件產(chǎn)生，將這些控件在前面板合理布局，對(duì)其外觀進(jìn)行美化，適當(dāng)修改其屬性。

2.2 程序框圖的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)程序框圖的目的是實(shí)現(xiàn)前面板各控件的功能，包括溫度數(shù)據(jù)的采集、溫度數(shù)據(jù)的分析、溫度超限報(bào)警、溫度采集過程的圖形顯示攝氏溫度和華氏溫度的相互轉(zhuǎn)換這幾大部分，圖2為本自動(dòng)溫度監(jiān)控系統(tǒng)的程序框圖。

2.2.1 溫度數(shù)據(jù)的采集

本設(shè)計(jì)簡化了溫度數(shù)據(jù)的采集過程。溫度數(shù)據(jù)用0～100的隨機(jī)數(shù)模擬，通過采用While循環(huán)實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的連續(xù)采集，并利用定時(shí)器控制數(shù)據(jù)采集的時(shí)間間隔。

2.2.2 溫度數(shù)據(jù)的分析

溫度數(shù)據(jù)的分析包括求已檢測(cè)溫度的最小溫度、最大溫度和平均溫度。當(dāng)溫度采集過程結(jié)束后，While循環(huán)函數(shù)的“自動(dòng)索引”功能將循環(huán)框內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)累積成一個(gè)數(shù)組，并將其輸出到循環(huán)框外的“數(shù)組最大值與最小值”函數(shù)、“均值”函數(shù)和波形圖表上，從而可計(jì)算溫度的最大值、最小值和平均值，并顯示出溫度變化曲線。此外，本設(shè)計(jì)還涉及了溫度預(yù)警報(bào)警程序，當(dāng)溫度超過預(yù)設(shè)的溫度上限或低于預(yù)設(shè)的溫度下限時(shí)，LED指示燈會(huì)閃亮變紅，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。

2.2.3 圖形顯示

溫度的輸出方式分為兩種：華氏溫度和攝氏溫度。采集的溫度數(shù)據(jù)默認(rèn)為攝氏溫度，在溫度采集和溫度輸出部分之間通過一個(gè)條件結(jié)構(gòu)判斷用戶選擇的溫度輸出方式，若用戶選擇攝氏溫度輸出，則將所采集的溫度直接輸出顯示，若用戶選擇華氏溫度輸出，那么通過一個(gè)公式節(jié)點(diǎn)將攝氏度轉(zhuǎn)化為華氏度再輸出顯示。

2.2.4 華氏溫度與攝氏溫度的相互轉(zhuǎn)換。

本設(shè)計(jì)利用了一個(gè)條件結(jié)構(gòu)和一個(gè)公司節(jié)點(diǎn)，結(jié)合公式F=1.8*C+90實(shí)現(xiàn)了華氏溫度和攝氏溫度的相互轉(zhuǎn)換。

3 結(jié)束語

本自動(dòng)溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有使用靈活、效率高、自動(dòng)化程度高、操作簡單、可由用戶自定義其功能等諸多優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)的溫度監(jiān)控器發(fā)展所遇到的瓶頸，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度數(shù)值、自動(dòng)分析已檢測(cè)溫度、顯示最大溫度、最小溫度和平均溫度、可設(shè)定溫度的監(jiān)控范圍、出現(xiàn)異常時(shí)報(bào)警提示、華氏溫度與攝氏溫度之間互相轉(zhuǎn)換等功能。用戶可以控制監(jiān)測(cè)全過程，相對(duì)于傳統(tǒng)儀器而言實(shí)用性更佳。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：鄧麗麗]