基于labview的人體溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【畢業(yè)設(shè)計(jì)】

1、<p><b>　?。?0_ _屆）</b></p><p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　基于LabVIEW的人體溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 測(cè)

2、控技術(shù)與儀器 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b>

3、</p><p>　　隨著電子測(cè)試技術(shù)的不斷發(fā)展，測(cè)試儀器正向自動(dòng)化、智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，而虛擬儀器正是這一發(fā)展方向的重要體現(xiàn)。虛擬儀器技術(shù)是一種基于通用計(jì)算機(jī)的新技術(shù)。虛擬儀器的硬件由計(jì)算機(jī)硬件加上一些模塊化的通用I/O硬件所構(gòu)成，軟件由LabVIEW所構(gòu)成。虛擬儀器可以實(shí)現(xiàn)真實(shí)儀器的相應(yīng)功能，同時(shí)又具備成本低廉、升級(jí)容易、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)利用虛

4、擬儀器技術(shù)、以美國(guó)NI公司的LabVIEW為軟件開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)完成一個(gè)“虛擬人體溫度檢測(cè)系統(tǒng)”。該系統(tǒng)以普通PC為主機(jī)，由DAQ卡采集溫度傳感器發(fā)出的電信號(hào)，數(shù)據(jù)的采集、實(shí)時(shí)處理與判斷、保存、顯示均由LabVIEW進(jìn)行控制。實(shí)驗(yàn)證明，本設(shè)計(jì)使用簡(jiǎn)便靈活、人機(jī)界面友好，實(shí)現(xiàn)了所要求的溫度檢測(cè)和判斷功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：虛擬儀器，LabVIEW，人體溫度，數(shù)據(jù)采集</p><p>

5、;　　Design of a Virtual Body Temperature Detection System</p><p>　　Based on LabVIEW</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Along with on-going development of measuring techniq

6、ues, measuring instruments aim to be automatic, intelligent, digital and networked. Therefore, virtual instrument is an important embodiment of this developing trend. Virtual instrument is a new technology which is based

7、 on PC. Its hardware consists of the hardware of PC with some standard I/O modules. Its software is made up by LabVIEW. Virtual Instrument has almost the same function of the ‘real’ one but with advantages such as low co

8、st, easy</p><p>　　This design, a ‘virtual body temperature detection system’, utilizes LabVIEW software as the development platform. In this virtual system, PC is the main controller; the voltage signal send

9、 from temperature sensor is acquired by DAQ card. Data acquisition, real-time processing and judging, store and display are controlled by LabVIEW. Experiment results show that this design is simple and flexible with frie

10、ndly man-machine interface. The required functions for temperature detection and judgment a</p><p>　　Keywords: Virtual Instrument, LabVIEW, Body Temperature, Data Acquisition</p><p><b>　　目

11、 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題的來源1</p><p>　　1.2 LabVIEW的國(guó)內(nèi)外發(fā)展

12、現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.1 虛擬儀器的概念1</p><p>　　1.2.2 虛擬儀器的演變與發(fā)展2</p><p>　　1.2.3 LabVIEW的應(yīng)用3</p><p>　　1.3 課題研究的主要內(nèi)容3</p><p>　　2 虛擬儀器及VI程序構(gòu)成簡(jiǎn)介5</p><p&

13、gt;　　2.1 虛擬儀器簡(jiǎn)介5</p><p>　　2.2 VI程序的構(gòu)成簡(jiǎn)介5</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)備簡(jiǎn)介7</p><p>　　3.1 溫度傳感器7</p><p>　　3.1.1 溫度傳感器的分類7</p><p>　　3.1.1.1 接觸式溫度傳感器7</p><

14、p>　　3.1.1.2 非接觸式傳感器7</p><p>　　3.1.2 LM35溫度傳感器8</p><p>　　3.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)NI ELVIS II+9</p><p>　　3.3 硬件系統(tǒng)連接10</p><p>　　4 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.1 系統(tǒng)流程圖12<

15、/p><p>　　4.2 前面板設(shè)計(jì)13</p><p>　　4.3 程序設(shè)計(jì)13</p><p>　　4.3.1 系統(tǒng)初始化模塊設(shè)計(jì)13</p><p>　　4.3.2 人機(jī)界面處理循環(huán)模塊設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.3.3 信號(hào)采集模塊設(shè)計(jì)16</p><p><b>

16、　　結(jié) 論18</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)19</b></p><p>　　致 謝錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　附 錄20</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p>&l

17、t;p><b>　　1.1 課題的來源</b></p><p>　　虛擬儀器（Virtual Instrument，簡(jiǎn)記為VI）是計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳統(tǒng)儀器技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向。虛擬儀器技術(shù)利用高性能的通用計(jì)算機(jī)的硬件加上一些相對(duì)簡(jiǎn)單的模塊化I/O硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化應(yīng)用。自1986年問世以來，世界各國(guó)的工程師與科學(xué)家們都已開始嘗試將La

18、bVIEW圖形化開發(fā)工具用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而改善產(chǎn)品質(zhì)量、縮短產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間，并提高產(chǎn)品開發(fā)以及生產(chǎn)效率。使用集成化的虛擬儀器環(huán)境和現(xiàn)實(shí)世界的信號(hào)相連，分析數(shù)據(jù)以獲取實(shí)用信息，共享信息成果，有助于在較大范圍內(nèi)提高生產(chǎn)效率[1]。</p><p>　　近年來，從非典、禽流感到甲型H1N1流感相繼在全球流行，造成很大程度的社會(huì)動(dòng)亂、經(jīng)濟(jì)衰退甚至引起恐慌。這些疾病的傳播廣泛而迅速，有一定的潛伏期，檢測(cè)困

19、難，危害程度大。其發(fā)病特征為發(fā)燒，即體溫超過38度。目前，體溫大多被看成靜態(tài)穩(wěn)定的生理參數(shù)。而實(shí)際上，人體體溫并非恒定變的，比如正常的人體體溫是晝夜周期性波動(dòng)的，與人體晝夜活動(dòng)的節(jié)律性、血液循環(huán)、代謝以及呼吸機(jī)能的相應(yīng)周期變化等有很大的關(guān)系。若開發(fā)一種體溫檢測(cè)系統(tǒng)，在基于人體溫度曲線的分析的基礎(chǔ)上測(cè)量出人體溫度曲線的特性，以增加判斷是否發(fā)燒的準(zhǔn)確度，將對(duì)大規(guī)模流行傳染病預(yù)防及隔離產(chǎn)生有益影響。</p><p>　

20、　本文主要利用LabVIEW軟件,設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量人體溫度的虛擬檢測(cè)系統(tǒng),進(jìn)行軟硬件的建構(gòu)及分析。該系統(tǒng)可以自動(dòng)判斷個(gè)人是否過熱，并獲得人體溫度曲線或參數(shù)后實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存及輸出。</p><p>　　1.2 LabVIEW的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 虛擬儀器的概念</p><p>　　對(duì)于虛擬儀器概念，目前還沒有一個(gè)明確的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和定義。美國(guó)國(guó)家儀器

21、有限公司（National Instruments）率先提出了“軟件即儀器”之概念，開啟了虛擬儀器的先河[2]。所謂虛擬儀器，就是在以通用計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，由用戶自己設(shè)計(jì)定義，具有虛擬的操作面板，測(cè)試功能是由測(cè)試軟件來實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)[3]。虛擬儀器只有同時(shí)擁有高效的軟件、模塊化I／O硬件和用于集成的軟硬件平臺(tái)這三大組成部分，才能充分發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)、開發(fā)時(shí)間少以及出色的集成這四大優(yōu)勢(shì)。軟件系統(tǒng)是虛擬儀器

22、的核心，虛擬儀器使用相同的硬件系統(tǒng)，通過不同的軟件就可以實(shí)現(xiàn)功能完全不同的各種測(cè)量?jī)x器，利用軟件可以定義各種儀器。</p><p>　　1.2.2 虛擬儀器的演變與發(fā)展 </p><p>　　傳統(tǒng)的電子測(cè)量?jī)x器、測(cè)試系統(tǒng)由“信號(hào)采集”、“數(shù)據(jù)處理與分析”和“處理結(jié)果的最終顯示”三部分組成放在一個(gè)儀表機(jī)箱內(nèi)，這三部分都是用電子線路來實(shí)現(xiàn)的，即都是采用硬件來實(shí)現(xiàn)的。傳統(tǒng)儀器經(jīng)歷了從模擬儀器到數(shù)

23、字化儀器的變革，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，測(cè)試項(xiàng)目日益增多，測(cè)量范圍日漸擴(kuò)大，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)在精度、速度及功能方面有了更高的要求。這就促使我們要不斷地改進(jìn)和完善測(cè)量?jī)x器和測(cè)試方法，組建自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，使測(cè)試儀器逐步向智能化、自動(dòng)化和虛擬化發(fā)展演變。智能儀器是將微處理器置入測(cè)試儀器，使其能進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，并具有一定的數(shù)據(jù)處理能力。它的全部功能都是以硬件(或固化的軟件)的形式存在，并通過鍵盤和鼠標(biāo)來實(shí)現(xiàn)。近年來的一些智能儀器由于語音技術(shù)的應(yīng)

24、用實(shí)現(xiàn)了測(cè)量結(jié)果的自報(bào)功能，有的增加了觸摸屏功能，但無論是開發(fā)還是應(yīng)用，都缺乏靈活性。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)處理功能的軟件算法精度越來越高，速度越來越快，在儀器的“數(shù)據(jù)處理與分析部分”用軟件代替硬件成為可能，即：用算法代替電子線路，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)儀器的信號(hào)處理功能。同時(shí)，“處理結(jié)果的最終顯示”原本就是計(jì)算機(jī)的“長(zhǎng)項(xiàng)”。這樣，把傳統(tǒng)</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，溫度是

25、需要測(cè)量和控制的重要參數(shù)之一。隨著工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度越來越高，對(duì)溫度的測(cè)量越來越普遍，而且對(duì)溫度測(cè)量的要求也越來越高。由于測(cè)溫時(shí)會(huì)受到各種干擾影響了測(cè)溫精度，需要進(jìn)行濾波。傳統(tǒng)測(cè)溫儀一般都是通過硬件電路來加以實(shí)現(xiàn)。這樣就存在電路復(fù)雜、成本較高、性能不夠穩(wěn)定等問題。另外除了要顯示實(shí)時(shí)溫度外．往往還要能夠方便地實(shí)現(xiàn)報(bào)警、顯示溫度變化趨勢(shì)、對(duì)所測(cè)溫度進(jìn)行一定的統(tǒng)計(jì)分析等功能。因此傳統(tǒng)的以硬件為主的測(cè)溫系統(tǒng)在很多場(chǎng)合已不能適應(yīng)現(xiàn)代測(cè)溫的要求。&

26、lt;/p><p>　　以虛擬儀器為代表的虛擬測(cè)試技術(shù)可以較好的解決這些問題。虛擬儀器利用PC計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能模擬傳統(tǒng)控制面板，以多種形式表達(dá)輸出檢測(cè)結(jié)果；利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析、處理；由I/O接口設(shè)備完成信號(hào)的采集、測(cè)量和調(diào)理，從而完成各種測(cè)試功能。軟件開發(fā)是虛擬測(cè)試系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。在眾多的開發(fā)軟件中又以美國(guó)國(guó)家儀器公司開發(fā)的圖形化編程語言LabVIEW應(yīng)用廣，功能強(qiáng)[5]。<

27、/p><p>　　虛擬儀器技術(shù)經(jīng)過二十多年的發(fā)展，而今正沿著總線與驅(qū)動(dòng)程序標(biāo)準(zhǔn)化、硬／軟件模塊化、編程平臺(tái)的圖形化和硬件模塊的即插即用方向進(jìn)步。虛擬儀器技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用十分普及，如電信、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。在國(guó)內(nèi)，近年來也開始有了利用虛擬儀器實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制等功能的例子[6]。</p><p>　　虛擬儀器由硬件設(shè)備與接口、設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件和虛擬儀器面板組成。用戶用鼠標(biāo)操作虛擬儀器的面板就如同操作真實(shí)儀

28、器一樣真實(shí)和方便。同其他技術(shù)相比，虛擬儀器技術(shù)具有四大優(yōu)勢(shì)：</p><p><b>　　1）、性能高；</b></p><p><b>　　2）、擴(kuò)展性性強(qiáng)；</b></p><p><b>　　3）、開發(fā)時(shí)間少；</b></p><p><b>　　4）、無縫集成

29、。</b></p><p>　　虛擬儀器有很廣闊的發(fā)展空間，并最終要取代大量的傳統(tǒng)儀器成為儀器領(lǐng)域的主流產(chǎn)品，成為測(cè)量、分析、控制、自動(dòng)化儀表的核心[7]。</p><p>　　1.2.3 LabVIEW的應(yīng)用</p><p>　　LabVIEW自1986年正式推出，至今已發(fā)展到以最新版本LabVIEW 2010為核心，包括控制與仿真、高級(jí)數(shù)字信號(hào)處理、

30、統(tǒng)計(jì)過程控制、模糊控制和PID控制等眾多軟件包，可運(yùn)行于現(xiàn)今所有Windows系統(tǒng)、Linux、Macintosh、Sun和HP-UX等多種平臺(tái)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)軟件開發(fā)環(huán)境。自1986年問世以來，LabVIEW已被廣泛應(yīng)用于包括航空航天、工業(yè)自動(dòng)化、通信、汽車、半導(dǎo)體和生物醫(yī)學(xué)等世界范圍內(nèi)的眾多領(lǐng)域。LabVIEW已成為測(cè)試與測(cè)量領(lǐng)域的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過GPIB、VXI、PLC、串行設(shè)備和插卡式數(shù)據(jù)采集板卡可以構(gòu)成實(shí)際的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它提供了工業(yè)

31、界最大的儀器驅(qū)動(dòng)程序庫，同時(shí)還支持通過Internet、ActiveX、DDE、和SQL等交互式通信方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，它提供的眾多開發(fā)工具使復(fù)雜的測(cè)試測(cè)量任務(wù)變得簡(jiǎn)單易行[8]。</p><p>　　1.3 課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本設(shè)計(jì)利用虛擬儀器技術(shù)、以美國(guó)NI公司的LabVIEW為軟件開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)完成一個(gè)“虛擬人體溫度檢測(cè)系統(tǒng)”。該系統(tǒng)以普通PC為主機(jī)，由DAQ卡采

32、集溫度傳感器發(fā)出的電信號(hào)，數(shù)據(jù)的采集、實(shí)時(shí)處理與判斷、保存、顯示均由LabVIEW進(jìn)行控制。</p><p>　　2 虛擬儀器及VI程序構(gòu)成簡(jiǎn)介</p><p>　　2.1 虛擬儀器簡(jiǎn)介</p><p>　　虛擬儀器是在以計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，配合以相應(yīng)的輸入/輸出接口裝置，具有計(jì)算機(jī)顯示器的虛擬面板，測(cè)試功能由測(cè)試軟件來實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)?！疤摂M”的含義

33、有二：</p><p>　　(1)虛擬儀器的面板是虛擬的，它只不過是計(jì)算機(jī)的顯示器模擬而已。而傳統(tǒng)儀器面板上的器件都是實(shí)物，而且是由手動(dòng)和觸摸進(jìn)行操作的。</p><p>　　(2)虛擬儀器的測(cè)量功能主要是通過軟件來完成的。虛擬儀器是在以PC為核心組成的硬件平臺(tái)支持下，通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)儀器的功能的[9]。</p><p>　　2.2 VI程序的構(gòu)成簡(jiǎn)介</p

34、><p>　　LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái)）是美國(guó)NI公司推出的一種基于G語言（Graphics Language，圖形化編程語言）的虛擬儀器軟件開發(fā)工具。在LabVIEW中開發(fā)的應(yīng)用程序都被稱為VI（虛擬儀器），其擴(kuò)展名均被默認(rèn)為vi。所有的VI都包括前面板、框圖以及圖標(biāo)和連接器窗格三部分，如圖2-1所

35、示。</p><p>　　圖2-1 VI程序的構(gòu)成</p><p>　　前面板是圖形用戶見面，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)儀器的面板，該界面上有交互式的輸入控件和輸出顯示控件。輸入控件包括開關(guān)、旋鈕、按鈕等；輸出顯示控件包括波形圖、波形圖表、指示燈等。</p><p>　　框圖是VI程序的圖形化源代碼，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)儀器箱內(nèi)的功能部件。在框圖中對(duì)VI編程的主要工作是從前面板上的輸入控件獲

36、得用戶輸入信息，然后進(jìn)行計(jì)算和處理，最后在輸出控件中把處理結(jié)果反饋給用戶?？驁D上的編程元素除了包括與前面板上的輸入控件和輸出控件對(duì)應(yīng)的連線端子外，還有函數(shù)、子VI、常量、結(jié)構(gòu)和連線等。</p><p>　　VI具有層次化和結(jié)構(gòu)化的特征。一個(gè)VI可以作為另一個(gè)VI的子程序被調(diào)用，這里的子程序被稱為子VI。圖表用于在主VI的框圖中標(biāo)識(shí)被調(diào)用的子VI。連接器相當(dāng)于圖形化的子程序參數(shù)。默認(rèn)情況下，在框圖和前面板的右上角顯

37、示的是當(dāng)前VI的圖標(biāo)，可以通過雙擊該圖表進(jìn)入編輯狀態(tài)。在新建的VI中，LabVIEW會(huì)自動(dòng)生成圖標(biāo)。連接器和圖標(biāo)窗格位于VI窗口的同一個(gè)位置，且只能通過前面訪問連接器窗格[10]。</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)備簡(jiǎn)介</p><p><b>　　3.1 溫度傳感器</b></p><p>　　3.1.1 溫度傳感器的分類</p>

38、;<p>　　3.1.1.1 接觸式溫度傳感器</p><p>　　接觸式溫度傳感器的檢測(cè)部分與被測(cè)對(duì)象有良好的接觸，又稱溫度計(jì)。溫度計(jì)通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡，從而使溫度計(jì)的示值能直接表示被測(cè)對(duì)象的溫度。一般測(cè)量精度較高[11]。在一定的測(cè)溫范圍內(nèi)，溫度計(jì)也可測(cè)量物體內(nèi)部的溫度分布。但對(duì)于運(yùn)動(dòng)體、小目標(biāo)或熱容量很小的對(duì)象則會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差，常用的溫度計(jì)有雙金屬溫度計(jì)、玻璃液體溫度計(jì)、壓力式溫度

39、計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計(jì)。隨著低溫技術(shù)在國(guó)防工程、空間技術(shù)、冶金、電子、食品、醫(yī)藥和石油化工等部門的廣泛應(yīng)用和超導(dǎo)技術(shù)的研究，測(cè)量120K以下溫度的低溫溫度計(jì)得到了發(fā)展，如低溫氣體溫度計(jì)、蒸汽壓溫度計(jì)、聲學(xué)溫度計(jì)、順磁鹽溫度計(jì)、量子溫度計(jì)、低溫?zé)犭娮韬偷蜏販夭铍娕嫉萚12]。低溫溫度計(jì)要求感溫元件體積小、準(zhǔn)確度高、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好。利用多孔高硅氧玻璃

40、滲碳燒結(jié)而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計(jì)的一種感溫元件，可用于測(cè)量1.6～300K范圍內(nèi)的溫度。</p><p>　　3.1.1.2 非接觸式傳感器</p><p>　　非接觸式傳感器的敏感元件與被測(cè)對(duì)象互不接觸，又稱非接觸式測(cè)溫計(jì)。這種儀表可用來測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對(duì)象的表面溫度，也可用于測(cè)量溫度場(chǎng)的溫度分布。 </p><p>

41、　　最常用的非接觸式測(cè)溫儀表基于黑體輻射的基本定律，稱為輻射測(cè)溫儀表。輻射測(cè)溫法包括亮度法（見光學(xué)高溫計(jì)）、輻射法（見輻射高溫計(jì)）和比色法（見比色溫度計(jì)）[13]。各類輻射測(cè)溫方法只能測(cè)出對(duì)應(yīng)的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有對(duì)黑體（吸收全部輻射并不反射光的物體）所測(cè)溫度才是真實(shí)溫度。如欲測(cè)定物體的真實(shí)溫度，則必須進(jìn)行材料表面發(fā)射率的修正。而材料表面發(fā)射率不僅取決于溫度和波長(zhǎng)，而且還與表面狀態(tài)、涂膜和微觀組織等有關(guān)，因此很難精確測(cè)量[

42、14]。在自動(dòng)化生產(chǎn)中往往需要利用輻射測(cè)溫法來測(cè)量或控制某些物體的表面溫度，如冶金中的鋼帶軋制溫度、軋輥溫度、鍛件溫度和各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度。在這些具體情況下，物體表面發(fā)射率的測(cè)量是相當(dāng)困難的。對(duì)于固體表面溫度自動(dòng)測(cè)量和控制，可以采用附加的反射鏡使與被測(cè)表面一起組成黑體空腔。附加輻射的影響能提高被測(cè)表面的有效輻射和有效發(fā)射系數(shù)。利用有效發(fā)射系數(shù)通過儀表對(duì)實(shí)測(cè)溫度進(jìn)行相應(yīng)的修正，最終可得到被測(cè)表面的真實(shí)溫度[15]。<

43、/p><p>　　3.1.2 LM35溫度傳感器</p><p>　　圖3-1 LM35溫度傳感器外觀圖</p><p>　　本設(shè)計(jì)所采用的溫度傳感器為L(zhǎng)M35，是NS公司生產(chǎn)的集成電路溫度傳感器系列產(chǎn)品之一。它具有很高的工作精度和較寬的線性工作范圍，該器件輸出電壓與攝氏溫度線性成比例。LM35與用開爾文標(biāo)準(zhǔn)的線性溫度傳感器相比更有優(yōu)越之處，LM35無需外部校準(zhǔn)或微調(diào)，

44、可以提供±1/4℃的常用的室溫精度。</p><p>　　LM35的引腳及其極限參數(shù)如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 LM35引腳圖</p><p><b>　　其特性參數(shù)如下：</b></p><p>　　?工作電壓：直流4～30V；</p><p>　　?工作電流：小于

45、133μA</p><p>　　?輸出電壓：+6V～-1.0V</p><p>　　?輸出阻抗：1mA負(fù)載時(shí)0.1Ω</p><p>　　?精度：0.5℃精度（在+25℃時(shí)）；</p><p>　　?漏泄電流：小于60μA；</p><p>　　?比例因數(shù)：線性+10.0mV/℃；</p><p&g

46、t;　　?非線性值：±1/4℃；</p><p>　　?校準(zhǔn)方式：直接用攝氏溫度校準(zhǔn)；</p><p>　　?使用溫度范圍：-55～+150℃額定范圍。</p><p><b>　　極限參數(shù)如下：</b></p><p>　　電源電壓：+0.2~35V</p><p>　　輸出電壓：+1

47、.0~6.0V</p><p>　　輸出電流：100mA</p><p>　　開發(fā)的基于LM35溫控系統(tǒng)，工作穩(wěn)定可靠，具有體積小、靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間短、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)[16]。</p><p>　　3.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)NI ELVIS II+</p><p>　　本設(shè)計(jì)所用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為NI公司的ELVIS II+，即教學(xué)實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器

48、套件，可用于動(dòng)手設(shè)計(jì)及原型設(shè)計(jì)。該平臺(tái)集成了12款最常用儀器，包括示波器、數(shù)字萬用表、函數(shù)發(fā)生器、波特分析儀等，緊湊的結(jié)構(gòu)是實(shí)驗(yàn)室及課堂教學(xué)的理想選擇[17]。NI ELVIS II+可通過USB接口與PC連接，實(shí)現(xiàn)快速易用的測(cè)量采集及顯示。作為基于NI LabVIEW圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，NI ELVIS II+能夠發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)的靈活性及自定義功能。同時(shí)，NI ELVISII+也是NI電子教育平臺(tái)中的重要部分，結(jié)合NI Multis

49、im采集及仿真環(huán)境實(shí)現(xiàn)NI ELVIS II+板載電路的測(cè)量及仿真。NI ELVIS II+的設(shè)計(jì)以教學(xué)為目標(biāo)，是一款全面的教學(xué)工具，用于電路設(shè)計(jì)、儀器控制、無線通信、嵌入式/MCU理論等教學(xué)[18]。</p><p>　　圖3-3 NI ELVIS II+系統(tǒng)</p><p>　　圖3-4 NI ELVIS II+外觀</p><p>　　NI ELVIS II+

50、的規(guī)格參數(shù)如下：</p><p><b>　　1. 模擬輸入</b></p><p>　　通道數(shù)： 8 通道差分或16 通道單端</p><p>　　ADC 分辨率：16 位</p><p>　　最大采樣速率：1.25 MS/s單通道</p><p>　　輸入范圍：±10

51、，±5，±2，±1，±0.5，±0.2和±0.1 V</p><p>　　用于模擬輸入的最大工作電壓（信號(hào)＋共模）： ± 11 V 對(duì) AIGND</p><p>　　2. 任意波形發(fā)生器/模擬輸出</p><p><b>　　通道數(shù)：2</b></p>

52、<p>　　數(shù)模轉(zhuǎn)換器分辨率：16位</p><p><b>　　最大更新速率：</b></p><p>　　1 通道：2.8 MS/s</p><p>　　2 通道：2.0 MS/s</p><p>　　定時(shí)分辨率：50 ns</p><p>　　輸出范圍 ：

53、77; 10 V，± 5 V</p><p>　　電壓轉(zhuǎn)換速率：20 V/μs</p><p>　　3.3 硬件系統(tǒng)連接</p><p>　　系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)連接如圖3-5、3-6所示。</p><p>　　圖3-5 硬件系統(tǒng)連接圖</p><p>　　圖3-6 實(shí)物連接照片</p><p

54、><b>　　4 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1 系統(tǒng)流程圖</b></p><p>　　圖4-1 系統(tǒng)流程圖</p><p><b>　　4.2 前面板設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖4-2 系統(tǒng)前面板</p><p&g

55、t;<b>　　4.3 程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.3.1 系統(tǒng)初始化模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4-3系統(tǒng)初始化程序</p><p>　　這個(gè)系統(tǒng)初始化主要是對(duì)采集按鍵、暫停按鍵的最初啟用狀態(tài)賦初值，以及對(duì)局部變量“當(dāng)前狀態(tài)”、“數(shù)據(jù)顯示”賦初值。采集鍵置零，采集鍵初始可用；暫停鍵置2，暫停鍵初始不可用?！爱?dāng)前狀態(tài)”顯示等待

56、，“數(shù)據(jù)顯示”全部清零。Sample Enable置為“假”。</p><p>　　4.3.2 人機(jī)界面處理循環(huán)模塊設(shè)計(jì)</p><p><b>　　（1） 數(shù)據(jù)采集鍵</b></p><p>　　圖4-4 采集事件程序</p><p>　　程序采用了事件結(jié)構(gòu)的框架。當(dāng)“采集”按鈕按下后，事件“采集”發(fā)生，執(zhí)行此事件里的

57、程序。將采集鍵置2，使得采集鍵當(dāng)前不可用；暫停鍵置0，當(dāng)前可用；局部變量“當(dāng)前狀態(tài)”顯示“正在采集…”。Sample Enable置為“真”。</p><p><b>　?。?） 讀取鍵</b></p><p>　　圖4-5 數(shù)據(jù)回放程序</p><p>　　讀取路徑，回放歷史數(shù)據(jù)。</p><p><b>　

58、?。?） 暫停鍵</b></p><p><b>　　圖4-6 暫停程序</b></p><p>　　當(dāng)“暫停”按鈕按下后，事件“暫?！卑l(fā)生，執(zhí)行此事件里的程序。將采集鍵置0，當(dāng)前可用；暫停鍵置2，當(dāng)前不可用；局部變量“當(dāng)前狀態(tài)”顯示“數(shù)據(jù)采集暫?！薄ample Enable置真。</p><p><b>　?。?） 保

59、存鍵</b></p><p><b>　　圖4-7 保存程序</b></p><p>　　當(dāng)“保存”按鈕按下后，事件“保存”發(fā)生，執(zhí)行此事件里的程序。用采集的“數(shù)據(jù)顯示”、“采集次數(shù)”和“采集時(shí)間”共同創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組，保存到一個(gè)電子表格里面。</p><p><b>　?。?） 退出鍵</b></p>

60、<p><b>　　圖4-8 退出程序</b></p><p>　　當(dāng)“退出系統(tǒng)”按鈕按下后，事件“stop”發(fā)生，執(zhí)行此事件里的程序。此時(shí)While循環(huán)終止，退出程序。</p><p>　　4.3.3 信號(hào)采集模塊設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）信號(hào)的采集與放大程序</p><p>　　圖4-9 數(shù)據(jù)采集

61、程序</p><p>　?。?）信號(hào)的分析與報(bào)警</p><p>　　圖4-10 信號(hào)分析與報(bào)警程序</p><p>　?。?）攝氏與華氏的轉(zhuǎn)換</p><p>　　圖4-11 攝氏與華氏轉(zhuǎn)換程序</p><p><b>　?。?）時(shí)間延時(shí)</b></p><p>　　圖4

62、-12 延時(shí)程序</p><p>　　讓程序運(yùn)行速度減慢，以方便觀察。</p><p><b>　　4.4 檢測(cè)結(jié)果圖</b></p><p>　　圖4-13 實(shí)測(cè)氣溫圖</p><p>　　開始因?yàn)闇囟葌鞲衅鱈M35與數(shù)據(jù)采集卡NI ELVIS II+接觸不是太好，所以測(cè)出的氣溫會(huì)突變至零攝氏度。在系統(tǒng)穩(wěn)定之后，氣溫穩(wěn)

63、定在32度左右。此時(shí)室外氣溫大概是35度左右，所以室內(nèi)溫度32度還是接近真實(shí)值的。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)利用虛擬儀器技術(shù)、以美國(guó)NI公司的LabVIEW為軟件開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)完成一個(gè)“虛擬人體溫度檢測(cè)系統(tǒng)”。該系統(tǒng)以普通PC為主機(jī)，由DAQ卡采集溫度傳感器發(fā)出的電信號(hào)，數(shù)據(jù)的采集、實(shí)時(shí)處理與判斷、保存、顯示均由La

64、bVIEW進(jìn)行控制。實(shí)驗(yàn)證明，本設(shè)計(jì)使用簡(jiǎn)便靈活、人機(jī)界面友好，實(shí)現(xiàn)了所要求的溫度檢測(cè)和判斷功能。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?］. 張凱，郭棟，虛擬儀器工程設(shè)計(jì)與開發(fā)，國(guó)防出版社，2004。</p><p>　?。?］．楊樂平. LabVIEW 程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M],北京:電子工業(yè)出版社,2001。&

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