虛擬儀器和PIC單片機(jī)在儲(chǔ)水式電熱水器測(cè)溫中的應(yīng)用

黃智

摘 要：針對(duì)在儲(chǔ)水式電熱水器測(cè)溫中基于普通單片機(jī)和C語言的測(cè)試方法存在編程復(fù)雜、采集速度慢、精度偏低和無法在計(jì)算機(jī)中同步顯示等問題，提出了基于LabVIEW虛擬儀器軟件和PIC高速單片機(jī)技術(shù)的多路溫度測(cè)量方法。該方法與其他測(cè)試方法相比，具有可靠性高、操作簡(jiǎn)單、精度高等優(yōu)點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于儲(chǔ)水式電熱水器多路溫度數(shù)據(jù)的采集和處理中。

關(guān)鍵詞：電熱水器測(cè)溫；多路溫度信號(hào)；PIC單片機(jī)；LabVIEW虛擬儀器軟件

中圖分類號(hào)：TP274+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）07-0043-02

電熱水器作為直接使用電能加熱提供熱水的家用電器，因其具有便于安裝、使用方便、安全等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)已被廣泛應(yīng)用。電熱水器性能的提高和改善也受到了各家電企業(yè)的關(guān)注。

本文以儲(chǔ)水式電熱水器為重點(diǎn)研究對(duì)象。在電熱水器的性能測(cè)試中，對(duì)其各部分溫度信號(hào)的測(cè)量是尤為關(guān)鍵和重要的。所以，本文介紹的技術(shù)主要是應(yīng)用于電熱水器性能測(cè)試中對(duì)溫度信號(hào)的采集和測(cè)量的，并通過采集的溫度數(shù)據(jù)來有效控制出水溫度，提高沐浴的舒適度。

在國(guó)內(nèi)，許多家電企業(yè)都開發(fā)了基于低速單片機(jī)與計(jì)算機(jī)編程軟件（比如VC++）的數(shù)據(jù)采集測(cè)試系統(tǒng)，并逐漸將其應(yīng)用于電熱水器溫度信號(hào)采集測(cè)試中。在早期，該測(cè)試方法有成本較低、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但是隨著科技的進(jìn)步，該測(cè)試方法也暴露出采集速度慢、編程復(fù)雜、精度低、上位機(jī)顯示差等缺點(diǎn)，不能完全滿足現(xiàn)在對(duì)電熱水器多路溫度數(shù)據(jù)采集處理的要求。

針對(duì)電熱水器溫度測(cè)量中基于低速單片機(jī)和VC++的溫度信號(hào)檢測(cè)方法存在編程復(fù)雜、采集速度慢、精度低和顯示效果差等問題，提出了基于LabVIEW虛擬儀器軟件和PIC高速單片機(jī)技術(shù)的電熱水器溫度信號(hào)的測(cè)量方法。

1 虛擬儀器軟件LabVIEW和PIC單片機(jī)

1.1 虛擬儀器軟件LabVIEW

虛擬儀器技術(shù)是當(dāng)今計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試領(lǐng)域一項(xiàng)重要的技術(shù)，它是隨著軍用測(cè)量技術(shù)的發(fā)展而衍生出來的。虛擬儀器的核心思想就是利用計(jì)算機(jī)豐富的系統(tǒng)資源和高速處理能力，將硬件設(shè)備完成的測(cè)試功能用軟件方法實(shí)現(xiàn)。

LabVIEW 軟件已經(jīng)從最初簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集和儀器控制的工具發(fā)展成科技人員用來設(shè)計(jì)、發(fā)布虛擬儀器軟件的圖形化平臺(tái)，成為了測(cè)試、測(cè)量和控制行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)軟件平臺(tái)。

1.2 PIC單片機(jī)

PIC系列產(chǎn)品具有指令集精簡(jiǎn)、代碼壓縮率高、功耗低、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、運(yùn)行速度快等特點(diǎn)。基于這些優(yōu)勢(shì)，使PIC系列單片機(jī)在多路數(shù)據(jù)采集測(cè)試中被廣泛應(yīng)用。

在PIC系列單片機(jī)中，8位單片機(jī)憑借其功能完善、性價(jià)比高、兼容性好的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于汽車、家電等領(lǐng)域。本文主要介紹的就是PIC16F883型號(hào)的8位單片機(jī)。該單片機(jī)有4 K的程序存儲(chǔ)器，512字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，10位A/D的轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)，有多達(dá)11路的模擬信號(hào)輸入通道，高達(dá)20 MHz的時(shí)鐘頻率，非常適合對(duì)多路模擬信號(hào)的采集和處理。

2 基于LabVIEW和PIC的信號(hào)采集與處理

基于LabVIEW虛擬儀器軟件和PIC高速單片機(jī)技術(shù)的溫度信號(hào)測(cè)量原理框圖，如圖1所示。從圖1中可以看出，通過布置在電熱水器對(duì)應(yīng)位置的溫度傳感器（熱敏電阻）獲得了初始數(shù)據(jù)后，依靠LabVIEW編寫的采集顯示程序加上配套的PIC高速數(shù)據(jù)采集模塊，對(duì)初始數(shù)據(jù)進(jìn)行高速采集并加以保存。

2.1 多路溫度信號(hào)的LabVIEW采集

溫度信號(hào)屬于快速連續(xù)變化的信號(hào)，在傳統(tǒng)的電熱水器溫度測(cè)試中，常常利用低速微芯片（單片機(jī)）系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)多路變化溫度信號(hào)的采集。但由于該類型的芯片響應(yīng)速度慢、多線程處理能力不足，可能會(huì)出現(xiàn)信號(hào)漏采、誤采等問題。

圖2為利用LabVIEW軟件與PIC16F883單片機(jī)配合實(shí)現(xiàn)多路溫度信號(hào)采集原理圖。

從圖2中可以看出，當(dāng)設(shè)置在電熱水器內(nèi)膽上的多個(gè)溫度傳感器探測(cè)到溫度變化時(shí)，通過信號(hào)線把溫度信號(hào)1、溫度信號(hào)2直到溫度信號(hào)n傳輸?shù)絇IC芯片中進(jìn)行信號(hào)的采集和初步處理，并把轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，等待上位機(jī)的讀取。

2.2 多路溫度信號(hào)的LabVIEW處理

利用新型的LabVIEW虛擬儀器軟件可以最大程度地發(fā)揮虛擬儀器的優(yōu)勢(shì)，在編程處理上完全脫離了燒寫微芯片程序過程煩瑣、程序編寫復(fù)雜的問題，同時(shí)，配合PIC高速單片機(jī)芯片可以很精確地取得多路溫度信號(hào)數(shù)據(jù)，以此來提高測(cè)量的精度。

本文介紹的測(cè)試處理方法是基于G語言的LabVIEW來編寫的。該軟件不僅編程簡(jiǎn)單、人機(jī)界面友好，還易于實(shí)時(shí)修改，非常適合應(yīng)用于當(dāng)前多路溫度測(cè)試系統(tǒng)中。

2.3 LabVIEW軟件處理

LabVIEW軟件程序主要是讀取采集到的多路溫度信號(hào)，并在相應(yīng)窗口中顯示，按實(shí)際需求對(duì)信號(hào)進(jìn)行比較處理。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)電熱水器內(nèi)膽上各點(diǎn)溫度信號(hào)的采集顯示和處理。

3 溫度采集處理

當(dāng)把LabVIEW虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于多路溫度信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)中時(shí)，完全可以構(gòu)建出新型的電熱水器多路溫度信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)。在能效測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，使用構(gòu)建的新系統(tǒng)對(duì)電熱水器內(nèi)膽上的各點(diǎn)進(jìn)行溫度測(cè)試，并通過LabVIEW編寫的軟件采集和處理數(shù)據(jù)，得到多路溫度數(shù)據(jù)曲線，并通過各個(gè)曲線得到相應(yīng)的最高和最低溫度點(diǎn)。

由此可以看出，基于LabVIEW虛擬儀器軟件技術(shù)構(gòu)建的新系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多路溫度信號(hào)的采集和處理，獲得了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用PIC單片機(jī)內(nèi)置的10位高精度A/D精確采集出多路溫度信號(hào)，并通過串口通訊顯示和保存了采集到的溫度信號(hào)。很明顯，在同時(shí)滿足采樣率快、精度高和編程簡(jiǎn)易的基礎(chǔ)上，新方法構(gòu)建的系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)表明，基于LabVIEW虛擬儀器軟件和PIC高速單片機(jī)的測(cè)量方法與其他測(cè)試方法相比，具有可靠性高、操作簡(jiǎn)單，精度高等優(yōu)點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于電熱水器測(cè)溫系統(tǒng)中，充分體現(xiàn)了LabVIEW虛擬儀器技術(shù)和PIC高速單片機(jī)處理技術(shù)在多路溫度信號(hào)測(cè)量中的優(yōu)越性。將這些技術(shù)應(yīng)用于電熱水器內(nèi)膽上多路溫度信號(hào)的測(cè)試中，對(duì)提高家電測(cè)試的效率、精確度和操作性發(fā)揮重要的作用。隨著虛擬儀器技術(shù)和PIC單片機(jī)處理技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該方法將會(huì)不斷得到完善和擴(kuò)充，進(jìn)而被應(yīng)用于更多的測(cè)試系統(tǒng)中，發(fā)揮出巨大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]高聰杰，李松巖，徐赫.基于LabVIEW的信號(hào)輸出與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2008（19），135-136.

[2]陳錫輝.LabVIEW8.20程序設(shè)計(jì)從入門到精通[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.

〔編輯：白潔〕

摘 要：針對(duì)在儲(chǔ)水式電熱水器測(cè)溫中基于普通單片機(jī)和C語言的測(cè)試方法存在編程復(fù)雜、采集速度慢、精度偏低和無法在計(jì)算機(jī)中同步顯示等問題，提出了基于LabVIEW虛擬儀器軟件和PIC高速單片機(jī)技術(shù)的多路溫度測(cè)量方法。該方法與其他測(cè)試方法相比，具有可靠性高、操作簡(jiǎn)單、精度高等優(yōu)點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于儲(chǔ)水式電熱水器多路溫度數(shù)據(jù)的采集和處理中。

關(guān)鍵詞：電熱水器測(cè)溫；多路溫度信號(hào)；PIC單片機(jī)；LabVIEW虛擬儀器軟件

中圖分類號(hào)：TP274+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）07-0043-02

電熱水器作為直接使用電能加熱提供熱水的家用電器，因其具有便于安裝、使用方便、安全等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)已被廣泛應(yīng)用。電熱水器性能的提高和改善也受到了各家電企業(yè)的關(guān)注。

本文以儲(chǔ)水式電熱水器為重點(diǎn)研究對(duì)象。在電熱水器的性能測(cè)試中，對(duì)其各部分溫度信號(hào)的測(cè)量是尤為關(guān)鍵和重要的。所以，本文介紹的技術(shù)主要是應(yīng)用于電熱水器性能測(cè)試中對(duì)溫度信號(hào)的采集和測(cè)量的，并通過采集的溫度數(shù)據(jù)來有效控制出水溫度，提高沐浴的舒適度。

在國(guó)內(nèi)，許多家電企業(yè)都開發(fā)了基于低速單片機(jī)與計(jì)算機(jī)編程軟件（比如VC++）的數(shù)據(jù)采集測(cè)試系統(tǒng)，并逐漸將其應(yīng)用于電熱水器溫度信號(hào)采集測(cè)試中。在早期，該測(cè)試方法有成本較低、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但是隨著科技的進(jìn)步，該測(cè)試方法也暴露出采集速度慢、編程復(fù)雜、精度低、上位機(jī)顯示差等缺點(diǎn)，不能完全滿足現(xiàn)在對(duì)電熱水器多路溫度數(shù)據(jù)采集處理的要求。

針對(duì)電熱水器溫度測(cè)量中基于低速單片機(jī)和VC++的溫度信號(hào)檢測(cè)方法存在編程復(fù)雜、采集速度慢、精度低和顯示效果差等問題，提出了基于LabVIEW虛擬儀器軟件和PIC高速單片機(jī)技術(shù)的電熱水器溫度信號(hào)的測(cè)量方法。

1 虛擬儀器軟件LabVIEW和PIC單片機(jī)

1.1 虛擬儀器軟件LabVIEW

虛擬儀器技術(shù)是當(dāng)今計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試領(lǐng)域一項(xiàng)重要的技術(shù)，它是隨著軍用測(cè)量技術(shù)的發(fā)展而衍生出來的。虛擬儀器的核心思想就是利用計(jì)算機(jī)豐富的系統(tǒng)資源和高速處理能力，將硬件設(shè)備完成的測(cè)試功能用軟件方法實(shí)現(xiàn)。

LabVIEW 軟件已經(jīng)從最初簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集和儀器控制的工具發(fā)展成科技人員用來設(shè)計(jì)、發(fā)布虛擬儀器軟件的圖形化平臺(tái)，成為了測(cè)試、測(cè)量和控制行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)軟件平臺(tái)。

1.2 PIC單片機(jī)

PIC系列產(chǎn)品具有指令集精簡(jiǎn)、代碼壓縮率高、功耗低、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、運(yùn)行速度快等特點(diǎn)?；谶@些優(yōu)勢(shì)，使PIC系列單片機(jī)在多路數(shù)據(jù)采集測(cè)試中被廣泛應(yīng)用。

在PIC系列單片機(jī)中，8位單片機(jī)憑借其功能完善、性價(jià)比高、兼容性好的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于汽車、家電等領(lǐng)域。本文主要介紹的就是PIC16F883型號(hào)的8位單片機(jī)。該單片機(jī)有4 K的程序存儲(chǔ)器，512字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，10位A/D的轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)，有多達(dá)11路的模擬信號(hào)輸入通道，高達(dá)20 MHz的時(shí)鐘頻率，非常適合對(duì)多路模擬信號(hào)的采集和處理。

2 基于LabVIEW和PIC的信號(hào)采集與處理

基于LabVIEW虛擬儀器軟件和PIC高速單片機(jī)技術(shù)的溫度信號(hào)測(cè)量原理框圖，如圖1所示。從圖1中可以看出，通過布置在電熱水器對(duì)應(yīng)位置的溫度傳感器（熱敏電阻）獲得了初始數(shù)據(jù)后，依靠LabVIEW編寫的采集顯示程序加上配套的PIC高速數(shù)據(jù)采集模塊，對(duì)初始數(shù)據(jù)進(jìn)行高速采集并加以保存。

2.1 多路溫度信號(hào)的LabVIEW采集

溫度信號(hào)屬于快速連續(xù)變化的信號(hào)，在傳統(tǒng)的電熱水器溫度測(cè)試中，常常利用低速微芯片（單片機(jī)）系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)多路變化溫度信號(hào)的采集。但由于該類型的芯片響應(yīng)速度慢、多線程處理能力不足，可能會(huì)出現(xiàn)信號(hào)漏采、誤采等問題。

圖2為利用LabVIEW軟件與PIC16F883單片機(jī)配合實(shí)現(xiàn)多路溫度信號(hào)采集原理圖。

從圖2中可以看出，當(dāng)設(shè)置在電熱水器內(nèi)膽上的多個(gè)溫度傳感器探測(cè)到溫度變化時(shí)，通過信號(hào)線把溫度信號(hào)1、溫度信號(hào)2直到溫度信號(hào)n傳輸?shù)絇IC芯片中進(jìn)行信號(hào)的采集和初步處理，并把轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，等待上位機(jī)的讀取。

2.2 多路溫度信號(hào)的LabVIEW處理

利用新型的LabVIEW虛擬儀器軟件可以最大程度地發(fā)揮虛擬儀器的優(yōu)勢(shì)，在編程處理上完全脫離了燒寫微芯片程序過程煩瑣、程序編寫復(fù)雜的問題，同時(shí)，配合PIC高速單片機(jī)芯片可以很精確地取得多路溫度信號(hào)數(shù)據(jù)，以此來提高測(cè)量的精度。

本文介紹的測(cè)試處理方法是基于G語言的LabVIEW來編寫的。該軟件不僅編程簡(jiǎn)單、人機(jī)界面友好，還易于實(shí)時(shí)修改，非常適合應(yīng)用于當(dāng)前多路溫度測(cè)試系統(tǒng)中。

2.3 LabVIEW軟件處理

LabVIEW軟件程序主要是讀取采集到的多路溫度信號(hào)，并在相應(yīng)窗口中顯示，按實(shí)際需求對(duì)信號(hào)進(jìn)行比較處理。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)電熱水器內(nèi)膽上各點(diǎn)溫度信號(hào)的采集顯示和處理。

3 溫度采集處理

當(dāng)把LabVIEW虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于多路溫度信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)中時(shí)，完全可以構(gòu)建出新型的電熱水器多路溫度信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)。在能效測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，使用構(gòu)建的新系統(tǒng)對(duì)電熱水器內(nèi)膽上的各點(diǎn)進(jìn)行溫度測(cè)試，并通過LabVIEW編寫的軟件采集和處理數(shù)據(jù)，得到多路溫度數(shù)據(jù)曲線，并通過各個(gè)曲線得到相應(yīng)的最高和最低溫度點(diǎn)。

由此可以看出，基于LabVIEW虛擬儀器軟件技術(shù)構(gòu)建的新系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多路溫度信號(hào)的采集和處理，獲得了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用PIC單片機(jī)內(nèi)置的10位高精度A/D精確采集出多路溫度信號(hào)，并通過串口通訊顯示和保存了采集到的溫度信號(hào)。很明顯，在同時(shí)滿足采樣率快、精度高和編程簡(jiǎn)易的基礎(chǔ)上，新方法構(gòu)建的系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)表明，基于LabVIEW虛擬儀器軟件和PIC高速單片機(jī)的測(cè)量方法與其他測(cè)試方法相比，具有可靠性高、操作簡(jiǎn)單，精度高等優(yōu)點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于電熱水器測(cè)溫系統(tǒng)中，充分體現(xiàn)了LabVIEW虛擬儀器技術(shù)和PIC高速單片機(jī)處理技術(shù)在多路溫度信號(hào)測(cè)量中的優(yōu)越性。將這些技術(shù)應(yīng)用于電熱水器內(nèi)膽上多路溫度信號(hào)的測(cè)試中，對(duì)提高家電測(cè)試的效率、精確度和操作性發(fā)揮重要的作用。隨著虛擬儀器技術(shù)和PIC單片機(jī)處理技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該方法將會(huì)不斷得到完善和擴(kuò)充，進(jìn)而被應(yīng)用于更多的測(cè)試系統(tǒng)中，發(fā)揮出巨大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]高聰杰，李松巖，徐赫.基于LabVIEW的信號(hào)輸出與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2008（19），135-136.

[2]陳錫輝.LabVIEW8.20程序設(shè)計(jì)從入門到精通[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.

〔編輯：白潔〕

摘 要：針對(duì)在儲(chǔ)水式電熱水器測(cè)溫中基于普通單片機(jī)和C語言的測(cè)試方法存在編程復(fù)雜、采集速度慢、精度偏低和無法在計(jì)算機(jī)中同步顯示等問題，提出了基于LabVIEW虛擬儀器軟件和PIC高速單片機(jī)技術(shù)的多路溫度測(cè)量方法。該方法與其他測(cè)試方法相比，具有可靠性高、操作簡(jiǎn)單、精度高等優(yōu)點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于儲(chǔ)水式電熱水器多路溫度數(shù)據(jù)的采集和處理中。

關(guān)鍵詞：電熱水器測(cè)溫；多路溫度信號(hào)；PIC單片機(jī)；LabVIEW虛擬儀器軟件

中圖分類號(hào)：TP274+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）07-0043-02

電熱水器作為直接使用電能加熱提供熱水的家用電器，因其具有便于安裝、使用方便、安全等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)已被廣泛應(yīng)用。電熱水器性能的提高和改善也受到了各家電企業(yè)的關(guān)注。

本文以儲(chǔ)水式電熱水器為重點(diǎn)研究對(duì)象。在電熱水器的性能測(cè)試中，對(duì)其各部分溫度信號(hào)的測(cè)量是尤為關(guān)鍵和重要的。所以，本文介紹的技術(shù)主要是應(yīng)用于電熱水器性能測(cè)試中對(duì)溫度信號(hào)的采集和測(cè)量的，并通過采集的溫度數(shù)據(jù)來有效控制出水溫度，提高沐浴的舒適度。

在國(guó)內(nèi)，許多家電企業(yè)都開發(fā)了基于低速單片機(jī)與計(jì)算機(jī)編程軟件（比如VC++）的數(shù)據(jù)采集測(cè)試系統(tǒng)，并逐漸將其應(yīng)用于電熱水器溫度信號(hào)采集測(cè)試中。在早期，該測(cè)試方法有成本較低、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但是隨著科技的進(jìn)步，該測(cè)試方法也暴露出采集速度慢、編程復(fù)雜、精度低、上位機(jī)顯示差等缺點(diǎn)，不能完全滿足現(xiàn)在對(duì)電熱水器多路溫度數(shù)據(jù)采集處理的要求。

針對(duì)電熱水器溫度測(cè)量中基于低速單片機(jī)和VC++的溫度信號(hào)檢測(cè)方法存在編程復(fù)雜、采集速度慢、精度低和顯示效果差等問題，提出了基于LabVIEW虛擬儀器軟件和PIC高速單片機(jī)技術(shù)的電熱水器溫度信號(hào)的測(cè)量方法。

1 虛擬儀器軟件LabVIEW和PIC單片機(jī)

1.1 虛擬儀器軟件LabVIEW

虛擬儀器技術(shù)是當(dāng)今計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試領(lǐng)域一項(xiàng)重要的技術(shù)，它是隨著軍用測(cè)量技術(shù)的發(fā)展而衍生出來的。虛擬儀器的核心思想就是利用計(jì)算機(jī)豐富的系統(tǒng)資源和高速處理能力，將硬件設(shè)備完成的測(cè)試功能用軟件方法實(shí)現(xiàn)。

LabVIEW 軟件已經(jīng)從最初簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集和儀器控制的工具發(fā)展成科技人員用來設(shè)計(jì)、發(fā)布虛擬儀器軟件的圖形化平臺(tái)，成為了測(cè)試、測(cè)量和控制行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)軟件平臺(tái)。

1.2 PIC單片機(jī)

PIC系列產(chǎn)品具有指令集精簡(jiǎn)、代碼壓縮率高、功耗低、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、運(yùn)行速度快等特點(diǎn)?；谶@些優(yōu)勢(shì)，使PIC系列單片機(jī)在多路數(shù)據(jù)采集測(cè)試中被廣泛應(yīng)用。

在PIC系列單片機(jī)中，8位單片機(jī)憑借其功能完善、性價(jià)比高、兼容性好的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于汽車、家電等領(lǐng)域。本文主要介紹的就是PIC16F883型號(hào)的8位單片機(jī)。該單片機(jī)有4 K的程序存儲(chǔ)器，512字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，10位A/D的轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)，有多達(dá)11路的模擬信號(hào)輸入通道，高達(dá)20 MHz的時(shí)鐘頻率，非常適合對(duì)多路模擬信號(hào)的采集和處理。

2 基于LabVIEW和PIC的信號(hào)采集與處理

基于LabVIEW虛擬儀器軟件和PIC高速單片機(jī)技術(shù)的溫度信號(hào)測(cè)量原理框圖，如圖1所示。從圖1中可以看出，通過布置在電熱水器對(duì)應(yīng)位置的溫度傳感器（熱敏電阻）獲得了初始數(shù)據(jù)后，依靠LabVIEW編寫的采集顯示程序加上配套的PIC高速數(shù)據(jù)采集模塊，對(duì)初始數(shù)據(jù)進(jìn)行高速采集并加以保存。

2.1 多路溫度信號(hào)的LabVIEW采集

溫度信號(hào)屬于快速連續(xù)變化的信號(hào)，在傳統(tǒng)的電熱水器溫度測(cè)試中，常常利用低速微芯片（單片機(jī)）系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)多路變化溫度信號(hào)的采集。但由于該類型的芯片響應(yīng)速度慢、多線程處理能力不足，可能會(huì)出現(xiàn)信號(hào)漏采、誤采等問題。

圖2為利用LabVIEW軟件與PIC16F883單片機(jī)配合實(shí)現(xiàn)多路溫度信號(hào)采集原理圖。

從圖2中可以看出，當(dāng)設(shè)置在電熱水器內(nèi)膽上的多個(gè)溫度傳感器探測(cè)到溫度變化時(shí)，通過信號(hào)線把溫度信號(hào)1、溫度信號(hào)2直到溫度信號(hào)n傳輸?shù)絇IC芯片中進(jìn)行信號(hào)的采集和初步處理，并把轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，等待上位機(jī)的讀取。

2.2 多路溫度信號(hào)的LabVIEW處理

利用新型的LabVIEW虛擬儀器軟件可以最大程度地發(fā)揮虛擬儀器的優(yōu)勢(shì)，在編程處理上完全脫離了燒寫微芯片程序過程煩瑣、程序編寫復(fù)雜的問題，同時(shí)，配合PIC高速單片機(jī)芯片可以很精確地取得多路溫度信號(hào)數(shù)據(jù)，以此來提高測(cè)量的精度。

本文介紹的測(cè)試處理方法是基于G語言的LabVIEW來編寫的。該軟件不僅編程簡(jiǎn)單、人機(jī)界面友好，還易于實(shí)時(shí)修改，非常適合應(yīng)用于當(dāng)前多路溫度測(cè)試系統(tǒng)中。

2.3 LabVIEW軟件處理

LabVIEW軟件程序主要是讀取采集到的多路溫度信號(hào)，并在相應(yīng)窗口中顯示，按實(shí)際需求對(duì)信號(hào)進(jìn)行比較處理。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)電熱水器內(nèi)膽上各點(diǎn)溫度信號(hào)的采集顯示和處理。

3 溫度采集處理

當(dāng)把LabVIEW虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于多路溫度信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)中時(shí)，完全可以構(gòu)建出新型的電熱水器多路溫度信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)。在能效測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，使用構(gòu)建的新系統(tǒng)對(duì)電熱水器內(nèi)膽上的各點(diǎn)進(jìn)行溫度測(cè)試，并通過LabVIEW編寫的軟件采集和處理數(shù)據(jù)，得到多路溫度數(shù)據(jù)曲線，并通過各個(gè)曲線得到相應(yīng)的最高和最低溫度點(diǎn)。

由此可以看出，基于LabVIEW虛擬儀器軟件技術(shù)構(gòu)建的新系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多路溫度信號(hào)的采集和處理，獲得了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用PIC單片機(jī)內(nèi)置的10位高精度A/D精確采集出多路溫度信號(hào)，并通過串口通訊顯示和保存了采集到的溫度信號(hào)。很明顯，在同時(shí)滿足采樣率快、精度高和編程簡(jiǎn)易的基礎(chǔ)上，新方法構(gòu)建的系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)表明，基于LabVIEW虛擬儀器軟件和PIC高速單片機(jī)的測(cè)量方法與其他測(cè)試方法相比，具有可靠性高、操作簡(jiǎn)單，精度高等優(yōu)點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于電熱水器測(cè)溫系統(tǒng)中，充分體現(xiàn)了LabVIEW虛擬儀器技術(shù)和PIC高速單片機(jī)處理技術(shù)在多路溫度信號(hào)測(cè)量中的優(yōu)越性。將這些技術(shù)應(yīng)用于電熱水器內(nèi)膽上多路溫度信號(hào)的測(cè)試中，對(duì)提高家電測(cè)試的效率、精確度和操作性發(fā)揮重要的作用。隨著虛擬儀器技術(shù)和PIC單片機(jī)處理技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該方法將會(huì)不斷得到完善和擴(kuò)充，進(jìn)而被應(yīng)用于更多的測(cè)試系統(tǒng)中，發(fā)揮出巨大的作用。

參考文獻(xiàn)

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