基于LabVIEW的自動溫度監控系統的設計

何乾偉　王小魏　黃致堯

【摘 要】傳統的溫度監控器功能完全依賴硬件實現，有精度低、速度慢、價格昂貴等缺點，根據溫度監控的需要，結合虛擬儀器的特點，基于LabVIEW的開發平臺設計了一種自動溫度監控系統。該系統主要完成了前面板和程序框圖的設計，具有使用靈活、效率高、自動化程度高、操作簡單、可實現用戶自定義其功能等優點。

【關鍵詞】溫度監控系統；LabVIEW；程序；設計

0 引言

借助于儀器儀表技術和計算機技術的飛速發展，虛擬儀器隨之誕生，20世紀80年代，美國國家儀器公司首先提出虛擬儀器的概念，和傳統儀器相比，虛擬儀器具有使用靈活、效率高、自動化程度高、操作簡單、可實現用戶自定義其功能等優點。虛擬儀器已成為未來儀器發展的一種趨勢，但這也對現有虛擬儀器技術提出了更高的要求。

本文重點介紹了一種基于LabVIEW而設計的數字化自動溫度監控系統，在很大程度上解決了傳統溫度檢測儀器的諸多弊端。該儀器可以由用戶自由地組合計算機平臺、硬件、軟件、以及各種實現應用所需要的附件，這種靈活性可由供應商定義，功能固定、獨立的傳統儀器無法與之相比。

1 自動溫度監控系統的設計指標

該自動溫度監控系統基于LebView而設計，在實現傳統溫度監控器所實現的功能的基礎上，結合虛擬儀器的特點進而增加了一些傳統儀器不具備的新功能，該設計實現的主要功能如下：

1）實時監測溫度數值；

2）自動分析已檢測溫度，顯示最大溫度、最小溫度和平均溫度；

3）設定溫度的監控范圍，出現異常時報警提示；

4）華氏溫度與攝氏溫度之間互相轉換；

5）用戶可以控制監測過程。

2 自動溫度監控系統的設計

2.1 前面板的設計

前面板的設計主要包括顯示部分和控制部分，具體設計步驟如下，圖1為前面板的設計圖。

2.1.1 顯示部分

顯示部分主要包括一個波形圖表和多個字符串顯示控件，波形圖表用于顯示當前溫度值和規定的報警溫度溫度上下線，字符串顯示控件分別用于顯示設定的溫度上下線、當前溫度值、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溫度的精確值。其產生方法為：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、停止和華氏度與攝氏度調換控件。啟動按鈕和停止按鈕可由布爾選板里的確定按鈕控件產生，華氏溫度與攝氏溫度調換控件可由布爾選板里的水平搖桿開關控件產生，將這些控件在前面板合理布局，對其外觀進行美化，適當修改其屬性。

2.2 程序框圖的設計

設計程序框圖的目的是實現前面板各控件的功能，包括溫度數據的采集、溫度數據的分析、溫度超限報警、溫度采集過程的圖形顯示攝氏溫度和華氏溫度的相互轉換這幾大部分，圖2為本自動溫度監控系統的程序框圖。

2.2.1 溫度數據的采集

本設計簡化了溫度數據的采集過程。溫度數據用0～100的隨機數模擬，通過采用While循環實現溫度數據的連續采集，并利用定時器控制數據采集的時間間隔。

2.2.2 溫度數據的分析

溫度數據的分析包括求已檢測溫度的最小溫度、最大溫度和平均溫度。當溫度采集過程結束后，While循環函數的“自動索引”功能將循環框內的溫度數據累積成一個數組，并將其輸出到循環框外的“數組最大值與最小值”函數、“均值”函數和波形圖表上，從而可計算溫度的最大值、最小值和平均值，并顯示出溫度變化曲線。此外，本設計還涉及了溫度預警報警程序，當溫度超過預設的溫度上限或低于預設的溫度下限時，LED指示燈會閃亮變紅，蜂鳴器發出報警聲。

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。采集的溫度數據默認為攝氏溫度，在溫度采集和溫度輸出部分之間通過一個條件結構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，那么通過一個公式節點將攝氏度轉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換。

本設計利用了一個條件結構和一個公司節點，結合公式F=1.8*C+90實現了華氏溫度和攝氏溫度的相互轉換。

3 結束語

本自動溫度監控系統的設計具有使用靈活、效率高、自動化程度高、操作簡單、可由用戶自定義其功能等諸多優點，解決了傳統的溫度監控器發展所遇到的瓶頸，實現了實時監測溫度數值、自動分析已檢測溫度、顯示最大溫度、最小溫度和平均溫度、可設定溫度的監控范圍、出現異常時報警提示、華氏溫度與攝氏溫度之間互相轉換等功能。用戶可以控制監測全過程，相對于傳統儀器而言實用性更佳。

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[責任編輯：鄧麗麗]