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
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
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
; s+ b& I  a% B! p  k/ h: v微机原理与接口技术、传感器，自控系统，系统集成、算法语言
( a. Q$ R. o" n4 {1 u7 `等课程的实验、实习教学。(3)维护、使用、管理不便。同一实验
" Y3 k" o8 M1 o1 A7 k3 L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。
( i. i1 N8 a/ d: j3 X(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
( I& d) l9 t1 h. m' b9 ]9 e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
. S+ w  x& o6 n% g点结合，开发一种基于单片机做下位机IabVIEW软件为上位机
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
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
7 ?1 @4 Z' e( w+ X8 V' b$ ]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、
# s- |& @1 S3 e0 W8 J, B$ F  X. K% S- Y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
实现自动测量、自动记录、自动数据处理。因成本低，又适合学
8 _9 C7 D8 t; r9 b! U: o7 p. {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
# s' q9 g9 Z! V) t' f  n: W9 l5 g- Z1 a智能仪表包括嵌入式单片机系统、单总线智能温度传感
器、及温度控制装置等组成，在labvJew7．0的虚拟仪器开发平台
) l) B; `8 V: n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
4 ]4 z7 G, h4 X# Y6 ^. d- [# X/ r0 fDSl8820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
3 ?7 M" c( V+ @2 }3 O. u即与主CPU连接，通过串口实现与微机接口通讯，输出温度数
1 l/ w9 Y2 r& q4 v据及相关控制信号。
下位机采用C51系列单片机作为数据采集的硬件。上位机
# C* R' R& K0 m; v9 G用PC机和NI公司的labVlEW软件，利用单片机和PC机的串
" A4 U4 @4 ]/ D9 D+ q, v2 m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
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
8 x+ d2 B( g8 c, s% C" R/ R3 i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
: d) L4 P1 h# @! M, d) I" h. _- r2 d机采用89S52芯片，自带的存贮空间能够满足要求不需外扩存
5 H& A; a4 J% D( ^& ^/ f6 A贮空间，89S52单片机负责将DSl8820的温度数据通过串口通
: N& Z  F' A9 e; a9 a3 f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
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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