基于MSP430单片机和LabVIEW的温度监控系统设计
设计了基于MSP430F6638单片机和LabVIEW的温度采集系统。温度传感器采用DS18B20，单片机通过串口将实时采集的温度数据上传到计算机，上位机采用LabVIEW 2017开发，实现温度的实时监控及温度数据的存储等功能。系统设计简单，具有较高的可靠性和稳定性。
标签：温度监控；MSP430F6638；LabVIEW；DS18B20
Abstract： A temperature acquisition system based on MSP430F6638 and LabVIEW is designed. The temperature sensor uses DS18B20， single-chip microcomputer to upload the real-time temperature data to the computer through the serial port. The upper computer is developed with LabVIEW 2017 to realize the functions of real-time temperature monitoring and temperature data storage. The system design is simple and has high reliability and stability.
Keywords： temperature monitoring； MSP430F6638； LabVIEW； DS18B20
1 概述
温度监控在工业、农业、电子、医药等领域具有重要的应用。随着工业自动化进程的不断发展，嵌入式系统和虚拟仪器的应用越来越广泛。本文以SP430F6638单片机为核心，采用数字温度传感器DS18B20，将采集的温度数据通过RS232串口上传到计算机，上位机采用LabVIEW2017进行开发设计。上位机采用数字和量表以及波形的形式实时显示采集的温度数据，通过绘制的温度曲线，用户可方便观察温度的波动变化。
2 系统硬件设计
系統硬件主要由温度传感器、单片机、串行通信接口构成。系统原理框图如图1所示。
温度传感器采用美国Dallsa公司生产的单总线数字温度传感器DS18B20， 该传感器集成温度变换器、A/D变换、接口电路等在一个芯片中，具有功耗低、性能高、抗干扰能力强、测量温度范围广（-55℃～125℃）的优点[1]。
系统MCU采用TI公司的16位超低功耗混合信号处理器MSP430F6638，该芯片片内资源丰富、运算速度快，是MSP430单片机系列中的一款高端处理器[2]。芯片内集成通用串行通信接口（USCI）模块，支持不同的通信模式。本系统采用USCI的异步串行通信（UART）方式，通过芯片外部如图2所示的RS-232电平转换电路，与上位机PC进行通信，将采集的温度信息实时上传到计算机，利用上位机软件对采集的温度信息进行显示和分析等操作。
3 上位机LabVIEW程序设计
上位机软件采用目前应用广泛的LabVIEW 2017开发环境，LabVIEW采用图形化的设计语言，支持多种硬件接口，具有编程方便，任务开发周期短等特点[3]。上位机主要功能包括接收串口上传的温度数据并以不同方式进行显示，设置温度报警的上限和下限，采集温度的存储以及历史数据的查看等功能。
本系统利用LabVIEW的VISA串口通信模块，通过计算机的串口和下位机连接，本系统采用异步串行通信模式、通信波特率为9600bps、8位数据位数，无校验、1位停止位的方式进行通信，在实际应用中，上位机可以根据下位机设置的UART通信模式对通信速率等串行通信参数进行设置。
为了保证上位机与下位机的可靠通信，对传送数据加帧头，因此，上位机软件需要对帧头进行对准处理。同时，为了防止通信过程中的数据丢帧，对从串口接收的数据通过队列数据结构进行接收和读取。
在工农业生产等领域，对采集的温度数据往往需要进行后期的分析和处理[4]。因此，对从串口读取的温度数据的存储具有重要的应用意义和价值，为了后期的分析和处理的方便，本文对采集的温度数据文件以存储数据的起始时间命名，如“201806031634.txt”。在实际应用中，用户可以通过上位机软件设置高温和低温报警的阈值，当温度超过高温阈值或低于低温阈值时，上位机软件中相应的报警灯会被点亮。
系统的运行界面如图3所示。
4 结束语
本文设计了一个基于MSP430F6638和LabVIEW的温度检测系统，上位机和下位机之间通过串口进行通信，上位机界面实现温度的实时监测、温度报警、数据记录等功能。系统性能稳定，具有较好的实用价值和推广价值。
参考文献：
[1]李凯，徐晨.基于DS18B20的温度控制器设计研究[J].科学技术创新，2018.
[2]陈吴亮，等.基于MSP430的智能家居设计[J].现代计算机，2016.
[3]刘刚，王立香，张连俊.LabVIEW 8.20中文版编程及应用[Z].2008.
[4]马草原，郭双强，李国欣.基于LABVIEW的串口调试与数据分析[J].工矿自动化，2005.
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