上海工程技术大学毕业设计（论文） 基于LabVIEW的温度控制系统研究目 录摘 要1ABSTRACT21 绪论31.1 课题的提出及背景32 虚拟仪器概述42.1 虚拟仪器的概念42.2 虚拟仪器的主要特点42.3 虚拟仪器的体系结构52.3.1 虚拟仪器的硬件构成52.3.2 虚拟仪器软件构成62.4 LabVIEW的概述73 基于LabVIEW 的温度控制系统原理73.1 功能组成73.2 设备组成83.3 温度控制系统基本原理83.3.1 温度的采集和显示83.3.2 温度值数据分析93.3.3 温度控制93.3.4 事故和故障报警103.3.5 数据存储114 模糊控制设计114.1 模糊控制概念114.2 模糊化接口134.3 规则库154.4 模糊查询表165 基于LabVIEW 的温度控制实验系统设计165.1 系统实验设备175.1.1 热敏电阻电路175.1.2 NI ELVIS、数据采集卡PCI-6251及计算机185.1.3 风扇、发热电阻、蜂鸣器185.2 系统软件设计195.2.1 温度采集程序195.2.2 温度数据处理205.2.3 模糊控制器程序设计245.2.4 输出控制285.2.4 报警设计295.2.5 数据存储326 基于LabVIEW温度控制系统仿真337 总结35参考文献37摘 要作为最基本的物理参数之一，温度在人类的生产和生活中扮演着重要的角色。在某些工业生产中，其生产环境对温度有一定的要求，在人们的日常生活中环境温度也是影响人们生活质量的重要因素，所以对温度的控制是很有必要的。本文将虚拟仪器与温度控制结合起来，虚拟仪器是现代化测量方式不仅在监测上相较于传统仪器有诸多的优势，其自动控制功能也是传统仪器所不能及的。将虚拟仪器运用在温度控制上充分利用虚拟仪器强大的测控功能。在Labview平台下的图形化编程，可以搭建各种各样的控制程序。程序主要包括4块内容：温度采集及处理；降温控制；升温控制；事故及故障报警。由采集到的温度值进行各种温度数据处理后，经由不同的逻辑判断得出相应的结论，然后由程序控制数据采集卡输出相应的控制信号实现温控设备施行对应的功能。在控制系统的设计中并没有建立精确的数学模型，而是采用模糊控制的控制方式。由于温度的影响因素比较复杂，建立数学模型并不现实。模糊控制使用的是自然语言的控制思想和控制逻辑，模糊控制是在温度控制中较为实用且易于建立的方法。关键词：温度控制，虚拟仪器，Labview，模糊控制Research of temperature control system based on LabviewABSTRACTAs one of the most basic physica parameters, temperature plays an important role in peoples production and life. In some industrial production, the production environment has certain requirements on temperature, in peoples daily life, environment temperature is an important factor affect the quality of peoples life. So that it is necessary to control temperature. In this paper, we use the combination of virtual instrument and technology of temperature control. Virtual instrument is a modern measuring methods, it has more ground than traditional instrument in monitor, and compared to the traditional instrument the function of control is strong. It a good way to realize the control of temperature by the virtual instrument.Graphical programming in the Labview platform, you can set up a variety of control procedures. The program mainly includes 4 parts: temperature acquisition and processing; cooling control; warming control; accident and fault alarm. After all kinds of data processing to the temperature from collecting, through the different logic judgment draws the corresponding conclusion. The the programme control data acquisition card output corresponding control signal to realize the temperature control device execute the corresponding function.In the design of control system, there is no accurate mathematical model, but the fuzzy control. Because of the complicated factors of temperature, it is not realistic to set up mathematical model. The use of fuzzy control is the control of natural language and control logic, fuzzy control is more practical and easy to establish the method of temperature control.Key words: temperature control, virtual instrument, Labview, fuzzy control基于LabVIEW的温度控制系统研究蔡辉煌 1011122311 绪论温度是一个基本物理量。温度表示的是物体冷热的程度，温度越高表示对应的物体的分子热运动速率越快，反之则反。温度不能直接测量，因为从微观上去观察分子的热运动是不现实的，所以对于温度的测量从被测对象温度变化对外界其他物体的影响来间接测量。在各个工业领域都存在温度测量的需求，在家居生活中也有温度计的运用。温度这一物理量对人们的生产生活有很大的影响。在生产中由于某些生物或物质对于温度的敏感性人们往往不得不实时监测温度的变化，在生活中由于人体对于温度的反应，为追求舒适的环境人们对温度不仅仅监测还进行控制。对于温度检测从水银温度计到红外温度传感器等都可以实时测出当前环境的温度值，但是这些测温仪并不具备温度控制能力，想要改变环境温度就得通过其他设备，例如风速、空调等。尽管某些智能化调温设备集成了测温装置，在执行温度控制时其准确性和及时性都不高，且没有较明确的温控逻辑。本文主要针对人们的生活空间类型的环境温度进行温度控制系统研究，结合基于Labview软件环境的虚拟仪器，着重与温度采集后到控制信号输出之间的软件设计。并使用试验设备对该系统进行调试，实现温度控制的功能和逻辑。1.1 课题的提出及背景对于温度的监测和控制在各个方面的应用相当普遍，从各种测温仪器的发展和各种降温升温设备的出现表明温度这一物理量是一个广泛的研究课题。当前的测温和调温技术都相当成熟，在各个领域都针对不同的应用都有相应的温度控制系统。对于人们的生活环境的温度调节，最原始的温度调节系统是由人体感知温度升高，然后人大脑做出反应，摇动手中的扇子对体表进行风冷降温。到现在的智能空调系统，自动检测室温，自动控制空调启动和停止来维持室温在一个舒适的范围。测温和调温不再单独发展，而是结合两者的功能组成一个温度控制系统。从测温到控温的中间环节最早是人的大脑承担，单片机的使用才真正实现自动化的温度控制系统。在生活中可以发现，现在的空调系统虽然带有自动温度调节功能，但是在使用中只有一个可调节的温度参数。空调的温度控制功能在空调的生产完成后就已经定型，其控制逻辑和控制变量都是不可改变的，唯一的调节参数很难符合各种用户在各种场合的需求。1986年，虚拟仪器问世，尽管其最初的目的是发展测量技术，但是其基于计算机的控制技术却有很大的发展空间。基于计算机软件的控制技术使得其控制功能可以在一定范围内被自由定义，这是传统控制设备所不具有的。目前的温度控制系统的技术都相当成熟，也没有什么较大的缺陷。但是随着技术的发展，传统的温度控制技术不能满足新环境的要求。使用虚拟仪器进行温度的控制系统的开发使得温度控制有更好的发展空间。2.虚拟仪器概述2.1虚拟仪器的概念计算机、微电子和网络等相继影响人们的生产生活，也推动传统技术的变革，传统的电子仪器不能满足现代测控系统更高的要求，虚拟仪器的概念最早是由美国国家仪器公司提出的。传统仪器所有的设计和制造过程都由生产厂家执行，其功能和模式在其被生产出来后就被冻结，用户不能更改仪器系统。而虚拟仪器具有异于传统仪器的灵活性能过满足用户多样化的要求。虚拟仪器基于个人计算机的仪器，计算机结合外围设备的硬件和软件支持，使得计算机具有仪器的测控功能。基于计算机软件的灵活性，虚拟仪器不再受限于生产厂家的设计，用户也可以参与到仪器功能的设计，从而满足自己的实际需求。计算机的显示器作为仪器面板，其造型和排版都可以自由调整。鼠标和键盘作为仪器操作的控制键，传统仪器的复杂的控制键被极大的简化，方便用户的操作。 虚拟仪器在实现数据采集，分析，显示和储存方面已经逐步代替传统仪器，最终传统仪器终将被淹没在虚拟仪器的潮流中。2.2虚拟仪器的主要特点虚拟仪器继承了传统仪器的功能，也具备了技术发展赋予的特点：（1）充分运用软件的灵活性，不同于传统仪器以硬件为主的基本概念。在虚拟仪器中，硬件是为了在检测时将物理信号转换为电信号，再将转换为计算机软件能够识别的计算机信号，在控制时，硬件充当执行计算机命令的外围设备。软件不仅能提供丰富的功能程序，还具备良好的用户图形界面。（2）用户可以运用虚拟仪器的软件自主编程，可以根据自己当前的实际需求设计针对于特定应用的功能，也可以在原有的程序基础上改进和增加不同的功能。这是传统仪器无法做到的，某种程度上虚拟仪器可以实现其他传统仪器的所有功能，由于传统仪器的单一性，在某些场合需要使用到多台不同的仪器，而虚拟仪器良好的灵活性使其能够避免这样复杂的麻烦。（3）虚拟仪器的核心是计算机，网络技术和接口技术在计算机上的发展。使得虚拟仪器又有新的拓展空