基于虚拟仪器的智能仪表的设计与实现

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目前国内高校信息类教学实验的仪器仪表为：万用表、毫伏
表、函数发生器、示波器及各种专用实验设备等。上述实验设备
4 ~( {, m& D# l& M0 \2 [在实验教学中暴露出的主要弊端有：f1)功能弱。如无实验模拟
( i* U8 E5 w6 d9 J% [功能、辅助实验教学功能，以及普通示波器无暂态信号、过度过
程的存储、重现功能。(2 1适用面窄．上述实验设备难以用于诸如
) j, a' x; t! `' Y4 H微机原理与接口技术、传感器，自控系统，系统集成、算法语言
等课程的实验、实习教学。(3)维护、使用、管理不便。同一实验
+ ?1 |6 P4 M# `; [( Z& n室往往集有多种类、多规格、多型号的传统实验设备，易损件备
用量大，操作使用方法各异，难以采用统一的管理标准和规程。
(4)无实验模拟功能，导致实验过程费时多、元器件损耗大，而用
虚拟仪器图形化编程简单易用性和单片机成本较低的两者优
点结合，开发一种基于单片机做下位机IabVIEW软件为上位机
: t8 s" W& [, h# e的智能仪表，对于学生学习虚拟仪器和单片机都大有裨益。这
种智能仪表结合虚拟仪器的编程实验系统与传统仪器相比有
8 w' _7 d3 K/ ^2 T# @1 S* _; D很大的优势，能解决传统仪器体积庞大，价格高，缺乏相应的计
' m" S) B' A  ?# P算机接口，在数据采集及数据处理等方面十分不便的问题，通
过运用计算机强大的计算与处理能力，大大地提高数据分析、
0 k# u0 f% e7 N$ b! g7 {0 r处理能力，通过设计、仿真与实测的对比使课本理论知识与实
验操作密切结合。可使师生们从繁杂的仪器堆中解放出来，可
! f. Y* v# @+ m. u$ |( D# J实现自动测量、自动记录、自动数据处理。因成本低，又适合学
( z! r) O" B$ r$ @6 J# y) l, x生自己安装、调试和组装。可增加测控专业学生学习虚拟仪器
时的独立动手能力。
1智能仪表的总体设计
智能仪表包括嵌入式单片机系统、单总线智能温度传感
: r* N1 e% |! h! ]% ~器、及温度控制装置等组成，在labvJew7．0的虚拟仪器开发平台
上，构建基于智能仪表的温度控制系统。数字温度传感器采用
( @0 _3 P! g; X3 t# u, DDSl8820型单线智能温度传感器，它集温度测量、A／D转换于一
体的单总线(one wire)结构，只用1个单线总线DQ接上拉电阻
即与主CPU连接，通过串口实现与微机接口通讯，输出温度数
  a/ C/ F+ O+ ?据及相关控制信号。
6 Y( I7 D/ a4 x. f8 M0 [下位机采用C51系列单片机作为数据采集的硬件。上位机
用PC机和NI公司的labVlEW软件，利用单片机和PC机的串
5 `2 C: _. Z: m8 `* |9 `( I! w口通讯将数据传送到上位机中，由上位机负责对数据进行处理
和保存等。串口通讯将DSl8820采集到温度值传到电脑中，在
6 i) v2 X) K, {人机界面上可以实现实时显示温度值，并进行了报警值的自主
( r# ~( [+ Y! s" K设定。采样的温度值加上时间后添加到TXT文本文件中，从而
实现了温度的实时显示、保存及历史数据的复现等功能，单片
2 p5 k% R0 D" t机采用89S52芯片，自带的存贮空间能够满足要求不需外扩存
贮空间，89S52单片机负责将DSl8820的温度数据通过串口通
讯传送给电脑，同时将温度送到数码管中显示出来，由于采用
$ {& Y, G! F" g! c: a8 A的是单总线的方式，所以电路功能简化，省去了AD转换的复杂
系统，实施方便。为了实现温度的控制。可用89S51的接口控制
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