基于labview的led结温特性测量仪毕业论文(编辑修改稿)

基于labview的led结温特性测量仪毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

便用户的使用，而且基于计算机的这个强大的处理平台，可以实现更形象生动地显示数据，更快速地处理数据。 虚拟仪器主要是指这种方式。 5 第三章 结温测量仪 整体系统设计 结温测量仪的原理 LED 作为一种半导体期间，主要以热阻（ JXR ）表征其本身的热学特性，根据文献 热阻的定义式为： H XJJX PTTR  (1) 式中 JXR 是待测器件 PN 结打到指定环境之间的热阻 （ wc/ ）； T1 是测试条件稳定时的待测器件的结温（ c ）； Tx 是指定温度的参考温度（ c ）； Hp 是待测器件的耗散功率 [W]。 因此，为了测定 LED 的热阻须确定式（ 1）右边的三个参数，而其中参数之一的结温（ T1 ）则是测量中的重点，结温的测量可以通过下式表示的方法进行 JJJ TTT  0 (2) TSPKTJ  (3) 式中 0JT 是待测器件未施加加热功率前的初始结温（ c ）； J T 是因施加加热功率引起的结温变化量（ c ）； K 是定义 JT 与 TSP 之间关系的常量（ c /mV）； TSP 是温度敏感参数值得变化量（ mV） [1]。 硬件设计方案 各部分硬件功能简述 整个下位机系统采用增强型的带 flash 内存的 AT89S52 单片机为处理核心，单片机主要有以下几个功能： (1)通过 RS485 总线负责与 PC 机通讯，处理 PC 机发送来的命令与数据，设置好高电流与低电流各自的持续时间。 (2)根据 PC 机的命令选择 CD4051 不同的控制通道，通过不同通道的电压来调节输出电流的大小 6 (3)启动 AD 转换器，把采 集到的电压数据传送回电脑。 压控电流源部分电流是由运算放大器 ，反馈电阻和大功率达林顿管组成。 电路采用了自举反馈式，电路简单可靠，易于调节。 硬件系统的电路图如 图 3－ 1 所示 ： 图 3－ 1 硬件电路器件参数确定 单片机采用 ATMEL 的 AT89S52，此芯片具有在线可编程功能，内部 256 个单元的 RAM，方便数据的暂时存储与处理。 由于电流的切换要求下降沿足够陡峭，因而压控电流源的动作速度要足够快，此部分的延时主要有 CD4051 通道的切换延时，运算放大器的反馈速度，达林顿管的开关速度，其中运算放大器占据主要地位，故运算放大器采用速度较快的 OP27[4]. 软件设计方案 LabVIEW 平台特性 LabVIEW 是一种图形化的编程语言，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。 LabVIEW 集成了与满足 GPIB、VXI、 RS232 和 RS485 协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。 它还内置了便于应用 TCP/IP、 ActiveX 等软件标准的库函数。 这是一个功能强大且灵活的软件。 利用它可以方 便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。 7 图形化的程序语言，又称为 “Ｇ ”语言。 使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。 它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此， LabVIEW 是一个面向最终用户的工具。 它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。 使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。 利用 LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的 ３２位编译器。 像许多重要的软件一样， LabVIEW 提供了 Windows、 UNIX、 Linux、 Macintosh 的多种版本。 由于 LabVIEW 在工程实践中具有如此方便高效的特点，因而在上位机软件中采用它替代普通的 VC,VB 编程语言来进行界面的编程。 PC 机程序整体框架 以及各部分功能模块划分 上位机软件 操作流程 整个上位机软件的流程是： (1) 当用户开始操作时，判别是处于输入用户和密码状态还是新用户注册状态，并对输入的用户和密码进行判别。 (2) 进入串口以及数据采集参数的 设置面板，此时应该判别输入参数的合法性。 (3) 将命令以及数据进行打包，并对其实现 CRC 校验，通过 ModBus 协议发送给下位机。 (4) 接收下位机回送的采集数据，先进行数据的校验，再显示数据。 (5) 根据用户设置来保存数据。 实现这些步骤的流程图如 图 3－ 2： 8 图 3－ 2 系统功能模块划分 根据详细的系统功能分析， PC 机的软件主要分为以下四个部分： (1)用 户权限控制模块：用户设置密码 ,防止非专业人员随便操作程序，破坏有用的数据文档。 (2)命令控制模块：接受用户输入的参数，判别其是否为合法的命令代码，如果合法则产生对应的控制代码，否则给出相应的出错处理。 (3)数据处理模块：基于 ModBus 协议接收单片机回送的数据，进行 CRC 校验，如果数据格式合法则执行相应的处理。 9 (4)图形显示与存储打印模块：把数据以相应的曲线显示出来，并提供相应的存储打印服务，方便用户操作。 上位机与下位机通讯接口协议 硬件协议 RS485/422 采用平衡发 送和差分接收方式实现通信：发送端将串行口的TTL 电平信号转换成差分信号 A,B 两路输出，经过线缆传输之后在接收端将差分信号还原成 TTL 电平信号。 由于传输线通常使用双绞线，又是差分传输，所以又极强的抗共模干扰的能力，总线收发器灵敏度很高，可以检测到低至200mV 电压 [5]。 故传输信号在千米之外都是可以恢复。 软件协议 Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。 通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。 它已经成为一通用工业标准。 有了它，不同厂商生 产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。 此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构 ,而不管它们是经过何种网络进行通信的。 它描述了一控制器请求访问其它设备的过程，如果回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。 它制定了消息域格局和内容的公共格式。 当在一 Modbus 网络上通信时，此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。 如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用 Modbus 协议发出。 在其它网络上，包含了 Modbus 协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。 这种 转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法。 为了方便和加快数据的传输，本系统采用 ModBus 的 RTU 协议， 消息发送至少要以 个字符时间的停顿间隔开始。 在网络波特率下多样的字符时间，这是最容易实现的(如下图的 T1T2T3T4 所示 )。 传输的第一个域是设备地址。 可以使用的传输字符是十六进制的 0...9,A...F。 网络设备不断侦测网络总线，包括停顿间隔时间内。 当第一个域（地址域）接收到，每个设备都进行解码以判断是否发往自己的。 在最后一个传输字符之后，一个至少 个字符时间的停顿标定 了消息的结束。 一个新的消息可在此停顿后开始。 整个消息帧必须作为一连续的流 传 输。 如果在帧完成之前有超过 个字符时间的停顿时间，接收设备将刷新不完整 10 的消息并假定下一字节是一个新消息的地址域。 同样地，如果一个新消息在小于 个字符时间内接着前个消息开始，接收的设备将认为它是前一消息的延续 [6]。 这将导致一个错误，因为在最后的 CRC 域的值不可能是正确的。 一典型的消息帧如 表 3－ 1 所示： 表 3－ 1 起始位 设备地址 功能代码 数据 CRC 校验 结束符 T1T2T3T4 8Bit 8Bit n 个 8Bit 16Bit T1T2T3T4 第四章 上位机通讯接口及用户界面 LabVIEW 程序架构的比较 顺序结构 基于文本的编程语言，程序是按照语句出现的顺序来执行的。 而在 LabVIEW 这种数据流的程序中，只要一个节点所需要输入的数据全部到达就可以开始执行。 如果有时需要某个节点先于其他节点执行，可以用顺序结构作为控制节点执行次序的一种方法。 以图 4－ 1 为例当要执行 HeatStrob Waring 这个函数时，前面的 Current Temp与 Max Temp 必须执行大于或等于这个操作完。 图 4－ 1 11 并行结构 与众多的编程语言不同， LabVIEW 具有同时处理多任务的并行结构。 这种“并行结构”不是真正意义上的。