2011 外文翻译

毕业设计 论文 外文资料翻译 学学 院 院 自动化工程学院自动化工程学院 姓姓 名 名 牟春风 专专 业 业 自动化自动化 学号学号 0707250229 测控技术与仪器测控技术与仪器 班级 班级 测控 072 班 外文出处 外文出处 资料 1 The project sponsored by Science Technology Developing Plan of Hebei province in China 2007 10 01 475 480 资料 2 Proceedings of the 3rd WSEAS Int Conf on CIRCUITS SYSTEMS SIGNAL and TELECOMMUNICATIONS 2009 51 17 120 125 附附 件 件 资料 1 1 翻译译文 2 外文原 文 资料 2 1 翻译译文 2 外文原文 指导教师评语 签名 2011 年 4 月 9 日 附件 资料附件 资料 1 翻译译文翻译译文 基于基于 USBUSB 接口的智能网络温度和湿度测量系统接口的智能网络温度和湿度测量系统 摘要摘要 多数字输出相对湿度和温度传感器 SHT71 是设置在系统中 它可以随时 对环境监测点的温度和湿度进行实时测量 温湿度值 露点值和每个测量点的日 期和时间都显示在 LCM 显示模块 液晶显示模块 HY 12864K 上 与此同时 这些数据被保存在非易失性 FRAM 铁电随机存取内存 的 FM31256 中 即可以 保证在系统电源出现故障的情况下数据不丢失 获得的数据可以直接上传到电脑 中的 USB 主机模式或间接地被复制到电脑而不经过 USB 设备模式磁盘领域的测试 该应用软件不仅可以绘制出温度 湿度和露点曲线 计算出最大值 最小值 平 均值 同时还可以做进一步的统计分析 报表打印和对系统的基本测量参数进行 设置 关键词关键词 温湿度 USB 接口 网络 FRAM 1 简介简介 温湿度测量广泛使用在工业和农业生产 日常生活和研究开发中 例如 湿 度大可造成粮食变质 使药品 香烟和茶叶存储仓库发霉 如果存放棉花的仓库 中温度和湿度不合适 将会引起自燃 同时 若温度控制不当 将会使精密仪器 和半导体器件的性能降低 所以 温度和湿度在许多环境领域都需要严格得测量 和控制 传统的温湿度测量采用了对温度和湿度分别进行测量 这不能很好地摆脱彼 此测量时的相互干扰 此外 该传感器的互换性差 电路复杂 它需要长期而复 杂的校准 截至目前 温度和湿度的测量在国内的研究是焦点课题 如南京航空 航天大学 北京智能拓维技术研究所 河北师范大学科学技术大学 电子信息工 程学院湖南大学 黑龙江省八一农垦大学等都对此课题进行了深入的研究 但是 上述测量是基于离散传感器完成的 其测量精度低 单点测量不适合大温室环境 而且采用 RS232 串行通信 其较低的数据传输带宽难以满足目前计算机接口的发 展趋势 在国外 在该领域的研究较为成熟 具有很高的准确度 如美国 DeltaTRAK 和 QUATRONIX 公司 德国德图公司 奥地利 芬兰 日本等 但他 们的产品价格昂贵 使我国广大用户承担不起 对于上述国内和国际的现状 该系统采用新型集成数字输出温湿度传感器 SHT11 完成对测量网络各节点的测量 其具有测量精度高 良好的长期稳定性和 响应时间断等优点 智能传感器 SHT11 获得的数据不仅可以直接通过 USB 接口上 传到电脑 也可保存在非易失性 FRAM FM31256 中 即使系统掉电 数据也不会 丢失 更重要的是 微机和 PC 之间的沟通取代了传统的 RS232 串行接口的双模 式 USB 接口 USB 主机和 USB 设备 的应用 它不仅可以直接实现 而且间接 地闪存盘 因此 该系统具有小的接口 即插即用和更好的通用性能 2 该系统的总体结构该系统的总体结构 该系统是由电脑和微机组成 微机 AT89C52 单片机为核心芯片 它是由数据 采集网络 液晶显示模块 数据存储模块和 USB 通信模块来完成对温湿度数据的 采集 显示 存储和上传 该系统不仅可以获取数据 或在任何关键时间暂停 而且还可以通过该系统相应的应用软件设置启动时间 停止时间和时间间隔 此 外 当环境温度和湿度超过了预先设定的范围时 它具有声光报警功能 PC 机是 由数据处理和参数设置装置组成 它可以绘制曲线 列表显示 数学分析 统计 分析 报表打印和设计微型计算机的参数 如启动和停止时间 时间间隔 报警 的上下限值等 该系统的总体结构是图 1 所示 图 1 总体结构的系统框图 2 1 数据采集网络数据采集网络 该系统采用多功能集成数字输出温湿度传感器 SHT11 做多点顺序测量 其集 成温度和湿度的测量元件与一身 如信号放大器 A D 转换器 光盘的 OTP 一 次性可编程只读存储器 I2C 总线等外围电路 它在校准后直接输出相对湿度和 温度的数字信号 它可以增强信号强度和抗干扰能力 具有长期的稳定性 有效 地解决了传统的温度和湿度传感器的不足 此外 它也可以准确地测量露点 不 会因为不同的温度和湿度产生误差 从图 2 相对湿度数字输出特性曲线 中我们可以看到它出现了非线性 该系 统采用软件方法进行补偿以获得准确的数据 该湿度值修正公式如下 RH Linear C1 C2 SO RH C3 SORH SORH 在上面的公式 SORH是测量传感器的相对湿度测量值 这是作为如下情况的 值 湿度可以选择 14 或 12 位 温度可以选择 12 或 8 位 12 位 SORH C1 4 C2 0 0405 C3 2 8 10 6 8 位 SORH C1 4 C2 0 6480 C3 7 4 10 4 上面的公式用于计算在 25 情况下湿度值 但真正的测量温度是在特定的范 围内变化 因此应考虑湿度传感器的温度系数 其可按下列公式进行补偿 RH true T 25 t1 t2 SORH RH Linear 在上面的公式中 T 是实际温度值 其系数如下 12 位 SORH t1 0 01 t2 0 00008 8 位 SORH t1 0 01 t2 0 00128 该 SHT71 温度的线性度非常好 因此数字输出的温度的实际值可以通过下列 公式转换 TC d1 d2 SOT 在上面的公式 SOT是传感器的温度输出值 该系统的电源电压为 5V 当温度传感器的分辨率为 14 位时 d1 40 d2 0 01 当温度传感器的分辨率为 12 位时 d1 40 d2 0 04 环境的露点值可根据由下列公式的相对湿度和温度值计算 Log EW 0 66077 7 5 T 237 3 T Log 10 RH 2 DP 0 66077 Log EW 273 3 Log EW 8 16077 图 2 相对湿度数字输出特性曲线的 SHT71 2 2 液晶显示模块 液晶显示模块 液晶显示模块 液晶显示模块 液晶显示模块采用低功耗海鹰 12864K 模块 它可以同时显示每个监测点的温 度 湿度 露点 实时时间和日期 以便它可以使用户更方便的对环境进行监测 LCM 采用 LED 蓝色背光控制的关键就是它可以使用户在昏暗场合能够读取温湿度 值 2 3 数据存储器模块数据存储器模块 在许多场合 如高风险之际 密封的环境等 个人电脑和微机之间的交流不 能直接和实时的执行 因此温度和湿度的历史数据需要记录 然后将数据绘制成 曲线图 分析处理 报表打印等 该系统采用先进的非易失性 FRAM FM31256 其在掉电后仍有 10 年的保留时间 无限的读写能力 因此 该系统需要可靠地保 证历史数据的存储 此外 内存集成了 RTC 实时时钟 低电压复位电路 而 不是独立的时钟芯片 DS1302 的 和看门狗定时器电路 而不是 X5045 的芯片 这使得该系统具有更高的集成度和更好的可靠性 3 2 4 USB 通信模块通信模块 USB 接口以其即插即用 方便 易于扩展和高速的特点被大量广泛的推广和 应用 但是 要开发 研制 USB 接口不是一件容易的事情 因为它要求开发者深 入地理解 USB 标准 固件和驱动程序编译 这将会抑制一般硬件工程应用到 USB 接口产品中去 4 但是 在本系统中 普遍使用的 USB 接口芯片 CH375 得到应用 它只需要开发人员对单片机和 PC 应用软件进行编程 其具有易于使用 缩短开发 周期的许多特点 更重要的是 它支持 USB 主机方式和 USB 设备模式 该系统突破传统单一的 USB 外部设备 并采用双 USB 插头座模式 这使它不 仅可以工作在 USB 设备模式 也可以在 USB 主机模式下使用 因此它为不同的用 户和场合提供了更多的方便 CH375 和单片机的接口电路如图 3 所示 图 3 CH375 和单片机之间的接口电路图 单片机判别哪个 USB 插头座正处于高或低的信号级别状态 然后确定使用哪 些使系统工作的通信方式 如果端口 P52 与电脑连接 CH375 就工作在工程设备 的模式下 如果端口 P51 与 USB 设备 如闪存盘 连接 则 CH375 工作在主设备 模式下 这两种情况不能工作在同一时间 在空闲的情况下 状态信号为低电平 单片机使 CH375 工作在主机模式下 当 USB 设备插入 P51 时 CH375 将通知单 片机使其自动处理相关的工作 当 P52 与 PC 机的 USB 端口相连时 PC 的 5V 电 压使状态变为低电平 然后单片机监控状态信号使 CH375 芯片切换到设备模式 6 双模式 USB 接口 使系统更普及 更方便 同时满足许多场合 2 5PC 的应用软件和驱动程序的应用软件和驱动程序 图 4 界面的结构和功能的个人电脑应用软件框图 个人电脑应用软件和驱动程序采用可视化编程语言 Visual Basic 的编程方法 该驱动程序完成了 USB 接口与系统软件的通信协议 应用软件是由数据处理和参 数设置模块组成 其可实现以下功能 温湿度的测量 露点曲线图的绘制 在任 何时间间隔显示最大值 和最小值 改变了微软 Office Excel 的传输显示数据的列 表 统计分析和报表打印 此外 该软件可以设置系统 如启动和停止时间 时 间间隔 启动模式 内存模式 温度和湿度的预警阈值等 的许多参数 该软件 的界面结构总图 4 所示 3 实验结果及分析实验结果及分析 通过温室试验 该系统被证实其具有很高的精度和测量的影响 图 5 中的温 度和湿度曲线是根据温室的实际数据采集而绘制的 这些数据测量的时间间隔为 5 秒 通过与标准温度湿度计分析系统相比较 温度误差不超过 0 4 和湿度误差不 超过 3 0 非易失性内存可存储超过 16000 组数据 当系统在温度和湿度缓慢 变化的环境下使用时 它可以通过每 20 分钟一次的数据收集 连续测量约 220 天 4 结论结论 该系统采用先进的单总线传感器 它具有可靠 稳定 全面的校准和完全互 换的优点 它不仅可以自动的长期的获取和存储温度和湿度数据 还可以对获得 的数据进行写保护 此外 这些数据不会在失电后丢失 因为这些数据存储在非 易失性 FRAM 中 更重要的是 该系统不仅可以根据用户设置的开始时间 停止 时间和间隔时间自动的采集数据 不需要人工监测 适用于许多危险场合 而且 还可以摆脱电脑 作为一个便携式的测量仪器 随时可以实现启动和停止 这使 用户使用更方便 双模式 USB 接口使数据传输更加方便和快捷 它可以将数据通 过闪存盘复制在没有 PC 的语言环境的实验室电脑上 该系统具有精度高 稳定性 好 可靠性高和通用性等诸多特点 附件 资料附件 资料 1 外文原文外文原文 附件 资料附件 资料 2 翻译译文翻译译文 温室温度和湿度智能控制系统温室温度和湿度智能控制系统 摘要摘要 文章是基于嵌入式数据库的温室温湿度智能控制系统 该系统提出在温室 温湿度智能控制系统中采用嵌入式数据库技术 来控制温室作物的生长过程 以 解决温室作物在温度和湿度控制的环境中生长过程并不理想的问题 以及提高系 统的控制和成本效益的问题 本文着重阐述了控制系统的结构 硬件 软件的设 计和系统控制策略 该控制系统具有硬件结构简单 成本低 易于使用和维护 温度和湿度数据兼测 稳定性好等优点 关键语关键语 嵌入式数据库 温度和湿度控制 数据过滤 温室 微控制器 1 简介简介 带有嵌入式微控制器技术 智能控制系统是科技发展的方向 数据库是决策 智能控制系统的核心 是智能控制的基础 它需要存储的专业知识和例子很多 也需要不断更新和添加实时数据 为了确保在温室环境下正常的农业生产和高效 率 提高农产品质量和数量 降低劳动强度 节约能源 是温室环境中对温度和 湿度控制的必要条件 目前在温室环境下中 低档产品的控制仍存在一些技术问 题 一般只对一套温度和湿度控制使用 由于作物对温度和湿度的要求不一样 用户必须经常调整控制器的设置 这难以满足现代农业生产的要求 开发一个 低价格 系统可靠的温室是温湿度智能控制系统必需的 温室环境是非线性的 参数分布 时变 长延迟 多变量耦合和多个控制对 象的控制系统 在温室中培育不同作物需要不同的栖息地 在温室的温湿度控制 系统中建立温室环境的嵌入式数据库系统的目的在于 1 专家的经验与用户的 实际需要相结合 灵活和自动化生产适合对具体对象种植的监测战略 二 未 提供关于作物栽培系统的专家经验 用户可以通过控制系统的独立运作的使用方 式建立监测数据库 并长期保存 三 建立可能对用户系统进行优化和修改的 监测数据 在目前的温室控制 一方面植物文化环境专家在温室软件硬件技术发 展的研究经验严重滞后 同时温室用户试图找出植物文化的经验无法及时控制系 统 这研究有助于对这一问题的解决 2 设计的嵌入式数据库设计的嵌入式数据库 在分析了温室的温湿度控制的环境数据和数据库系统的技术现状的基础上 设计了作物栖息地的嵌入式数据库 在设计过程中 运用实际参数 模式识别方法 对已知的数据关系的半经验规则进行总结 例如将会用基础参数 模式识别方法来 对某些未知参数的部分特征进行预测 初步研究结果表明 这种嵌入式数据库的 研究技术对温室温湿度控制系统的研究具有一定的应用价值 采用紧密耦合技术 介绍了数据库管理系统专业系统开发工具 其采用了嵌入式数据库系统管理专业 系统知识库 设计开发了农作物栖息环境的数据库系统 开发了作物栖息环境的 数据库系统 提出这个嵌入式数据库系统的设计方案 先后完成了农业知识表述 和管理 并在关系数据库中表述和记忆 该控制系统嵌入式数据库系统构成如图 1 所示 2 1 嵌入式数据库的建立嵌入式数据库的建立 在温湿度智能控制系统中数据库的应用 具有十分重要的意义 最重要的是 积累数据 以便对作物生长情况进行分析 在数据库的嵌入式控制系统中 可从 下表中得出数据操作 存储在数据表中的对象 保持对温湿度的信息表中实时数 据的采集 对存储在温度和湿度的数据表中的信息进行设置 2 2 嵌入式数据库管理嵌入式数据库管理 当以温室温度和湿度控制系统为基础嵌入式数据库为智能用户模式 系统将 给予用户一个对话环境 进行应用程序和自身应用的选择 用户将失去了新的应 用需求 数据库管理软件的设计 根据用户进行相应 自动控制 扩展和在知识 库的基础上更新知识 与用户的要求来搜索与温室环境下温湿度控制相适应的数 据 嵌入式数据库控制系统的应用过程和控制过程 是通过获取新的数据与数据 库中已经存在的对象的差异 来判断他们是否相同或相似 新用户将失去相同或 类似的嵌入式数据库对象 该数据库将向下调整至不同的对象 使嵌入式数据库 系统更加完善 更具有普遍性 3 系统方案系统方案 嵌入式数据库的理想温湿度数据是从农业专家们对作物生长所需的理想温湿 度数据的研究得来的 在控制方面 根据系统测量的温湿度数据和农业专家根据 不同的作物存储的温湿度数据来对温室中的对象 充足的阳光 加热器 风扇和 一流的供水设施系统 进行控制操作 使温室的温度和湿度值达到作物最佳的生 长条件 对温室的温湿度进行一年的自动控制 以达到研究要求 根据农业专家 获取的温湿度数据 一年中每小时测量一次温度和湿度值 来选择温室作物控制 系统的类型 使温湿度控制系统与数据库中的智能控制系统在温湿度数据一致 此外 在控制温室内的温度和湿度的同时 系统自动记录温室实际环境的温度和 湿度作为数据保存值 未来的农业专家 将会开发出更为合理的作物生长温度和 湿度数据 作为理想的数据进行循环 使系统能够更好地控制温室的温度和湿度 为作物提供最好的温度和湿度环境 3 1 系统的硬件组成系统的硬件组成 根据系统硬件设计的功能和技术指标 结构示意图如图 2 所示 因为是电机 控制 电磁阀 电磁开关等电气设备 环境控制器的使用是为了提高控制系统的 可靠性 输出控制接口采用固态继电器 固态继电器包含此微控制器的内部闪存 模块 使控制器可以在一年的时间内随机对任何一小时的理想温湿度值进行在线 修改 并能在温室纪录每小时平均气温 平均湿度值 而且要求断电数据不丢失 控制器必须记录很多数据 在 1 年 每天 24 小时 每小时有温度和湿度设定值 但必须记录在一年中每小时温室的温度和湿度的平均值 如果采用每 1 个字节 的数据 即第 1B 共需要 3652422 35040B 数据自动输入存储模块 完成数据 测试 结果以相应的形式保存在相应的光电隔离和 SCR 中 它具有强弱电隔离的 良好效果 进一步 SCR 可以降低功率干扰 提高系统可靠性 图 1 系统的硬件结构示意图 3 2 控制系统软件控制系统软件 控制系统软件包括以下模块 初始化模块 显示模块 键盘处理模块 数据 采集模块 数据处理模块 决策控制模块 实时时钟模块和通讯模块 数据格式 的选择 为了减少数据存储空间 我们收集了多次实验的温湿度数据 以节省数 据存储空间 该数据库系统在独立自主原则的基础上 从程序中将数据分离出来 建立一个专门的嵌入式数据库管理模块 3 3循环控制周期循环控制周期 鉴于温室的温度和湿度有较大的惯性 以及作物对温度和湿度反应时间不敏 感 大部分的控制装置 如电炉 天窗等 不能被频繁打开和关闭 控制器的 控制循环时间为五分钟 延迟模块在此控制循环时间内 完成测量并显示当前