基于LabVIEW的庫房溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)Word版

基于LabVIEW的庫房溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第一章引言 11.1本文研究的目的及意義 11.2傳統(tǒng)的溫濕度監(jiān)測(cè)方法 21.3課題的來源及研究內(nèi)容 2第二章LabVIEW軟件及其監(jiān)控功能的介紹 42.1虛擬儀器技術(shù) 42.1.1虛擬儀器的概念及系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 42.2LabVIEW軟件介紹 52.2.1LabVIEW概述 52.2.2LabVIEW軟件的組成 52.2.3LabVIEW軟件的優(yōu)勢(shì)及實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)功能的可行性 6第三章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 73.1設(shè)計(jì)方案的選擇 73.2設(shè)計(jì)方案 73.3設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)的任務(wù)與目標(biāo) 7第四章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 94.1硬件設(shè)計(jì)原理 94.2主要器件介紹 104.2.1STC89C52介紹 104.2.2系統(tǒng)溫度傳感器DS18B20 104.2.3濕度傳感器HS1101介紹 114.2.4液晶1602A介紹 124.3硬件電路設(shè)計(jì) 134.3.1溫度采樣原理及電路 134.3.2濕度采集原理及電路 144.3.3單片機(jī)與PC的串行通信電路 15第五章下位機(jī)設(shè)計(jì) 165.1溫度傳感器DS18B20程序設(shè)計(jì) 165.2液晶1602A子程序設(shè)計(jì) 165.3上、下位機(jī)數(shù)據(jù)通信子程序設(shè)計(jì) 175.4報(bào)警子程序設(shè)計(jì) 18第六章上位機(jī)程序設(shè)計(jì) 196.1設(shè)計(jì)思路 196.2溫濕度平均值的計(jì)算 196.3LabVIEW中溫濕度串口通訊 206.4LabVEW溫濕度報(bào)警模塊程序 236.5LabVIEW中溫濕度濾波程序 236.6上位機(jī)整體程序 24第七章系統(tǒng)的仿真與調(diào)試 267.1系統(tǒng)調(diào)試 267.1.1溫濕度報(bào)警調(diào)試 267.1.2溫濕度波形調(diào)試 277.1.3溫度濾波測(cè)試 297.2系統(tǒng)演示 30結(jié)論 32致謝 33參考文獻(xiàn) 34第一章引言1.1本文研究的目的及意義庫房是存放物品的重要地點(diǎn)，環(huán)境因素對(duì)庫房物品影響非常大，在高溫與高濕的環(huán)境下，庫房容易滋生霉菌，害蟲等[3]，使得物品壽命減短，損壞嚴(yán)重。因此科學(xué)的監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)庫房溫濕度，加強(qiáng)對(duì)庫房的監(jiān)測(cè)，保護(hù)庫房物品是一項(xiàng)有重要意義的工作。我國的大部分地區(qū)一年中有很長一段時(shí)間的高溫高濕氣候，適合細(xì)菌生長繁殖，對(duì)庫房物品的保管非常不利，庫房中的物品會(huì)受到外界空氣溫濕度變化的影響，會(huì)使庫房物品發(fā)生變質(zhì)，腐化，失效等問題[3]，在有些地區(qū)，夏季庫外最高溫度可達(dá)40度，相對(duì)濕度達(dá)80%以上，即使在密閉的條件下，庫房內(nèi)溫度仍然達(dá)到30度以上，而在庫房管理中，30度及視為高溫，相對(duì)濕度達(dá)到70%即為高濕。目前，各庫房普遍采取密閉、通風(fēng)與吸潮相結(jié)合的手段控制和調(diào)節(jié)庫房溫濕度。但這種方法需要依靠大量人力資源，控制精度低、實(shí)時(shí)性差，而且操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大。即使有些用戶采用半導(dǎo)體二極管作為溫度傳感器，但由于其互換性差，效果也不理想。由于溫度過高或過低引起的庫存品失效或由于環(huán)境濕度過高而引起的事故時(shí)有發(fā)生，甚至危及到人員的安全。所以實(shí)施對(duì)溫濕度的監(jiān)控十分重要，同時(shí)有利于促進(jìn)企業(yè)管理建設(shè)與高新科技的結(jié)合，把企業(yè)庫房監(jiān)測(cè)等監(jiān)控管理行業(yè)發(fā)展成為功能豐富多彩的數(shù)字家園。對(duì)庫房溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)除了應(yīng)用于庫房還可以應(yīng)用于其他行業(yè)。例如像紡織工藝對(duì)溫濕度有嚴(yán)格要求，紡織廠空調(diào)系統(tǒng)的可靠性和安全性直接影響正常生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。目前紡織廠大部分空調(diào)系統(tǒng)控制方式落后、操作不方便。而且空調(diào)系統(tǒng)能耗大、機(jī)器受損嚴(yán)重、運(yùn)行成本較高。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)操作方便、功能完善、工作可靠的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)提高設(shè)備的工作效率、降低事故率有積極作用。本設(shè)計(jì)即以上述問題為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了溫度、濕度的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能實(shí)時(shí)的采集各抽樣點(diǎn)的溫度值與濕度值，而且能迅速處理，友好的將數(shù)據(jù)結(jié)果顯示給用戶。1.2傳統(tǒng)的溫濕度監(jiān)測(cè)方法最早的庫房溫濕度監(jiān)測(cè)采用人工的方式，每天讀取庫房的溫度計(jì)和濕度計(jì)，這種方式不僅效率低，勞動(dòng)時(shí)間長，而且會(huì)由于抽樣的不具代表性使得監(jiān)測(cè)結(jié)果失去意義。隨著傳感器技術(shù)和測(cè)量測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，為了更好地了解特殊要求庫房的溫濕度變化規(guī)律，傳統(tǒng)的測(cè)試裝置已經(jīng)不能適應(yīng)高標(biāo)準(zhǔn)的需要，需要研發(fā)新的監(jiān)測(cè)裝置，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了以計(jì)算機(jī)為核心的新一代儀器—虛擬儀器。由美國NI公司推出的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)軟件LabVIEW是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境的簡(jiǎn)稱，具有簡(jiǎn)潔圖形化編程環(huán)境和強(qiáng)大的功能。它廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集與控制、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域。采用虛擬儀器技術(shù)，有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲(chǔ)等方面的限制；（2）利用計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源，增加了系統(tǒng)靈活性；（3）通過軟件技術(shù)和相應(yīng)數(shù)值算法，實(shí)時(shí)、直接地對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析和處理，通過圖形用戶界面（GUI）技術(shù)，真正做到界面友好，人機(jī)交互。虛擬儀器利用通用的硬件平臺(tái)（計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡等）結(jié)合專用的硬件（如傳感器、調(diào)理電路）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，再用相應(yīng)的儀器功能軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的功能，而且只要改變軟件中的參數(shù)就能實(shí)現(xiàn)不同儀器的功能。同時(shí)界面友好，可視化軟件LabVIEW工具，更是向著效率高、功能強(qiáng)大的方向努力。1.3課題的來源及研究內(nèi)容本文利用LabVIEW軟件設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫濕度的測(cè)量和顯示和控制。在虛擬儀器的思想為工業(yè)界逐漸接受的今天，人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到“軟件就是儀器”的先進(jìn)思想的含義。本課題的研究內(nèi)容就是利用虛擬儀器軟件LabVIEW實(shí)現(xiàn)庫房溫濕度監(jiān)測(cè)。采用LabVIEW作為監(jiān)測(cè)軟件，采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20、濕度傳感器HS1101測(cè)量溫濕度[1]，利用單線檢測(cè)信號(hào)將溫濕度的值送到單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的處理，然后經(jīng)過串口通信，將溫濕度的檢測(cè)值經(jīng)過RS-232送到計(jì)算機(jī)上，然后經(jīng)過DAQ數(shù)據(jù)采集將數(shù)據(jù)送到LabVIEW，進(jìn)行數(shù)據(jù)在LabVIEW將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)處理程序進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，然后將數(shù)據(jù)送到報(bào)警程序與設(shè)定值進(jìn)行比較，在設(shè)定值之間將在LabVIEW前面顯示工作正常。如果工作不再設(shè)定值之內(nèi)，將會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，在前面板將會(huì)有報(bào)警信號(hào)提示，同時(shí)在下位機(jī)將會(huì)有報(bào)警信號(hào)，同時(shí)將驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電路控制風(fēng)扇和加濕器工作，使庫房的溫濕度能夠工作在我們?cè)O(shè)定的理想狀態(tài)。第二章LabVIEW軟件及其監(jiān)控功能的介紹2.1虛擬儀器技術(shù)測(cè)量儀器發(fā)展至今，大體經(jīng)歷了四代發(fā)展歷程[2]，即模擬儀器、分立元件式儀器、數(shù)字化儀器和智能儀器。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，及其在電子測(cè)量技術(shù)與儀器領(lǐng)域中的應(yīng)用，新的測(cè)量理論、新的測(cè)量方法、新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)。其中計(jì)算機(jī)處于核心地位，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和測(cè)量系統(tǒng)更緊密地結(jié)合，導(dǎo)致儀器的結(jié)構(gòu)、概念和設(shè)計(jì)觀點(diǎn)等也發(fā)生突破性的變化，在這一背景下，出現(xiàn)了新的儀器概念-虛擬儀器。2.1.1虛擬儀器的概念及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所謂虛擬儀器，就是在以計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，其功能由用戶設(shè)計(jì)和定義，具有虛擬面板，其測(cè)量功能由測(cè)量軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。虛擬儀器的實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能來模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，以多種形式表達(dá)輸出監(jiān)測(cè)結(jié)果，利用計(jì)算機(jī)的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析和處理。利用I/O接口設(shè)備完成信號(hào)的采集、測(cè)量與調(diào)理，從而完成各種功能的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較如下表2-1。表2-1傳統(tǒng)儀器和虛擬儀器的對(duì)比傳統(tǒng)儀器虛擬儀器功能由儀器廠商定義功能由用戶自己定義與其他儀器連接有限可方便的與網(wǎng)絡(luò)外設(shè)及多種儀器連接圖形界面小，人工讀取數(shù)據(jù)信息量小界面圖形化，計(jì)算機(jī)直接讀取數(shù)據(jù)并分析處理數(shù)據(jù)無法編輯數(shù)據(jù)可編輯、存儲(chǔ)、打印硬件是關(guān)鍵部分軟件是關(guān)鍵部分價(jià)格昂貴價(jià)格低廉系統(tǒng)封閉、功能固定，可擴(kuò)展性差基于計(jì)算機(jī)技術(shù)開發(fā)的功能模塊可構(gòu)成多種儀器技術(shù)更新慢技術(shù)更新快2.2LabVIEW軟件介紹LabVIEW是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成開發(fā)平臺(tái)的簡(jiǎn)稱，它是目前國際上應(yīng)用最廣泛的虛擬儀器開發(fā)環(huán)境之一，它是主要用于開發(fā)數(shù)據(jù)檢測(cè)、數(shù)據(jù)測(cè)量采集系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等領(lǐng)域的專用軟件開發(fā)平臺(tái)。2.2.1LabVIEW概述LabVIEW的最大特色是采用編譯型圖形化編程語言——G語言，它與C、pascal、Basic等傳統(tǒng)語言有著相似之處，如：相似的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)流控制系統(tǒng)、程序調(diào)試工具，以及模塊化的編程特點(diǎn)。但二者最大的區(qū)別在于：傳統(tǒng)編程語言用文本語言編程，程序的執(zhí)行依賴于文本所描述的指令；而LabVIEW使用圖形語言以框圖的形式編寫程序。用LabVIEW編程無需具備太多編程經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)長abVIEW使用的都是測(cè)試工程師熟悉的術(shù)語和圖標(biāo)，如各種按鈕、開關(guān)、波形圖等，界面非常直觀形象。LabVIEW語言具有豐富的擴(kuò)展函數(shù)庫，集成了大量的生成圖形界面的模板，如各種表頭、旋鈕、開關(guān)、LED指示燈、圖表等，界面直觀、形象，相對(duì)于傳統(tǒng)的編程方式而言，它簡(jiǎn)單易學(xué)而且執(zhí)行效率高，與傳統(tǒng)的編程方式比，使用LabVIEW設(shè)計(jì)的虛擬儀器，可以提高效率4-10倍。LabVIEW的核心是VI。VI有一個(gè)人機(jī)對(duì)話的用戶界面—前面板和類似于源代碼功能的方框圖。前面板接收來自方框圖的指令。在VI的前面板中，空間模擬了儀器的輸入裝置并把數(shù)據(jù)提供給VI的框圖；而指示器則模擬了儀器的輸出裝置并顯示由方框圖獲得或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。用LabVIEW編制出的圖形化VI是分層次和模塊化的。我們可以將之用于頂層程序，也可用作其他程序或子程序的子程序。一個(gè)VI用在其他VI中，稱為subVI，subVI在調(diào)用它的程序中同樣是以一個(gè)圖標(biāo)的形式出現(xiàn)的。2.2.2LabVIEW軟件的組成一個(gè)完整的LabVIEW開發(fā)環(huán)境包括基本模塊和擴(kuò)展模塊兩部分，引擎部分是整個(gè)圖形化開發(fā)環(huán)境的核心，包括編輯模塊、運(yùn)行模塊和調(diào)試模塊。LabVIEW環(huán)境下開發(fā)的程序稱為虛擬儀器VI[1]。程序VI由一個(gè)前面板，程序流程圖和一個(gè)接口板組成。接口板用于上層的VI調(diào)用該VI。2.2.3LabVIEW軟件的優(yōu)勢(shì)及實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)功能的可行性1、簡(jiǎn)單的方案使得可以很方便的使用LabVIEW，因?yàn)樗褂每梢暬夹g(shù)建立人機(jī)界面，提供了大量儀器面板中的控制對(duì)象。2、LabVIEW提供了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。3、先進(jìn)的ActiveX技術(shù)融合了簡(jiǎn)單的拖放編程方法，儀器控制和數(shù)據(jù)采集免得非常簡(jiǎn)單。4、靈活的儀器將LabVIEW與一般的數(shù)據(jù)采集加以組合，可以設(shè)計(jì)出更靈活的虛擬儀器。5、LabVIEW擁有大量NI公司或第三方公司提供的支持軟件。第三章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)方案的選擇庫房溫濕度控制在國內(nèi)外設(shè)計(jì)比較多，很多都是直接采用單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，所有的數(shù)據(jù)處理都是有單片機(jī)來處理，這樣就會(huì)增加單片機(jī)的負(fù)擔(dān)。本次的設(shè)計(jì)是基于LabVIEW來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，將檢測(cè)的數(shù)據(jù)送到上位機(jī)LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這樣就會(huì)減少單片機(jī)的處理數(shù)據(jù)的負(fù)擔(dān)，而且在LabVIEW的圖形界面可以看的很清楚，數(shù)據(jù)的變化過程，比較方便。而且設(shè)計(jì)起來比較方便，因?yàn)長abVIEW都是圖形化的程序，設(shè)計(jì)程序的時(shí)候比較直觀，而且易懂，設(shè)計(jì)起來比較容易，在它的前面板上就直接可以看到數(shù)據(jù)的變化過程。3.2設(shè)計(jì)方案該系統(tǒng)整體上分為三大部分：一部分為基本的硬件電路；二是檢測(cè)部分電路；三是上位機(jī)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理和管理．在庫房的關(guān)鍵部分設(shè)置溫度傳感器（DSl8B20）濕度傳感器（HSll01），利用Dsllas公司的單總線協(xié)議和單線檢測(cè)信號(hào)將溫濕度的值送到單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的處理，然后經(jīng)過串口通信，將溫濕度的檢測(cè)值經(jīng)過RS-232送到計(jì)算機(jī)上，然后經(jīng)過DAQ數(shù)據(jù)采集將數(shù)據(jù)送到LabVIEW，LabVIEW將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)處理程序進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，然后將數(shù)據(jù)送到報(bào)警程序與設(shè)定值進(jìn)行比較，在設(shè)定值之間將在LabVIEW前面顯示工作正常。如果工作不再設(shè)定值之內(nèi)，將會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，在前面板將會(huì)有報(bào)警信號(hào)提示，同時(shí)在下位機(jī)將會(huì)有報(bào)警信號(hào)，同時(shí)將驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電路控制風(fēng)扇和加熱器工作，使庫房的溫濕度能夠工作在我們?cè)O(shè)定的理想狀態(tài)。3.3設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)的任務(wù)與目標(biāo)設(shè)計(jì)的任務(wù)主要實(shí)現(xiàn)庫房溫濕度的測(cè)量與控制。數(shù)據(jù)采集模塊利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度實(shí)時(shí)采集、濕度實(shí)時(shí)采集、電路狀態(tài)信號(hào)采集及數(shù)據(jù)預(yù)處理；數(shù)據(jù)傳輸模塊將檢測(cè)信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)I/O接口為計(jì)算機(jī)與外部數(shù)據(jù)連接的硬件支持。當(dāng)數(shù)據(jù)進(jìn)入計(jì)算機(jī)后，在LabVIEW平臺(tái)上，經(jīng)數(shù)據(jù)處理子程序、溫濕度控制子程序輸出系統(tǒng)控制信號(hào)，并通過計(jì)算機(jī)I/O接口輸出；輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，分別控制加熱電路及風(fēng)扇電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)庫房溫、濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及控制;程序?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài);同時(shí)在前面板實(shí)時(shí)顯示輸出溫度、濕度控制曲線。設(shè)計(jì)的目標(biāo)是上位機(jī)的監(jiān)測(cè)程序需利用LabVIEW設(shè)計(jì)，包括溫濕度測(cè)量數(shù)據(jù)、曲線實(shí)時(shí)顯示，報(bào)警指示，上下限設(shè)定、數(shù)據(jù)分析判斷和下位機(jī)通信，同時(shí)，系統(tǒng)提供歷史數(shù)據(jù)回讀、歷史數(shù)據(jù)打印功能，以便用戶查看系統(tǒng)的歷史狀態(tài)；單片機(jī)部分需要編制測(cè)量、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、濾波、標(biāo)度變換、通信、顯示、報(bào)警、控制等程序。第四章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1硬件設(shè)計(jì)原理下位機(jī)的硬件設(shè)計(jì)主要是依據(jù)單片機(jī)[8]，所以要進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，溫度的采集用DS18B20進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的采集，濕度的數(shù)據(jù)采集用HS1101元件，將采集的數(shù)據(jù)送到單片機(jī)STC89C52進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，處理后經(jīng)數(shù)據(jù)送到1602A顯示出當(dāng)前的溫濕度，和溫濕度的報(bào)警的上下限，并將溫濕度的數(shù)據(jù)送到上位機(jī)LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，當(dāng)超過溫濕度的上限或者低于溫濕度的下限時(shí)，上位機(jī)發(fā)出信號(hào)控制下位機(jī)的風(fēng)扇或者加熱器進(jìn)行工作，保持庫房的溫濕度達(dá)到我們需要的范圍。工作框圖如圖4-1所示。圖4-1工作框圖4.2主要器件介紹4.2.1STC89C52介紹STC89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓[9]，高性能CMOS的8位單片機(jī)，片內(nèi)含有8Kbytes的可反復(fù)檫寫的只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度，非意識(shí)性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052系列殘品引腳兼容，片內(nèi)置通用的8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大STC89C52單片機(jī)適用于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。其主要的性能參數(shù)：（1）與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。（2）8K字節(jié)可重復(fù)擦寫。4.2.2系統(tǒng)溫度傳感器DS18B20溫度傳感器很多，可分為模擬溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器[8]。DS18B20是世界上第一片支持單總線接口的溫度傳感器[9]，單總線獨(dú)特而其經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可以輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。新一代的DS18B20體積更小，更經(jīng)濟(jì)、更靈活，而其由于芯片輸出的是數(shù)字信號(hào)，省去外部A/D轉(zhuǎn)換，簡(jiǎn)化硬件電路。其特性如下：（1）獨(dú)特的單線接口方式，只需一個(gè)接口引腳即可通信；（2）每一個(gè)DS18B20都有一個(gè)唯一的64位ROM序列碼；（3）在使用中不需要任何外圍元件；（4）可使用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：+3.0V～+5.5V；（5）測(cè)溫范圍：—55℃～+125℃,在—10℃～+85℃范圍內(nèi)精度為±0.5，分辨率0.0625℃。等效的華氏溫度范圍—67℉（6）通過編程可實(shí)現(xiàn)9~12位的數(shù)字讀書方式。（7）告警搜索命令可識(shí)別和定位那些超過報(bào)警限制的DS18B20；（8）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。電源接反不會(huì)燒毀，但不能工作。其引腳說明如下表4-1所示。表4-1引腳說明引腳8腳SOIC引腳PR35符號(hào)說明51GND地42DQ單線運(yùn)用的數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳：漏極開路見“寄生電源”一節(jié)。33Vdd可選Vdd引腳。有關(guān)連接的細(xì)節(jié)見“寄生電源”一節(jié)。4.2.3濕度傳感器HS1101介紹[5]濕度傳感器HS1101/HS1100基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的電容元件，這些相對(duì)濕度傳感器可以大批量生產(chǎn)。可以應(yīng)用于辦公自動(dòng)化，車廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制，家電，工業(yè)控制系統(tǒng)等。在需要濕度補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)合他也可以得到很大的應(yīng)用。其特點(diǎn)：全互換性在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需校正長時(shí)間飽和下快速脫濕可以自動(dòng)化焊接，包括波峰焊或水浸高可靠性與長時(shí)間穩(wěn)定性專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)可用于線性電壓或頻率輸出回爐最大參數(shù)值（Ta=25℃工作溫度Ta-40～100儲(chǔ)存溫度Tstg-40～125℃其系統(tǒng)參數(shù)特性如下：測(cè)量范圍是3~99%RH，電源電壓DC5V（max7V），等效電容175~185PF（54.4%RH，10KHz），恢復(fù)時(shí)間10s，濕度遲滯±1.5%RH，穩(wěn)定期0.5RH/yr，響應(yīng)時(shí)間10s（33%—76%HR，流速1m/Sec），線性度±1%RH。HS1101為電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測(cè)空氣濕度的增大而增大。將電容的變化量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)易于接受的信號(hào)，常用兩種方法：一是將該濕敏電容置于運(yùn)放與阻容組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號(hào)經(jīng)整流、直流放大、再A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；另一種是將該濕敏電容置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之呈反比的電壓頻率信號(hào)。濕度與頻率的典型值如表4-2所示。表4-2濕度與頻率的典型值濕度（%RH）頻率（Hz）濕度（%RH）頻率（Hz）0735160660010722470646820710080633030697690618640685310060335067284.2.4液晶1602A介紹[11]1.主要參數(shù)介紹如下表4-3所示。表4-3主要參數(shù)顯示容量16X2字符芯片工作電壓4.5-5.5V工作電流2.0mA（5.0V）模塊最佳工作電壓5.0V字符尺寸2.95X4.35（WXH）mm2.接口信號(hào)說明如下表4-4所示。表4-4接口信號(hào)編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2DataI/O2VDD電源正極10D3DataI/O3VL液晶顯示偏壓信號(hào)11D4DataI/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L)12D5DataI/O5R/W讀/寫選擇端（H/L）13D6DataI/O6E使能信號(hào)14D7DataI/O7D0DataI/O15BLA背光源正極8D1DataI/O16BLK背光源負(fù)極3.指令說明：顯示模式設(shè)置如下表4-5所示。表4-5顯示設(shè)置指令碼功能00111000設(shè)置16×2顯示，5×7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)接口00000DCBD=1開顯示；D=0關(guān)顯示C=1顯示光標(biāo)；C=0不顯示光標(biāo)B=1光標(biāo)閃爍；B=0光標(biāo)不顯示000001NSN=1當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針加一，且光標(biāo)加一N=0當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針減一，且光標(biāo)減一S=1當(dāng)寫一個(gè)字符，整屏顯示左移（N=1）或右移（N=0），以得到光標(biāo)不移動(dòng)而屏幕移動(dòng)的效果。S=0當(dāng)寫一個(gè)字符，整屏顯示不移動(dòng)數(shù)據(jù)控制區(qū)內(nèi)部設(shè)有一個(gè)數(shù)據(jù)地址指針，用戶可以通過它們來訪問內(nèi)部的全部的80字節(jié)RAM其數(shù)據(jù)指針的設(shè)置如下表4-6所示。表4-6指令設(shè)置指令碼功能80H+地址碼（0-27H，40H-67H）設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針01H顯示清屏：1.數(shù)據(jù)指針清零2所有顯示清零02H顯示回車：1.數(shù)據(jù)指針清零4.3硬件電路設(shè)計(jì)4.3.1溫度采樣原理及電路利用DS18B20溫度傳感器進(jìn)行溫度采樣．[11]它用單總線協(xié)議和單片機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊．單總線協(xié)議是采用單根信號(hào)線，既可傳輸時(shí)鐘，又能傳數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，因而這種單總線技術(shù)具有線路簡(jiǎn)單．溫度采樣電路如下圖4-2所示。

圖4-2溫度采集電路4.3.2濕度采集原理及電路原理分析：電源電壓工作范圍是UCC=+3.5～+12V。利用一片CMOS定時(shí)器TLC555。配上HSll01和電阻R2、R4構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路，將相對(duì)濕度值變化轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)輸出。輸出頻率范圍是7351-6033Hz，所對(duì)應(yīng)的相對(duì)濕度為0～100％。當(dāng)RH=55％時(shí)，f=6660Hz。輸出的頻率信號(hào)可送至數(shù)字頻率計(jì)或檢測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)整理后送顯示。R3為輸出端的限流電阻，起保護(hù)作用。通電后,電源沿著Uc→R4→R2→C對(duì)HS1101充電。經(jīng)過t1時(shí)間后濕敏電容的壓降Uc就被充電到TLC55的高觸發(fā)電平(Uh=0.67Ucc)，使內(nèi)部比較器翻轉(zhuǎn)，OUT的輸出變成低電平。然后C開始放電，放電回路為C→R2→D→內(nèi)部放電管腳。經(jīng)過t2時(shí)間后，Uc降到低觸發(fā)電平(Ul=0.33Ucc)，內(nèi)部比較器再次翻轉(zhuǎn)，使OUT端的輸出變成高電平。這樣周而復(fù)始的進(jìn)行充、放電，形成了振蕩。濕度采集電路如下圖4-3所示。圖4-3濕度采集電路4.3.3單片機(jī)與PC的串行通信電路串行通訊是數(shù)據(jù)通訊的主要方式之一。由于其聯(lián)線少、成本低、有多種可供選擇的傳送速率，并遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)而得到廣泛的應(yīng)用。目前利用單片機(jī)開發(fā)的各種監(jiān)控設(shè)備大多都需要與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。PC機(jī)中一般都有現(xiàn)成的1～2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RS-232C串行口，利用這些串行口，PC機(jī)可以與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，通訊距離可達(dá)15m左右。STC89S52單片機(jī)內(nèi)提供了一個(gè)全雙工的串行口，P3.0管腳是串行數(shù)據(jù)接收端RXD，P3.1管腳是串行數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD。但是，由于單片機(jī)的串行口不是標(biāo)準(zhǔn)的RS232C接口，它接收發(fā)送的電平是TTL電平。TTL電平的邏輯“1”和邏輯“0”分別是2.4V和0.4V，而串行通訊接口RS-232C采用負(fù)邏輯，即邏輯“1”為－5～－15V，邏輯“MAX232AESE是MAXIM公司生產(chǎn)的低功耗、單電源（+5V）的雙RS-232C發(fā)送器與接收器[12]。MAX232芯片內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變換器，可以把輸入的+5V電源變換成RS-232C輸出電平所需±10V電壓，所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的+5V電源。外圍需接4個(gè)0.1μF/25V電解電容，供內(nèi)部電壓變換之需。MAX232AESE芯片引腳T1IN、T2IN、R1OUT、R2OUT接TTL電平，引腳T1OUT、T2OUT，R1IN、R2IN為EIA電平。MAX232的接口電路如圖4-4所示。圖4-4MAX232接口電路第五章下位機(jī)設(shè)計(jì)5.1溫度傳感器DS18B20程序設(shè)計(jì)DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫時(shí)序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。其設(shè)計(jì)流程圖如圖5-1所示：圖5-1DS18B20工作時(shí)序流程圖5.2液晶1602A子程序設(shè)計(jì)1602A的設(shè)計(jì)主要是首先對(duì)其自身初始化設(shè)置，主要包括顯示模式設(shè)置、顯示開/關(guān)及光標(biāo)設(shè)置、讀寫數(shù)據(jù)設(shè)置，設(shè)置完以后，1602A可以正常的工作，然后將給出要顯示數(shù)據(jù)的指定的地址，給出地址以后，在送要顯示的數(shù)據(jù)，1602A的讀寫時(shí)序也要嚴(yán)格的遵守，否則1602A不會(huì)工作正常。有以上的分析可得程序讀寫時(shí)序流程圖如圖5-2所示：圖5-2讀寫時(shí)序流程圖5.3上、下位機(jī)數(shù)據(jù)通信子程序設(shè)計(jì)上位機(jī)和下位機(jī)的通訊主要通過RS-232，來進(jìn)行通訊的，在本次的設(shè)計(jì)里，由于要單片機(jī)向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，因此要設(shè)計(jì)發(fā)送數(shù)據(jù)子程序，因此要設(shè)置串口的工作方式，這次設(shè)計(jì)采用了串口工作方式1，由于串口工作方式1的波特率是由定時(shí)器控制的，因此還要有定時(shí)器程序，產(chǎn)生需要的波特率來控制串口的功能工作方式。設(shè)計(jì)的程序如下所示：voidsend_init(){TMOD=0x20;//定時(shí)器1工作方式為方式1 TH1=0xfd;//置入T1的計(jì)數(shù)初值 TL1=0xfd; TR1=1;//定時(shí)器開始計(jì)數(shù) REN=1;//串口中斷打開 SM0=0;//設(shè)串口工作方式為方式1 SM1=1; EA=1;//開總中斷 ES=1;//開串口中斷}5.4報(bào)警子程序設(shè)計(jì)當(dāng)溫濕度不在設(shè)定值區(qū)間的時(shí)候就要發(fā)出報(bào)警信號(hào)，這樣可以起到提示的作用，首先要給上下限的值，這樣就可以進(jìn)行比較，然后經(jīng)過判斷語句判斷是否在設(shè)定的區(qū)間，當(dāng)不在設(shè)定的區(qū)間是就發(fā)出報(bào)警信號(hào)，一直進(jìn)行循環(huán)判斷，設(shè)計(jì)流程圖如下圖5-3所示。圖5-3報(bào)警子程序流程圖第六章上位機(jī)程序設(shè)計(jì)6.1設(shè)計(jì)思路上位機(jī)的程序設(shè)計(jì)主要接受來自下位機(jī)的溫濕度的數(shù)據(jù)，然后將溫濕度數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)處理子程序進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，然后把處理后的數(shù)據(jù)送到報(bào)警子程序，與設(shè)定的上下限進(jìn)行比較，如果工作早設(shè)定的區(qū)間就顯示正常工作，如果不在設(shè)定的區(qū)間就提示工作不正常，由于要有歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，所以應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子程序，這次設(shè)計(jì)的LabVIEW存儲(chǔ)子程序，當(dāng)有數(shù)據(jù)送到上位機(jī)時(shí)，會(huì)自動(dòng)生成報(bào)表形式的歷史數(shù)據(jù),以便歷史回讀。其設(shè)計(jì)流程圖如下圖6-1所示。圖6-1上位機(jī)LabVIEW程序設(shè)計(jì)流程圖6.2溫濕度平均值的計(jì)算在庫房中，經(jīng)常需要知道所測(cè)溫度的平均值及實(shí)時(shí)溫度與平均值之間的偏差以便更好的控制溫度，從而使它能夠更好的影響產(chǎn)品的數(shù)量與質(zhì)量。而在統(tǒng)計(jì)學(xué)中，取平均是最常用的改進(jìn)期望值的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。有兩種取平均值的方法：1.RMS平均或稱“功率平均”，即均方根值平均[6]。它是將所有采集到的數(shù)據(jù)值平方之后相加，然后除以數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，再取該平均值的平方根，其數(shù)學(xué)表達(dá)式如式（6-1）所示：（6-1）式中：N為數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，xi為各次數(shù)據(jù)值。2.疊加平均，它可用來改善疊加的信噪比。它對(duì)一點(diǎn)數(shù)據(jù)連續(xù)采用多次，然后計(jì)算其平均值，以平均值作為該點(diǎn)的采樣結(jié)果。對(duì)溫度數(shù)據(jù)的處理用算術(shù)平均值的方法，將采集到的數(shù)據(jù)用軟件的方法來實(shí)現(xiàn)。其程序框圖如圖6-2所示。圖6-2平均值VI6.3LabVIEW中溫濕度串口通訊1.RS-232簡(jiǎn)介串行通信端口(SerialCommunicationPort)在系統(tǒng)控制的范疇中一直占有極重要的位置，不僅沒有因?yàn)闀r(shí)代的進(jìn)步而淘汰，反而是在規(guī)格上越來越向其極限挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在，計(jì)算機(jī)上的串行通信端口(RS-232)是標(biāo)準(zhǔn)配置，用途上則以連接調(diào)制解調(diào)器(Modem)作通信傳輸，尤其是因特網(wǎng)成為潮流后，接上因特網(wǎng)取得數(shù)據(jù)是相當(dāng)重要的一個(gè)收集方法，最為常見。當(dāng)然，它的重要性還不僅如此，在本文中還會(huì)對(duì)通信端口的應(yīng)用作一個(gè)深入的介紹。RS-232通信端口是每部計(jì)算機(jī)上的必要配置，通常含有COM1與COM2兩個(gè)信道，一般的計(jì)算機(jī)將COM1以9針的接頭接出，而將COM2以25針的接頭接出。新一代的計(jì)算機(jī)均以9針的接頭接出所有的RS-232通信端口。在計(jì)算機(jī)上的RS-232均是公頭，即使是25針也是公頭，千萬不要與其他的設(shè)備弄混淆了（打印機(jī)連接端口也是25針，不過它是母頭，請(qǐng)仔細(xì)分辨）。通常與計(jì)算機(jī)連接的設(shè)備，一般都是RS-232接口，不僅使用簡(jiǎn)單，而且價(jià)格上也便宜很多：在市面上可見的數(shù)碼相機(jī)、調(diào)制解調(diào)器等大都以RS-232作為與計(jì)算機(jī)溝通的接口。仔細(xì)檢查計(jì)算機(jī)的后面接線不部分，大大小小的接頭一堆，有兩個(gè)9針的接頭（以較新的計(jì)算機(jī)來說，舊型計(jì)算機(jī)可能有25針的型式），這就是串行通信端口。2.串行通訊終端與計(jì)算機(jī)之間或者計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行交換信息時(shí)，除了采用并行通訊方式之外，還經(jīng)常采用串行通訊方式。并行通訊是指數(shù)據(jù)的各位同時(shí)進(jìn)行傳送，其優(yōu)點(diǎn)是傳送數(shù)據(jù)速度快，缺點(diǎn)是有多少位數(shù)據(jù)就需要多少根傳輸線，這在數(shù)據(jù)位數(shù)較多，傳送距離較遠(yuǎn)時(shí)就不宜采用。串行通訊是指數(shù)據(jù)一位一位地按順序傳送，其突出優(yōu)點(diǎn)是只需一根傳輸線，特別適應(yīng)于遠(yuǎn)距離傳輸，缺點(diǎn)是傳送速度較慢。在微機(jī)測(cè)量，控制系統(tǒng)中，目前串行數(shù)據(jù)的傳輸大多采用異步通訊的方式。（1）同步通訊和異步通訊串行通訊分為同步傳送和異步傳送兩種方式：同步傳送方式要求通信雙方以相同的速率進(jìn)行，而且要準(zhǔn)確地協(xié)調(diào)。它通過共享一個(gè)單個(gè)時(shí)鐘或定時(shí)脈沖源以保證發(fā)送方和接受方準(zhǔn)確同步。其特點(diǎn)是允許連續(xù)發(fā)送一組字符序列（而非單個(gè)字符），每個(gè)字符數(shù)據(jù)位數(shù)相同，沒有起始位和停止位，效率高。異步傳送方式不要求通信雙方同步，發(fā)送方和接收方可以有各自的時(shí)鐘源。為了能夠?qū)崿F(xiàn)通信，雙方必須都遵循異步通信協(xié)議。在異步通信中，通信雙方必須規(guī)定兩件事：一是字符格式，即規(guī)定字符各部分所占的位數(shù)，是否采用奇偶校驗(yàn)，以及校驗(yàn)的方式；二是采用的波特率，以及時(shí)鐘率與波特率之間的比例關(guān)系。由此可見，異步通信方式的傳輸效率比同步通信方式低，但它對(duì)通信雙方的同步要求大大降低，因而成本也比同步通信方式低。（2）DTE和DCE在串行通訊中，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的設(shè)備稱為數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DataTerminalEquipment簡(jiǎn)寫為DTE）。DTE既可以是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，也可以是一臺(tái)只接收數(shù)據(jù)的打印機(jī)。用于連接DTE與數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備稱為數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DataCommunicationsEquipment簡(jiǎn)寫為DCE），或稱為數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備。DCE既可以是一個(gè)調(diào)制解調(diào)器,也可以是簡(jiǎn)單的線路驅(qū)動(dòng)器。（3）波特率在串行通訊中還有一個(gè)重要的指標(biāo)——波特率（又稱調(diào)制速率）。波特率定義為每秒鐘傳送二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，以位/秒（bit/s）為單位，亦稱“波特”。在異步通訊中，波特率為每秒傳送的字符數(shù)和每個(gè)字符位數(shù)的乘積，例如每秒傳送的速率為120字符/秒，而每個(gè)字符又包含10位（1位起始位，7位數(shù)據(jù)位，1位奇偶校驗(yàn)位，1位停止位），則波特率為：120字符/秒×10位/字符＝1200位/秒＝1200波特LabVIEW中的串行通訊，它位于Allfunction→InstrumentI/O→Serial。3.LabVIEW實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)的程序[15]在LabVIEW中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)，其程序前面板與后面板如圖6-3和圖6-4所示。圖6-3程序后面板圖6-4程序前面板6.4LabVEW溫濕度報(bào)警模塊程序在LabVIEW中，溫濕度當(dāng)高于或者低于上限或者下限的時(shí)候都要發(fā)出警報(bào)，下位機(jī)的電路就要產(chǎn)生進(jìn)行相應(yīng)的控制。其報(bào)警模塊程序后面板如圖6-5所示。圖6-5程序前面板圖6.5LabVIEW中溫濕度濾波程序由于有下位機(jī)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)的數(shù)據(jù)時(shí)，避免不了要產(chǎn)生雜波信號(hào)，這樣會(huì)干擾上位機(jī)對(duì)溫濕度的判斷這樣，就會(huì)就會(huì)造成溫濕度的報(bào)警不是很準(zhǔn)確，對(duì)庫房的溫度控制不準(zhǔn)確，造成不必要的損失，所以要數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)的時(shí)候要將這些雜波信號(hào)經(jīng)過濾波電路過濾掉，這樣就會(huì)可以對(duì)溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制和檢測(cè)。在LabVIEW中，實(shí)現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)的濾波電路，其溫濕度濾波程序[4]前面板如圖6-6所示。圖6-6程序前面板圖6.6上位機(jī)整體程序上位機(jī)的整體程序如圖6-7和圖6-8所示。圖6-7上位機(jī)主程序前面板圖6-8上位機(jī)主程序后面板第七章系統(tǒng)的仿真與調(diào)試7.1系統(tǒng)調(diào)試整個(gè)溫度測(cè)控系統(tǒng)的主界面只有一個(gè)屏，它充分利用了計(jì)算機(jī)在運(yùn)算、顯示、存儲(chǔ)、回放、調(diào)用等方面的功能構(gòu)成了一臺(tái)從外觀到功能都完全與傳統(tǒng)硬件儀器相同，同時(shí)又充分結(jié)合PC機(jī)優(yōu)點(diǎn)的全新儀器系統(tǒng)。其中儀器的按鍵功能和面板、控件都是由軟件形成的，因此整個(gè)溫度測(cè)控系統(tǒng)的監(jiān)控界面就是一個(gè)典型的虛擬儀器。它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與顯示，溫度報(bào)警系統(tǒng)的建立、溫度概率分布的顯示、溫度平均值的計(jì)算等。因?yàn)樵摐y(cè)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行保存，而且事后還需要進(jìn)行分析以確定溫度數(shù)據(jù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響，所以需要用數(shù)據(jù)庫的形式來存儲(chǔ)溫度數(shù)據(jù)。由于條件與時(shí)間限制，本次設(shè)計(jì)所以調(diào)試都是在模擬的條件下進(jìn)行的，通過產(chǎn)生隨機(jī)溫度可以很直觀的看到整個(gè)溫度數(shù)據(jù)分布的情況。使用這一個(gè)界面就能很好的實(shí)現(xiàn)整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的功能?？梢钥闯鯨abVIEW強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。7.1.1溫濕度報(bào)警調(diào)試?yán)秒S機(jī)數(shù)產(chǎn)生一個(gè)1-50隨機(jī)溫度和隨機(jī)濕度，測(cè)試溫濕度報(bào)警的程序，測(cè)試結(jié)果見下圖。圖7-1溫度報(bào)警后面板圖7-2溫濕度報(bào)警前面板圖7-3溫濕度報(bào)警前面板根據(jù)測(cè)試，系統(tǒng)可以正確的判斷溫濕度，并實(shí)施報(bào)警。此部分程序符合設(shè)計(jì)要求。7.1.2溫濕度波形調(diào)試依然采用隨機(jī)數(shù)的原理產(chǎn)生一個(gè)20-35的溫度，進(jìn)行模擬測(cè)試。測(cè)試結(jié)果見下圖。圖7-4隨機(jī)溫度的產(chǎn)生程序圖7-5隨機(jī)溫度的變化波形利用隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生一個(gè)40-60的濕度，進(jìn)行調(diào)試圖7-6隨機(jī)濕度的產(chǎn)生程序圖7-7濕度的變化波形圖7-8溫濕度的變化波形圖7.1.3溫度濾波測(cè)試溫度測(cè)試也是采用產(chǎn)生的模擬溫度進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果見下圖。圖7-9溫度濾波電路程序框圖圖7-10溫度濾波前面板7.2系統(tǒng)演示將上位機(jī)和下位機(jī)連接好以后，進(jìn)行溫濕度的檢測(cè)和處理，上位機(jī)前面板顯示數(shù)據(jù)如圖7-11所示。圖7-11上位機(jī)前面板報(bào)表生成格式如下圖7-12所示。圖7-12報(bào)表格式生成報(bào)表如圖7-13所示。圖7-13生成報(bào)表結(jié)論本次設(shè)計(jì)經(jīng)過多次的修改，能夠基本實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的功能，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我深深感覺到了自己基本知識(shí)的不足，以及自己沒有深入課題的實(shí)際調(diào)查和研究，由于時(shí)間和實(shí)際的條件限制，通過模擬測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，實(shí)現(xiàn)了溫濕度的采集與報(bào)警，溫濕度的波形顯示與濾波。而溫濕度的數(shù)據(jù)采集比較準(zhǔn)確，系統(tǒng)工作良好，各部分都已經(jīng)過測(cè)試，設(shè)計(jì)基本達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，但是由于條件有限，并沒有進(jìn)行現(xiàn)實(shí)條件下的測(cè)試，所以現(xiàn)實(shí)條件下的測(cè)試還有待于進(jìn)一步的論證。本次設(shè)計(jì)基本可以達(dá)到所有要求，但還是存在一些缺陷，由于上下位機(jī)采用的是串口通訊方式，溫度傳感器DS18B20和濕度傳感器HS1101采集的數(shù)據(jù)要實(shí)時(shí)的傳送到上位機(jī)，讓上位機(jī)的程序進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理數(shù)據(jù)，因此上位機(jī)處理的信號(hào)就不能將上位機(jī)的控制信號(hào)發(fā)送到下位機(jī)進(jìn)行對(duì)風(fēng)扇和加熱器的控制了，否則由于只有一個(gè)串口，所以需要分時(shí)序進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，這樣溫濕度的數(shù)據(jù)傳輸就有間隔了，就達(dá)不到實(shí)時(shí)控制的要求，為了解決這一個(gè)問題，將對(duì)風(fēng)扇和加熱器的控制改為對(duì)用單片機(jī)進(jìn)行控制，這樣就不會(huì)出現(xiàn)沖突，控制的也會(huì)比較準(zhǔn)確。同時(shí)風(fēng)扇和加熱器對(duì)于溫度與濕度的調(diào)節(jié)作用不強(qiáng)，所以將改用空調(diào)與加濕器進(jìn)行調(diào)節(jié)溫濕度。參考文獻(xiàn)：[1]林靜，林振宇．LabVIEW虛擬儀器程序設(shè)計(jì)從入門到精通[M]．北京：人民郵電出版社．2010[2]張強(qiáng).數(shù)字溫度傳感器DS18B20在化工領(lǐng)域的應(yīng)用[J]．儀器儀表智能化.2004[3]強(qiáng)鋒.庫房防潮與除濕[M].北京：高等教育出版社.1991[4]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（第三版）[M].北京：清華大學(xué)出版社.2005[5]李鄧化，彭鄧化.智能檢測(cè)技術(shù)及儀表[M].北京:科學(xué)出版社.2008[6]楊樂平，李海濤，肖相生.LABVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社．2004[7]閻石.數(shù)字電子技術(shù)（第五版）[M]北京：高等教育出版社.2005[8]竇振中.單片機(jī)外圍部件實(shí)用手冊(cè)輸出通道器件分冊(cè)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2003[9]武慶生，仇梅.單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].四川:電子科技大學(xué)出版社.2010[10]胡漢才.單片機(jī)及接口技術(shù)[M].清華大學(xué)出版社.1996[11]楊振江，杜鐵軍，李群.流行單片機(jī)實(shí)用子程序及應(yīng)用實(shí)例[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社.2004[12]劉國榮，梁景凱.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2008[13]張重雄.虛擬儀器技術(shù)分析與設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社.2007[14]詹惠琴.虛擬儀器設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社.2007[15]張凱.LabVIEW虛擬儀器工程開發(fā)與設(shè)計(jì)[M].北京：國防工業(yè)出版社.2004[16]楊樂平.LabVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社.2001[17]劉其和，李云明.虛擬儀器程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2011[18]楊運(yùn)強(qiáng)，測(cè)試技術(shù)與虛擬儀器[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2010[19]趙國忠，陶寧.虛擬儀器設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)入門[M].北京：國防工業(yè)出版社.2008[20]趙會(huì)兵.虛擬儀器技術(shù)規(guī)范與系統(tǒng)集成[M].北京：清華大學(xué)出版社.2003附錄A下位機(jī)主程序#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitrs=P0^7;//數(shù)據(jù)/命令選擇端(H/L)sbitrw=P0^6;//讀/寫選擇端(H/L) sbitlcden=P0^5;//定義1602端口sbitDQ=P3^6;//定義溫度傳感器DS18B20通信端口sbitBZ=P3^7;sbitkey1=P3^4;sbitkey2=P3^5;sbitkey3=P1^0;sbitkey4=P1^1;sbitkey5=P1^2;sbitkey6=P1^3;sbita=P1^4;sbitb=P1^5;sbitc=P1^6;sbitd=P1^7;uintt,temp,flag;uintnum1=200,num2=400;ucharcodetable[]="Tempis";ucharcodetable1[]="Dampis";voidsend_init(){TMOD=0x20;//定時(shí)器1工作方式為方式1 TH1=0xfd;//置入T1的計(jì)數(shù)初值 TL1=0xfd; TR1=1;//定時(shí)器開始計(jì)數(shù) REN=1;//串口中斷打開 SM0=0;//設(shè)串口工作方式為方式1 SM1=1; EA=1;//開總中斷 ES=1;//開串口中斷}voiddelay(uintz){uintx,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=125;y>0;y--);}voiddelay1(uinti){while(i--);}voidwrite_com(ucharcom){rs=0; lcden=0; P2=com; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0;}voidwrite_date(uchardate){rs=1; lcden=0; P2=date; delay(5); lcden=1; delay(5); lcden=0;}voidinit_1602(){ucharnum; lcden=0; rw=0; write_com(0x38); write_com(0x0c); write_com(0x06); write_com(0x01); write_com(0x80); for(num=0;num<8;num++) {write_date(table[num]); delay(5); } write_com(0x80+0x40); for(num=0;num<8;num++) {write_date(table1[num]); 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