1、项目概述
2、项目架构
3、硬件环境
4、Arduino功能设计
5、LabVIEW功能设计
5.1.前面板设计
5.2.程序框图设计
1、项目概述
在之前的博文中，介绍了LabVIEW控制Arduino采集LM35温度传感器值LabVIEW控制Arduino采集热敏电阻温度值的方法。本文将基于热电偶建立温度监测系统。
热电偶测温具有技术成熟、测温范围广、测量精度高、性能稳定、结构简单、动态响应好、价格相对便宜等优点。
热电偶是两种不同材料的导体或半导体A和B当导体A和B当两个连接点1和2之间存在温差时，两者之间会产生电势，从而在电路中形成电路电流。这种现象称为热电效应，这种电势称为热电势。热电效应原理图如下图所示:
热电偶采用热电原理测量温度，其中直接用于测量介质温度的一端称为工作端（也称为测量端），另一端称为冷端（也称为补偿端）。
热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转化为电能，用产生的热电势测量温度。热电偶的热电势应注意以下问题：
1.热电偶的热电势是热电偶工作端两端温度函数的差异，而不是热电偶冷端与工作端温度差的函数；
2.当热电偶材料均匀时，热电偶产生的热电势的大小与热电偶的长度和直径无关，仅与热电偶材料的成分和两端的温差有关；
3.当确定热电偶的两个热电偶丝材料成分时，热电偶的热电势只与热电偶的温差有关；如果热电偶冷端温度保持一定，热电偶的热电势只是工作端温度的单值函数。
热电偶测温原理详见博文：热敏电阻，RTD、热电偶的原理和特点_不脱发的程序猿博客
2、项目架构
本文主要介绍热电偶，MAX6675、Arduino Uno与LabVIEW来实现上下位机高温监测系统。其中，MAX6675实现热电偶线性化和冷端补偿，Arduino Uno负责下位机MAX6675读写和数据传输，LabVIEW作为上位机编写的监控软件，上下位机使用USB-TTL接口通信。系统框图架构如下图所示：
下载项目资源请参见：LabVIEW控制Arduino收集热电偶温度值-单片机文档资源
3、硬件环境
K型热电偶的两端MAX在6675模块的接线座上，确保正负两极连接正确。MAX6675模块的VCC、GND、SO、CS、SCK分别接至Arduino Uno控制板上的 5V、GND、数字端口5、6、7。热电偶高温监测系统的硬件连接如下图所示：
4、Arduino功能设计
Arduino下部需要完成以下功能：温度测量和温度传输，Arduino Uno控制板通过USB—TTL接收上位机的命令，完成相应的温度测量，并将测量的温度数据返回LabVIEW上位机软件。
温度测量通过Arduino Uno控制器操作MAX6675读取K型热电偶的温度数据MAX6675完成K型热电偶信号的模数转换、冷端补偿和线性化。
Arduino Uno控制器负责读取LabVIEW上位机发出的热电偶温度采集命令，读取MAX从而获取热电偶的温度数据，并通过串口发送回上位机LabVIEW软件。Arduino Uno控制器的程序代码如下：
#include "Max6675.h" Max6675 ts(8, 9, 10); // Max6675 module: SO on pin #8, SS on pin #9, CSK on pin #10 of Arduino UNO // Other pins are capable to run this library, as long as digitalRead works on SO, // and digitalWrite works on SS and CSK byte comdata[3]={0}; //定义数组数据，存储串口命令数据 int LED = 13; //定义LED连接的管脚 void receive_data(void); //接受串口数据 void test_do_data(void); //测试串口数据是否正确，并更新数据 void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(LED, OUTPUT); ts.setOffset(0); // set offset for temperature measurement. // 1 stannds for 0.25 Celsius } void loop() { while (Serial.available() > 0) ///不断检测串口是否有数据 { receive_data(); //接受串口数据 test_do_data(); //测试数据是否正确并更新数据 } } void receive_data(void) { int i ; for(i=0;i<3;i ) { comdata[i] =Serial.read(); ///延迟一会，为下一个字节做好串口缓存准备，不延迟可能会导致数据丢失， delay(2); } } void test_do_data(void) { if(comdata[0] == 0x55) //0x55和0xAA判断有效命令是否有效 { if(comdata[1] == 0xAA) { if(comdata[2] == 0xff) { Serial.print(ts.getCelsius(), 2); } } } }5、LabVIEW功能设计
LabVIEW上位机部分需要完成以下功能：将数据和接收数据发送到下位机并显示在前面板上，Arduino Uno控制板通过串口接收上位机命令，完成相应的温度测量，并将数据返回上位机。
5.1.前面板设计
LabVIEW前板分为两部分：当前温度数据显示和温度波形数据显示，波形数据主要用于显示温度变化趋势，LabVIEW上位机前面板设计如下图所示：
5.2.程序框图设计
LabVIEW上位机主程序的结构是顺序结构 While循环。首先，在顺序结构的第一帧中，串口通过设置的串口号初始化。然后，程序进入While在循环中，每隔1秒读取一次热电偶的温度，并在前面板上显示值框和波形图。最后，关闭串口通信。
在数据帧中设置0，以确保通信的正确性X55和0XAA的校验帧，0XFF收集热电偶温度的命令码。LabVIEW上位机程序框图如下图所示：
本文介绍的热电偶高温监测系统可以实现广泛的温度测量Arduino Uno与LabVIEW通信方式改为RS-485总线适用于锅炉等工业场所的高温测量。
下载项目资源请参见：LabVIEW控制Arduino收集热电偶温度值-单片机文档资源