基于LabVIEW的计算机温度检测器设计
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[摘 要]随着计算机的日益普及和计算机频率和速度的提高,计算机内部温度检测的控制器的需求显得必要,因此设计一款方便、便宜的计算机温度检测器有非常重要的意义。本文详细阐述计算机温度检测器的设计,着重对计算机温度信号的检测、采集和处理进行了分析和设计。该设计是基于虚拟技术的单片机数据采集系统,系统具有人机界面良好,操作方便,成本低廉,设置灵活等优点,具有很好的实用价值。
[关键词]温度 数据采集 单片机 虚拟仪器 labview
[中图分类号][文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)03-0024-02
现在PC和笔记本电脑的流行趋势是执行速度越来越快,功能越来越多。换句话说,整个电脑系统也愈来愈热,散热的需求也愈来愈普遍。在构思散热方案的同时,准确地侦测系统或单一芯片的温度格外地重要。否则,就可能会产生散热系统在低温的时候启动,但在高温的环境中关闭功能,这时如果没有一个系统的温度检测器,可能会使系统不正常地损坏。
虚拟仪器是电子仪器与计算机技术更深层次的结合产生了一种新的仪器模式,虚拟仪器利用加在计算机上的一组软件与仪器模块相连接,以计算机为核心,充分利用计算机强大的图形界面和数据处理能力提供对测量数据的分析和显示,打破了传统仪器功能为厂家定义,用户可以很方便地组建自己的自动测试系统。因此,采用虚拟仪器完成计算机温度测试具有广阔的前景性。进入21世纪后,温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。[1]
1 总体设计方案
该设计选择NI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分析和诊断的计算机部分构成,这两部分协调配合工作完成整个系统功能。整体设计方案如图1所示。
2 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AD574完成数据的A/D转换。图2为AD574与89C51单片机的接口电路。
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。
3.1 单片机端软件设计
单片机是硬件部分的核心,其功能是多方面的,为了便于程序的调试、连接和修改,各功能程序实行模块化、子程序化,将程序分为初始化模块、数据采集控制模块、串行通信模块和信号处理模块。初始化模块主要完成单片机系统、串口通讯以及AD转换的初始化工作。数据采集控制模块主要完成单片机对AD574数据采集的控制工作。串行通信模块主要完成单片机通过串行接口和计算机进行数据的传送工作。信号处理模块主要完成对AD574采集到的数据进行分析,并及时对信号进行处理。[2]
3.2 计算机端软件
计算机端软件是软件部分的核心,其功能是多方面的,不仅负责采集数据的接收,还有对接收的数据进行处理和显示等功能。本系统的上位机软件开发选用了虚拟仪器LabVIEW软件开发系统。为了便于程序的设计、连接和修改,各功能程序实行模块化,设计从总体上,将程序分为8个模块:串行通信模块:该模块主要完成对单片机发送的数据进行接收和对单片机进行控制的工作。在LabVIEW功能模板中,Instrument I/0子模板包含了进行串行通信操作的一些功能模块,有串口写、串口读、串口设置、关闭串口等模块。
数据转换模块:该模块主要完成对串口接收到的数据进行转换,以和实际的温度值相一致。
信号处理模块:该模块主要是完成对信号进行滤波处理,该设计对这些信号进行限幅处理以及平滑滤波。
信号分析模块:该模块主要进行对温度信号图的分析工作。
数据存储模块:该模块主要完成对温度数据进行存储。
数据读取模块:该模块主要完成对以前的温度数据进行读取。
信息调用模块:该模块主要完成对温度进行必要调用。在温度监护中,存储到文件的只能是文本性的信息,本系统中将数据恢复成曲线图,通过观察波形图的变化来对计算机的温度状况作出判断。
系统定时模块:该模块主要完成对监控时间的控制。[3]
综上所述,通过软件开发系统LabVIEW进行软件设计后的主界面如下图3所示。
4 结论与展望
本文运用虚拟仪器技术完成了计算机温度检测器的设计,完成了温度信号的传输,单片机将处理后的数据通过串口传送到上位主机,完成了可以用于温度分析、显示、保存的温度检测软件。[4]该设计采用89C51单片机作为核心处理单元,利用其价格低廉、体积小等特点,使整体仪器的体积和成本降低。但本设计所采用的温度分析、处理算法较简单,为了取得更好的效果,可改进算法并采用更高级别的微处理器,要进一步完善计算机温度检测器的各项性能,还有许多问题有待解决。[5]
[参考文献]
[1] 王林泓.动态信号分析系统的研究[D].重庆:重庆大学,2002.
[2] 侯国屏等.LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计.北京:清华大学出版社,2005.
[3] 葛亮等.虚拟心电监护系统设计.天津.仪器仪表用户,2008.2.
[4] 张晓琳.一种新型信号控制模块设计 [D].成都:电子科技大学,2006.
[5] 马明建.数据采集与接口技术.西安:西安交通大学出版社,2005.
[作者简介]
赖冠仲,男(汉族),西南石油大学电信院的研究生,主要从事电子信息和单片机数据采集技术研究。
胡泽,男(汉族),西南石油大学电信院副院长,博士,教授,主要从事电子信息和井下测试技术研究。杨智佳,男(汉族),西南石油大学机电院研究生,主要从事机械电子方面的研究。
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