作者：王雪晴 卫亚博
来源：《赤峰学院学报·自然科学版》 2013年第5期
王雪晴,卫亚博
（平顶山学院 电气信息工程学院，河南 平顶山 467000）
摘 要：待测温度信号经传感器转为电信号[2]，再由信号调理电路处理成标准信号进入数据采集卡，由计算机软件系统（LabVIEW）采集.其中温度采集采用集成元件，简单易行可靠.利用LabVIEW实现了温度的温度控制且实时显示模块、温度自动存储模块、超限自动报警模块，其系统功能强大，外围电路简单易于实现，且便于系统硬件维护、功能扩展以及人机界面良好等优点.
关键词：LabVIEW；虚拟仪器；温度控制
中图分类号：TO273 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2013）03-0139-02
1 引言
虚拟仪器与传统仪器不同，传统仪器是由生产厂家定义制造的，具有固定的外观和功能[1]；虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理.
2 系统硬件设计
待测温度信号经传感器转为电信号[2]，再由信号调理电路处理成标准信号进入数据采集卡，由计算机软件系统（LabVIEW）采集.整个系统的硬件组成如图1所示.可见，采用虚拟仪器技术可以大大简化硬件部分设计，传统测试系统的A/D转换，采样保持以及数据通信等功能集成在通用数据采集卡中，由计算机完成数据处理功能.用户可以根据不同需求采用不同的传感器和编写相应的程序即可实现要求的测试功能，大大增强了系统的灵活性.图1给出系统硬件组成框图由计算机、数据采集卡、测温电路及温度控制电路组成.
3 系统软件设计
3.1 系统整体功能介绍
系统软件设计主要完成数据采集与显示、测试结果记录、数据查询、超限报警、温度实时控制等，同时为用户提供一个方便的操作界面.图2给出上位机的监控界面.该系统软件是基于LabVIEW8.5软件平台设计的，图3温度检测部分框图程序.用户首先根据实际需要在“温度上限”或“温度下限”中输入要设定的温度限定值，当点击“START”按钮即可开始温度的采集；所测温度超过或低于温度上限或下限，与之对应的LED灯就会变绿；滑动“温度历史显示”表下方的滑动条即可查看历史温度趋势；当系统处于运行过程中再次单击“START”按钮即可使系统停止工作.
3.2 数据采集
数据采集模块可分为数据采集卡驱动程序的打开、数据采集卡的设置、数据采集卡的启动、数据采样控制、数据采集卡驱动程序的关闭等子模块[3].程序运行以后，数据采集卡连续采集数据，并把采集到的数据不断的送入到缓存中，并在前面板上显示采集到的数据波形.如图2系统总界面中的数据波形显示.
3.3 数据记录与存储
系统提示输入文件名即确定好存储路径后，所采集测量的数据将存储到相应文件中.程序如图4所示.
3.4 温度实时控制
采用LabVIEW中所带的PID控制器模块来控制温度.该模块采用增量式PID控制器，在LabVIEW中主要通过两种途径实现.一是利用其外部接口调用其他软件或编程代码[4]；二是利用LabVIEW本身的图形编程语言编程.由于LabVIEW提供了Matlab Script节点，可在Matlab script节点中编辑Matlab程序，并在LabVIEW环境下运行，而且使用Matlab script节点实
现，这样既能使程序结构清晰，又能提高运算速度.因此可采用Matlab script节点实现增量式PID控制程序.其表达式为：
Δu（k）=Kp[e（k）-e（k-1）]+Kie（k）+Kd[e（k）
-2e（k-1）+e（k-2）] （3-1）
（3-1）式中：k为采样序列；u（k）为第k次采样时刻的计算机输出值；e（k）为第k次采样时刻输入的偏差值；e（k-1）为第k-1次采样时刻输入的偏差值；Kp为比例系数；Ki为积分系数；Kd为微分系数.
4 结论
所设计的温度测控系统软件上采用LabVIEW强大的虚拟仪器设计能力，设计了操作简单、界面良好的温度测试系统，实现对环境温度信号的采集、分析、数据显示与存储，并对超出设定范围的故障进行报警等功能.系统在功能和应用可以进一度开放，比如可以实现更多路温度活或变量的信号的采集和控制，实现对温、湿度的控制反馈等.
参考文献：
〔1〕袁源．虚拟仪器基础教程[M]．成都：电子科技大学出版社，2002.
〔2〕郁有文．传感器原理及工程应用[M]．西安电子科技大学出版社，2008.
〔3〕李亚．基于LabVIEW的温湿度检测系统设计[J]．湖南工程学院学报，2012，22（1）：24～26.
〔4〕倪自强．LabVIEW环境下温湿度监控系统实现[J]．电子元器件应用，2009，11（2）：32～34.
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