基于MSP430單片機和LabVIEW的溫度監控系統設計

劉剛 王立香

摘 要：設計了基于MSP430F6638單片機和LabVIEW的溫度采集系統。溫度傳感器采用DS18B20，單片機通過串口將實時采集的溫度數據上傳到計算機，上位機采用LabVIEW 2017開發，實現溫度的實時監控及溫度數據的存儲等功能。系統設計簡單，具有較高的可靠性和穩定性。

關鍵詞：溫度監控；MSP430F6638；LabVIEW；DS18B20

中圖分類號：TP277 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）29-0102-02

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

溫度監控在工業、農業、電子、醫藥等領域具有重要的應用。隨著工業自動化進程的不斷發展，嵌入式系統和虛擬儀器的應用越來越廣泛。本文以SP430F6638單片機為核心，采用數字溫度傳感器DS18B20，將采集的溫度數據通過RS232串口上傳到計算機，上位機采用LabVIEW2017進行開發設計。上位機采用數字和量表以及波形的形式實時顯示采集的溫度數據，通過繪制的溫度曲線，用戶可方便觀察溫度的波動變化。

2 系統硬件設計

系統硬件主要由溫度傳感器、單片機、串行通信接口構成。系統原理框圖如圖1所示。

溫度傳感器采用美國Dallsa公司生產的單總線數字溫度傳感器DS18B20， 該傳感器集成溫度變換器、A/D變換、接口電路等在一個芯片中，具有功耗低、性能高、抗干擾能力強、測量溫度范圍廣（-55℃～125℃）的優點[1]。

系統MCU采用TI公司的16位超低功耗混合信號處理器MSP430F6638，該芯片片內資源豐富、運算速度快，是MSP430單片機系列中的一款高端處理器[2]。芯片內集成通用串行通信接口（USCI）模塊，支持不同的通信模式。本系統采用USCI的異步串行通信（UART）方式，通過芯片外部如圖2所示的RS-232電平轉換電路，與上位機PC進行通信，將采集的溫度信息實時上傳到計算機，利用上位機軟件對采集的溫度信息進行顯示和分析等操作。

3 上位機LabVIEW程序設計

上位機軟件采用目前應用廣泛的LabVIEW 2017開發環境，LabVIEW采用圖形化的設計語言，支持多種硬件接口，具有編程方便，任務開發周期短等特點[3]。上位機主要功能包括接收串口上傳的溫度數據并以不同方式進行顯示，設置溫度報警的上限和下限，采集溫度的存儲以及歷史數據的查看等功能。

本系統利用LabVIEW的VISA串口通信模塊，通過計算機的串口和下位機連接，本系統采用異步串行通信模式、通信波特率為9600bps、8位數據位數，無校驗、1位停止位的方式進行通信，在實際應用中，上位機可以根據下位機設置的UART通信模式對通信速率等串行通信參數進行設置。

為了保證上位機與下位機的可靠通信，對傳送數據加幀頭，因此，上位機軟件需要對幀頭進行對準處理。同時，為了防止通信過程中的數據丟幀，對從串口接收的數據通過隊列數據結構進行接收和讀取。

在工農業生產等領域，對采集的溫度數據往往需要進行后期的分析和處理[4]。因此，對從串口讀取的溫度數據的存儲具有重要的應用意義和價值，為了后期的分析和處理的方便，本文對采集的溫度數據文件以存儲數據的起始時間命名，如“201806031634.txt”。在實際應用中，用戶可以通過上位機軟件設置高溫和低溫報警的閾值，當溫度超過高溫閾值或低于低溫閾值時，上位機軟件中相應的報警燈會被點亮。

系統的運行界面如圖3所示。

4 結束語

本文設計了一個基于MSP430F6638和LabVIEW的溫度檢測系統，上位機和下位機之間通過串口進行通信，上位機界面實現溫度的實時監測、溫度報警、數據記錄等功能。系統性能穩定，具有較好的實用價值和推廣價值。

參考文獻：

[1]李凱，徐晨.基于DS18B20的溫度控制器設計研究[J].科學技術創新，2018.

[2]陳吳亮，等.基于MSP430的智能家居設計[J].現代計算機，2016.

[3]劉剛，王立香，張連俊.LabVIEW 8.20中文版編程及應用[Z].2008.

[4]馬草原，郭雙強，李國欣.基于LABVIEW的串口調試與數據分析[J].工礦自動化，2005.