LabVIEW开发CAN总线多传感器液位检测系统

设计并实现了一个基于CAN总线和LabVIEW的多传感器液位检测系统。该系统利用STM32F107单片机进行模拟信号与数字信号的转换，通过TJA1050实现CAN总线通信，并使用USB-CAN分析仪连接PC。LabVIEW用于数据采集、人机交互界面的设计、数据分析和仪器标定。系统能够同时连接多个传感器，实时监测液位高低和电压电流变化。

引言

液位检测在工业自动化中具有重要意义，精确的液位监测和控制有助于提高生产效率和安全性。传统的液位检测系统存在传感器数量有限、抗干扰能力弱等问题。为解决这些问题，本文设计了一种基于CAN总线和LabVIEW的多传感器液位检测系统，该系统具有高扩展性和强抗干扰能力。

系统架构

系统的整体架构如图1所示，主要包括液位传感器、STM32F107单片机、TJA1050 CAN收发器、USB-CAN分析仪和上位机（PC）。上位机运行LabVIEW程序，用于数据采集、人机交互界面设计、数据分析和仪器标定。

硬件设计

STM32F107单片机STM32F107作为系统的核心处理器，负责接收液位传感器的模拟信号，并通过内部的AD转换电路将其转换为数字信号。STM32F107具有强大的处理能力和丰富的外设接口，适合用于复杂的嵌入式系统设计。

TJA1050 CAN收发器TJA1050用于实现STM32F107与CAN总线之间的通信。它具有高速和低功耗的特点，能够保证数据传输的可靠性和稳定性。

USB-CAN分析仪USB-CAN分析仪用于将CAN总线数据传输到上位机，使得LabVIEW可以方便地接收和处理数据。选用的型号为NI USB-8473，该分析仪具有高性能和高可靠性，适合多种CAN总线应用。

软件设计

LabVIEW程序设计LabVIEW用于设计系统的人机交互界面和数据采集程序。通过USB-CAN分析仪，LabVIEW可以实时接收来自多个液位传感器的数据，并进行存储和显示。主要功能模块包括：

• 数据采集模块：通过CAN接口实时采集液位传感器数据。

• 数据显示模块：在界面上实时显示液位高度、电压和电流等参数。

• 数据存储模块：将采集到的数据存储到文件中，便于后续分析。

• 报警模块：当液位超出设定范围时，触发报警。

数据分析与标定LabVIEW提供了丰富的数据分析工具，可以实现对采集数据的拟合和校正。具体步骤如下：

1. 数据采集：使用LabVIEW的DAQ模块，通过CAN总线实时采集液位传感器的数据。

2. 数据处理：对采集的数据进行滤波和平滑处理，以消除噪声和干扰。

3. 数据拟合：利用LabVIEW的曲线拟合工具，对处理后的数据进行拟合，得到传感器的校正曲线。

4. 数据校正：根据校正曲线，对传感器的数据进行校正，以提高测量精度。

实验与结果

在实验中，系统连接了5个液位传感器，分别测量不同容器中的液位高度。实验结果表明，系统能够准确地监测液位变化，并通过LabVIEW界面实时显示。通过LabVIEW进行的数据拟合和校正，测量误差大大减少，满足实验要求。

总结

实现了一种基于CAN总线和LabVIEW的多传感器液位检测系统。该系统利用STM32F107进行数据采集和转换，通过TJA1050实现CAN总线通信，并使用LabVIEW进行数据处理和仪器标定。实验结果表明，系统具有较高的测量精度和稳定性，适合在工业自动化领域中应用。