基于LabVIEW和ZigBee技术的无线测温装置设计

发布时间：2017-07-29 10:29

  本文关键词：基于LabVIEW和ZigBee技术的无线测温装置设计

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【摘要】：温度的测量对实际的工农业生产、货物的存储以及日常生活等诸多方面有着重要的意义。传统的温度测量方式存在着灵活性较差、测量范围小、扩展性较差、无法实时监控等缺点,使温度测量存在着局限性。文章基于这些缺点,设计并实现了一套分布式无线测温装置。本文提出了一套基于L abVIEW和ZigBee无线通信技术的分布式多点测温装置,并根据需要实现的功能,制定了设计方案。该测温装置利用主控芯片CC2530和铂热电阻PT100,实现了多个节点的温度采集、温度信息的无线传输以及上位机对上传信息的处理、实时显示、记录保存等功能。本系统有三个主要模块：温度采集系统、数据无线传输系统、上位机监测系统。温度采集系统实现了现场温度的实时采集,利用PT100设计了高精度温度采集电路,使用CC2530自带的12位A/D转换降低了设计难度,同时保证了数据的精度；无线数据传输系统依托ZigBee无线通信技术,将一个协调器节点和多个终端节点进行组网,从而可将终端节点采集来的数据实时发送到协调器节点,本文利用ZigBee的Z-stack协议栈简化了编程过程；上位机监测系统利用LabVIEW编程,设计了简洁的界面和操作方式,可对采集的温度信息进行分析、处理、记录和显示,并且将上位机程序和一些组件打包生成安装程序,增强了上位机系统的移植性。根据本论文设计出的无线测温装置可成功的采集多处的温度信息,并将数据无线传输到协调器节点实时的显示在上位机上。经验证,本装置工作稳定,各项功能均达到预期目标。
【关键词】：分布式 无线测温 LabVIEW ZigBee 高精度
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH811
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 课题背景及研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 无线测温装置整体的设计思路13-14
• 1.4 论文主要工作及章节内容安排14-16
• 第二章 ZigBee无线通信技术及其应用16-27
• 2.1 ZigBee简介16
• 2.2 ZigBee技术相关规范和特点16-18
• 2.2.1 ZigBee技术相关规范16-17
• 2.2.2 ZigBee技术规范的特点17-18
• 2.3 ZigBee技术的设备类型和网络拓扑结构18-21
• 2.3.1 ZigBee设备类型19-20
• 2.3.2 ZigBee的网络拓扑结构20-21
• 2.4 ZigBee协议21-25
• 2.4.1 ZigBee协议构成21-22
• 2.4.2 ZigBee的物理层(PHY)协议规范22
• 2.4.3 ZigBee的介质访问层协议规范22-23
• 2.4.4 ZigBee的网络层23-24
• 2.4.5 ZigBee的应用层24-25
• 2.5 ZigBee应用领域25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第三章 装置硬件设计27-42
• 3.1 终端设备的硬件构成27-28
• 3.2 核心功能器件选型28-32
• 3.2.1 温度传感器28-30
• 3.2.2 主控芯片30
• 3.2.3 无线传输模块30-31
• 3.2.4 运算放大器31-32
• 3.3 温度采集各模块电路设计32-38
• 3.3.1 传感器接线方式32-33
• 3.3.2 电源电路33-34
• 3.3.3 恒流源电路34-36
• 3.3.4 仪用放大电路36-38
• 3.4 电路的仿真与制作PCB38-40
• 3.4.1 电路的仿真38-39
• 3.4.2 制作印刷电路板39-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第四章 装置下位机软件设计42-54
• 4.1 终端设备温度采集程序的设计42-44
• 4.2 信息无线传输的实现过程44-46
• 4.2.1 ZigBee协调器应用层工作流程44-45
• 4.2.2 ZigBee终端设备应用层工作流程45-46
• 4.3 信息无线传输的程序设计46-52
• 4.3.1 程序初始化48-49
• 4.3.3 终端节点数据的周期性发送49-52
• 4.3.4 协调器节点数据的接收与串口打印52
• 4.4 本章小结52-54
• 第五章 装置上位机软件设计与性能测试54-67
• 5.1 LabVIEW的串口通信54-55
• 5.1.1 虚拟仪器软件架构(VISA)54
• 5.1.2 VISA节点函数的使用54-55
• 5.2 上位机程序设计55-61
• 5.2.1 串口数据通信55-56
• 5.2.2 温度超限警报模块56-57
• 5.2.3 各点温度信息的保存57-58
• 5.2.4 制作安装程序58-61
• 5.3 装置测试与分析61-66
• 5.3.1 温度精度测试与优化62-64
• 5.3.2 无线传输效率与距离测试64-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 总结67
• 6.2 系统改进与展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73

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本文编号：588779