基于LabVIEW的自动温度监控系统的设计

何乾伟　王小魏　黄致尧

【摘 要】传统的温度监控器功能完全依赖硬件实现，有精度低、速度慢、价格昂贵等缺点，根据温度监控的需要，结合虚拟仪器的特点，基于LabVIEW的开发平台设计了一种自动温度监控系统。该系统主要完成了前面板和程序框图的设计，具有使用灵活、效率高、自动化程度高、操作简单、可实现用户自定义其功能等优点。

【关键词】温度监控系统；LabVIEW；程序；设计

0 引言

借助于仪器仪表技术和计算机技术的飞速发展，虚拟仪器随之诞生，20世纪80年代，美国国家仪器公司首先提出虚拟仪器的概念，和传统仪器相比，虚拟仪器具有使用灵活、效率高、自动化程度高、操作简单、可实现用户自定义其功能等优点。虚拟仪器已成为未来仪器发展的一种趋势，但这也对现有虚拟仪器技术提出了更高的要求。

本文重点介绍了一种基于LabVIEW而设计的数字化自动温度监控系统，在很大程度上解决了传统温度检测仪器的诸多弊端。该仪器可以由用户自由地组合计算机平台、硬件、软件、以及各种实现应用所需要的附件，这种灵活性可由供应商定义，功能固定、独立的传统仪器无法与之相比。

1 自动温度监控系统的设计指标

该自动温度监控系统基于LebView而设计，在实现传统温度监控器所实现的功能的基础上，结合虚拟仪器的特点进而增加了一些传统仪器不具备的新功能，该设计实现的主要功能如下：

1）实时监测温度数值；

2）自动分析已检测温度，显示最大温度、最小温度和平均温度；

3）设定温度的监控范围，出现异常时报警提示；

4）华氏温度与摄氏温度之间互相转换；

5）用户可以控制监测过程。

2 自动温度监控系统的设计

2.1 前面板的设计

前面板的设计主要包括显示部分和控制部分，具体设计步骤如下，图1为前面板的设计图。

2.1.1 显示部分

显示部分主要包括一个波形图表和多个字符串显示控件，波形图表用于显示当前温度值和规定的报警温度温度上下线，字符串显示控件分别用于显示设定的温度上下线、当前温度值、最大温度、最小温度和平均温度，以便于更加直观的观察各项温度的精确值。其产生方法为：在图形控件选板中直接拖出波形图表控件，在显示控件选板中直接拖出字符串显示控件。将这些控件在前面板上合理排版，并适当修改其属性。

2.1.2 控制部分

控制部分主要包括程序的启动、停止和华氏度与摄氏度调换控件。启动按钮和停止按钮可由布尔选板里的确定按钮控件产生，华氏温度与摄氏温度调换控件可由布尔选板里的水平摇杆开关控件产生，将这些控件在前面板合理布局，对其外观进行美化，适当修改其属性。

2.2 程序框图的设计

设计程序框图的目的是实现前面板各控件的功能，包括温度数据的采集、温度数据的分析、温度超限报警、温度采集过程的图形显示摄氏温度和华氏温度的相互转换这几大部分，图2为本自动温度监控系统的程序框图。

2.2.1 温度数据的采集

本设计简化了温度数据的采集过程。温度数据用0～100的随机数模拟，通过采用While循环实现温度数据的连续采集，并利用定时器控制数据采集的时间间隔。

2.2.2 温度数据的分析

温度数据的分析包括求已检测温度的最小温度、最大温度和平均温度。当温度采集过程结束后，While循环函数的“自动索引”功能将循环框内的温度数据累积成一个数组，并将其输出到循环框外的“数组最大值与最小值”函数、“均值”函数和波形图表上，从而可计算温度的最大值、最小值和平均值，并显示出温度变化曲线。此外，本设计还涉及了温度预警报警程序，当温度超过预设的温度上限或低于预设的温度下限时，LED指示灯会闪亮变红，蜂鸣器发出报警声。

2.2.3 图形显示

温度的输出方式分为两种：华氏温度和摄氏温度。采集的温度数据默认为摄氏温度，在温度采集和温度输出部分之间通过一个条件结构判断用户选择的温度输出方式，若用户选择摄氏温度输出，则将所采集的温度直接输出显示，若用户选择华氏温度输出，那么通过一个公式节点将摄氏度转化为华氏度再输出显示。

2.2.4 华氏温度与摄氏温度的相互转换。

本设计利用了一个条件结构和一个公司节点，结合公式F=1.8*C+90实现了华氏温度和摄氏温度的相互转换。

3 结束语

本自动温度监控系统的设计具有使用灵活、效率高、自动化程度高、操作简单、可由用户自定义其功能等诸多优点，解决了传统的温度监控器发展所遇到的瓶颈，实现了实时监测温度数值、自动分析已检测温度、显示最大温度、最小温度和平均温度、可设定温度的监控范围、出现异常时报警提示、华氏温度与摄氏温度之间互相转换等功能。用户可以控制监测全过程，相对于传统仪器而言实用性更佳。

【参考文献】

[1]张凯，郭栋.LabVIEW虚拟仪器工程设计与开发[M].北京：国防工业出版社，2006.

[2]侯国屏，叶齐鑫.LabVIEW编程与虚拟仪器设计[M].北京：清华大学出版社，2005.

[3]刘其和，李云明.LabVIEW虚拟仪器程序设计与应用[M].北京：化学工业出版社，2011，3.

[4]岂兴明，田京京，朱洪岐.LabVIEW入门与实战开发100例[M].北京：电子工业出版社，2014，4.

[5]McQuiston.Virtual instruments for use in test systems development[C]// Proceedings of the IEEE Systems Readiness Technology Conference[S.l.]： IEEE， 2003.

[责任编辑：邓丽丽]