LabVIEW控制Arduino采集多路DS18B20溫度數(shù)值（進(jìn)階篇—3）

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項目概述

DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司的數(shù)字化單總線智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9~12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。從DS18B20讀出信息或?qū)懭胄畔H需要一根線（單總線）讀寫，總線本身也可以向所掛接的設(shè)備供電，而無需額外電源。

本篇博文將實現(xiàn)LabVIEW控制Arduino采集多路DS18B20溫度數(shù)值，關(guān)于LabVIEW控制Arduino在基礎(chǔ)篇已經(jīng)講解過很多種類溫度傳感器的采集方法。具體可參見以下鏈接：

LabVIEW控制Arduino采集LM35溫度傳感器數(shù)值（基礎(chǔ)篇—12）

LabVIEW控制Arduino采集熱敏電阻溫度數(shù)值（基礎(chǔ)篇—13）

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項目架構(gòu)

本項目將介紹使用2個DS18B20傳感器、Arduino Uno和LabVIEW組成多路溫度數(shù)字測量系統(tǒng)，多路溫度數(shù)字測量系統(tǒng)框圖如下圖所示：

其中，2個DS18B20溫度傳感器并聯(lián)接至單總線，Arduino Uno作為下位機(jī)，負(fù)責(zé)DS18B20的讀寫以及數(shù)據(jù)傳輸;LabVIEW編寫的顯示軟件作為上位機(jī)，上下位機(jī)利用USB-TTL接口實現(xiàn)通信。

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硬件環(huán)境

將DS18B20溫度傳感器的Vcc和GND分別連接至Arduino Uno控制器的+5V和GND，以給DS18B20提供電源，DS18B20的DQ引腳接至Arduino Uno控制器數(shù)字引腳D2，且連接4.7KΩ的上拉電阻，因為DS18B20的DQ引腳正常工作需要添加上拉電阻。多路溫度數(shù)字測量系統(tǒng)硬件連接圖如下圖所示：

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Arduino功能設(shè)計

在基于Arduino與LabVIEW的上下位機(jī)溫度監(jiān)測系統(tǒng)中，Arduino Uno控制板需要完成以下功能：接收和判斷命令與采集和傳輸溫度數(shù)據(jù)，Arduino Uno控制板通過串口接收上位機(jī)發(fā)來的命令，分析得到有效命令，讀寫DS18B20傳感器以獲取溫度，并將溫度數(shù)據(jù)上傳至LabVIEW軟件。

Arduino Uno控制器負(fù)責(zé)讀取LabVIEW上位機(jī)發(fā)來的溫度采集命令，并讀取對應(yīng)的DS18B20傳感器從而獲取溫度數(shù)據(jù)，通過串口發(fā)送回上位機(jī)LabVIEW軟件。Arduino Uno控制器的程序代碼如下所示：

#include <OneWire.h>#include <DallasTemperature.h>#define ONE_WIRE_BUS 2     //DS18B20接至Arduino數(shù)字口2
#define T1_COMMAND  0x80   //采集命令字#define T2_COMMAND  0x81   //采集命令字
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);DallasTemperature sensors(&oneWire); byte comdata[3]={0};      //定義數(shù)組數(shù)據(jù)，存放串口命令數(shù)據(jù)void receive_data(void);    //接收串口數(shù)據(jù)void test_do_data(void);    //測試串口數(shù)據(jù)是否正確并執(zhí)行命令 void setup(){  Serial.begin(9600);       // Start up the library  sensors.begin();} void loop(){  while (Serial.available() > 0)        //不斷檢測串口是否有數(shù)據(jù)   {        receive_data();             //接受串口數(shù)據(jù)        test_do_data();             //測試數(shù)據(jù)是否正確并執(zhí)行命令   }} void receive_data(void)      {   int i ;   for(i=0;i<3;i++)   {      comdata[i] =Serial.read(); //延時一會，讓串口緩存準(zhǔn)備好下一個字節(jié)，不延時可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失      delay(2);   }} void test_do_data(void)      //測試并執(zhí)行命令{  if(comdata[0] == 0x55)    //0x55和0xAA均為判斷是否為有效命令   {     if(comdata[1] == 0xAA)     {       switch (comdata[2])        {            case T1_COMMAND:             sensors.requestTemperatures(); //ratures            Serial.print(sensors.getTempCByIndex(0));                       break;            case T2_COMMAND:              sensors.requestTemperatures(); // Set temperatures            Serial.print(sensors.getTempCByIndex(1));                   break;        }      }   }}

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LabVIEW功能設(shè)計

LabVIEW上位機(jī)部分需要完成以下功能：向下位機(jī)Arduino控制器發(fā)送溫度采集命令，Arduino控制器通過串口接收上位機(jī)命令，完成溫度數(shù)據(jù)的采集之后將數(shù)據(jù)回傳，LabVIEW軟件將回傳的溫度數(shù)據(jù)顯示在前面板上。

5.1、前面板設(shè)計

LabVIEW前面板分為溫度顯示和傳感器選擇端，傳感器選擇端用于決定當(dāng)前監(jiān)測的傳感器，波形數(shù)據(jù)用于顯示溫度數(shù)據(jù)的變化趨勢，多路溫度數(shù)字測量系統(tǒng)的LabVIEW上位機(jī)前面板如下圖所示：

5.2、程序框圖設(shè)計

LabVIEW上位機(jī)主程序的結(jié)構(gòu)為順序結(jié)構(gòu)+While循環(huán)。首先，在順序結(jié)構(gòu)中的第幀中，通過設(shè)置的串口號來初始化串口通信，并將波形圖清空。然后，程序進(jìn)入While循環(huán)和平鋪式順序結(jié)構(gòu)，向Arduino Uno控制器發(fā)送傳感器1或傳感器2溫度測量的命令碼，等待100ms，接收到返回的溫度之后，顯示在前面板上并顯示出溫度波形。最后關(guān)閉串口通信。

通過前面板上單選按鈕來選擇所需測量的傳感器，然后向Arduino Uno控制器發(fā)送對應(yīng)的溫度采集命令碼，傳感器1命令碼為0x55AA80，傳感器2命令碼為0x55AA81，并通過延時800毫秒，以達(dá)到每秒采樣1次的功能。傳感器1和傳感器2對應(yīng)的程序框圖如下圖所示：