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粮仓温湿度远程监控设计方案1.1 研究背景及意义随着以计算机和网络为代表的信息技术的快速发展，以计算机软件为平台的测量系统被广泛应用于各行各业中，“软件就是仪器”的思想得到广泛的认同和实践。美国国家仪器公司(National Instruments,NI)提供的虚拟仪器程序设计语言LabVIEW，已经成为开发测量控制系统的重要工具，在各个领域得到了普遍的应用【1】。 虚拟仪器的主要特点有：尽可能采用通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件；可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能强大的仪器；用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器，并且购置费用低、可重复利用；技术更新非常快、开发与维护费用较低、系统开放、方便与外设、网络连接。民以食为天，随着全世界人口的不断增加，需要的粮食将会越来越多，粮食存储就将成为亟待解决的问题。怎样将粮食完好的存储成为了现在所需解决的问题。众所周知，温度和湿度是粮食存储是否良好的两大因素。温度与湿度数据测量也步入自动化。传统的温湿度测量系统繁琐且耗费人力，所需要的人力资源较多，使用时受时间、地点、空间等诸多因素的影响较大。而且这类测量系统和传统仪器一样，功能、作用都由生产商在生产时定义好，一旦成型，用户就无法在使用过程中根据自身的需要对仪器的功能和作用进行重新定义。而如果借助虚拟仪器技术的易开发、灵活性强和使用方便等优点，将其和传统测量系统结合起来，来完成温湿度的数据采集和处理功能，还可以根据用户自身的需要来对系统的功能和作用进行自我定义和修改，节省了大量的人力、物力，使得对于气象要素的数据采集和处理变得更加简单、方便。粮食在存储期间，由于环境、气候和通风条件等因素的变化，粮仓内的温度或湿度会发生异常，这极易造成粮食的腐烂或发生虫害。同时粮仓中粮食储存质量还受到粮仓中气体、微生物以及其他虫害等因素的影响。为保证粮食仓库具有一个正常的温湿环境，有必要对仓内温度，包括粮食里面的温湿度进行监测，所以设计出一个简单方便的温湿度检测系统具有十分重要的意义。1.2 国内外研究现状20世纪70年代，因为个人电脑技术的出现，人们开始考虑用电报来处理传统仪器测试的数据，同时GPIB技术也发展起来，促进了IEEE488.2标准的诞生；20世纪80年代，随着计算机技术进一步发展，计算机主板上有多个扩展槽，并出现了插在计算机里的数据采集卡，这样的系统已经可以进行一些简单的数据采集工作，将采集到的数据直接由计算机软件进行处理，这就是虚拟仪器技术的雏形；20世纪90年代，计算机总线速度进一步提高，PCI总显得数据传输速率达到了132Mbps，1996年底，NI在PCI数据总线的基础上提出了第一代PXI(PCI eXtensions for Instrumentation )系统的技术规范。到21世纪初，全球已有超过25000用户在使用虚拟仪器技术，其中不乏国际知名的大公司，像Nokia、Simens、Tektronix等。在世界财富500强中的制造业厂商，95%都采用了虚拟仪器技术。虚拟仪器在国内外发展都很快，以美国NI公司为代表的很多企业都已已经推出了基于虚拟仪器设计的仪器产品。同时在国内外虚拟仪器都是相关理工科大学生的必须要学习的一门课。近几年来，世界各大虚拟仪器公司开发了很多虚拟仪器开发平台软件，供使用者组建适合自己的虚拟仪器以及测试系统。其中尤其以美国NI公司的LabVIEW和Labwindows/CVI开发最早且最具影响力。LabVIEW采用的是图形化编程方案，是非常实用的开发软件；Labwindows/CVI是采用C语言进行编程的、在Windows环境下的标准ANSIC开发软件。除了上述几种软件，还有美国HP公司开发的H-VEE和HPTIG软件，美国Tektronix公司开发的Ez-Test和Tek-TNS软件，以及美国 HEM Data公司开发的Sanp-Master软件，都是国际上公认的非常优秀虚拟仪器开发软件。当今虚拟仪器的系统开发采用的总线包括GPIB通用接口总线、传统的RS-232串行总线、RS-485串行总线、VXI总线，以及USB总线等。世界各国的公司，特别是美国的NI公司，为了使虚拟仪器能适应各种总线的配置，开发了大量的软件和适应要求的硬件，从而可以使使用者灵活地组建各种各样的不同复杂程度的虚拟仪器自动测控系统。虚拟仪器的开发公司，在测量结果的数据处理、表达模式及其变换方面不断地改革和创新，发布了各种软件，建立了开发工具库和数据处理的高级分析库，进一步扩大了虚拟仪器的功能。随着微型计算机技术的发展，虚拟仪器将逐步取代传统仪器而成为测试仪器的主流。据专家预测，到2015年我国有70%的仪器为虚拟仪器。虚拟仪器将在航天、通信、医疗、电力、石油、铁路等行业普及及应用。1.3 主要研究内容本文重点介绍了利用LabVIEW开发环境设计上位机的检测界面，温湿度传感器通过RS-232串行总线与电脑相连接介入上位机，从而实现对粮仓内温湿度的检测。1.4 本章小结1、论述了智能温湿度检测系统的课题目的及意义，智能温度检测系统的国内外发展概况及本论文的主要内容。2、温湿度检测系统的设计思路及方案，对系统软件开发平台进行选择。3、粮仓温湿度检测系统软件整体设计方案，及上位机和下位机的设计过程。4、对所做工作进行了总结，对未来的研究作了展望。第二章 虚拟仪器概述2.1 虚拟仪器定义及特点虚拟仪器是一种以计算机和测试模块的硬件为基础、以计算机软件为核心所构成的，并且在计算机显示屏幕上虚拟的仪器面板，以及由计算机所完成的仪器功能，都可由用户软件来定义的计算机仪器。虚拟仪器与传统仪器相比，有以下特点：1、 虚拟仪器在仪器功能方面是一种创新的计算机仪器，而非一种传统意义上的具体仪器。它是一种功能意义上而非物理意义上的一起，仪器功能可由用户软件定义，柔性结构，灵活组态，给了用户一个充分发挥自己能力和想象力的空间。一台计算机被设计成多台不同功能的测量一起，能集多种功能于一体构成多功能和多用途的综合一起，极大地丰富和增强了传统仪器的功能。有着极其丰富的软件资源、极高的运算速度和庞大的存储空间。2、 虚拟仪器在用户界面方面中友好的人机交互界面使仪器的使用操作十分简单，图形化的用户界面形象、美观，可以方便地由用户自己定义，使之更具个性化。软面板上虚拟的显示器件和操作元件的种类与形式不受“标准件”和“加工工艺”的限制，通过编程可随时从库中取用。3、 在系统集成方面虚拟仪器的硬件和软件都制定了开放的工业标准和基于计算机的开放式标准体系结构，用户可以讲仪器的设计、使用和管理统一到一个标准上来。基于标准化的计算机总线和仪器总线，仪器硬件实现了模块化、系列化，大大方便了系统集成。基于计算机网络技术和虚拟仪器网络话技术，广泛支持各种网络标准。2.2 虚拟仪器发展概况虚拟仪器技术的三大组成部分，首先是高效的软件，软件是虚拟仪器技术中最重要的部份。使用正确的软件工具并通过设计或调用特定的程序模块，工程师和科学家们可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面。NI公司提供的行业标准图形化编程软件LabVIEW，不仅能轻松方便地完成与各种软硬件的连接，更能提供强大的后续数据处理能力，设置数据处理、转换、存储的方式，并将结果显示给用户。此外，NI提供了更多交互式电子产品世界的测量工具和更高层的系统管理软件工具，例如连接设计与测试的交互式软件SignalExpress、用于传统C语言的LabWindows/CVI、针对微软VisualStudio的MeasurementStudio等等，均可满足客户对高性能应用的需求。有了功能强大的软件，您就可以在仪器中创建智能性和决策功能，电子产品世界从而发挥虚拟仪器技术在测试应用中的强大优势。其次是模块化的I/O硬件，面对如今日益复杂的测试测量应用，NI提供了全方位的软硬件的解决方案。无论您是使用PCI,PXI,PCMCIA,USB或者是1394总线，NI都能提供相应的模块化的硬件产品，产品种类从数据采集、信号条理、声音和振动测量、视觉、运动、仪器控制、分布式I/O到CAN接口等工业通讯，应有尽有。NI高性能的硬件产品结合灵活的开发软件，可以为负责测试和设计工作的工程师们创建完全自定义的测量系统，满足各种独特的应用要求。目前，NI已经达到了每2个工作日推出一款硬件产品的速度，大大拓宽了用户的选择面：例如NI新近推出的新一代数据采集设备先期推出的20款M系列DAQ卡，就为数据采集领域设定了全新的标准。最后是用于集成的软硬件平台。NI首先提出的专为测试任务设计的PXI硬件平台，已经成为当今测试、测量和自动化应用的标准平台，它的开放式构架、灵活性和PC技术的成本优势为测量和自动化行业带来了一场翻天覆地的改革。由NI发起的PXI系统联盟现已吸引了68家厂商，联盟属下的产品数量也已激增至近千种。PXI作为一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台，内建有高端的定时和触发总线，再配以各类模块化的I/O硬件和相应的测试测量开发软件，您就可以建立完全自定义的测试测量解决方案。无论是面对简单的数据采集应用，还是高端的混合信号同步采集，借助PXI高性能的硬件平台，您都能应付自如。这就是虚拟仪器技术带给您的无可比拟的优势。2.3 虚拟仪器的软件开发环境 LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。 LabVIEW软件是NI设计平台的核心，也是开发测量或控制系统的理想选择。 LabVIEW开发环境集成了工程师和科学家快速构建各种应用所需的所有工具，旨在帮助工程师和科学家解决问题、提高生产力和不断创新.与 C 和BASIC 一样，LabVIEW也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据LabVIEW标志LabVIEW标志显示及数据存储，等等。LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而 LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。VI指虚拟仪器，是 LabVIEW 的程序模块。LabVIEW提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。用户界面在 LabVIEW 中被称为前面板。使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码，又称G代码。LabVIEW 的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。第三章 系统总体方案设计本论文设计开发的是基于LabVIEW的粮仓温湿度检测系统，根据从总体到局部的设计原则，通过对系统功能的分析，将整个系统分解为实现不同功能的几个部分，然后分别对每个部分进行设计。为了能够实现温湿度检测系统所提出的各项具体的功能，可以将整个系统分解为上位机和下位机两个部分:上位机为装有LabVIEW2013软件的PC机，下位机为单片机组成的小系统。两个部分是通过RS-232串口进行通信的。其中下位机部分主要完成温湿度信号的采集以及温湿度数据的输出;上位机部分完成对数据的接收，温湿度数据显示、数据处理与存储，温湿度超限报警及人机交互操作界面的生成。3.1系统功能传统的温湿度测量系统繁杂，所需要的硬件设备人力资源较多，使用时受人员、地点、空间等诸多因素的影响较大。而且这类测量系统和传统仪器一样，功能、作用都由生产商在生产时定义好，一旦成型，用户就无法在使用过程中根据自身的需要对仪器的功能和作用进行重新定义，另外这类测量系统与其它仪器设备的连接也十分有限，并且图形界面较小，人工读取数据信息量很小，数据无法编辑、存储，同时系统封闭、可扩展性差，技术更新速度慢，开发和维护费用较高。基于以上传统仪器的缺点，本论文设计了一个基于LabVIEW的粮仓温湿度检测系统。此温度检测系统主要实现以下功能：1、单片机与PC机的串口通信，能及时地将温度数据传给PC机，并将在上位机界面行程曲线，直观的表现温湿度变化。2、检测参数的显示:如测试时间、设定温湿度、当前温湿度等，当温湿度超出某个范围进行报警等。3、温湿度实时监测曲线显示，而且具有数字显示和波形图显示。4、测试结果的数据保存：用户可以将采集到的温湿度数据的一部分或者全部保存在Excel表格中，方便查询和打印。3.2 系统组成框图温湿度传感器开发软件计算机测试对象单 片机温度数据传输湿度传感器把被测量的物理量转换为电量；信号调理电路对传感器转换的电信号进行放大、滤波、隔离等预处理；调理电路的电压信号通过RS-232串口，转换成计算机能处理的数字信号；将数字信号读入计算机，再由LabVIEW编写上位机界面。第四章 下位机设计4.1 器件的选择4.1.1 STC89C52单片机1简介单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机也被称为微控制器（Microcontroler），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。STC89C52RC是由宏晶公司推出的一种小型单片机，是电子工程师常用器件。其主要特点为采用Flash存贮器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS-51完全兼容，且采用高密度非易失存储器制造技术制造，将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，可以很快被中国广大用户接受。其程序的电可擦写特性，使得开发与试验比较容易，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案2. 技术性能描述STC89C52RC有很宽的工作电源电压，可为2.76V,当工作在3V时，电流相当于6V工作时的1/4。STC89C52RC工作于12Hz时，动态电流为5.5mA，空闲态为1mA,掉电状态仅为20nA。这样小的功耗很适合于电池供电的小型控制系统。 STC89C52RC具有以下几个特点： STC89C52RC与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容； 片内有4k字节在线可重复编程快擦写程序存储器； 全静态工作,工作范围:0Hz24MHz； 三级程序存储器加密； 1288位内部RAM； 32位双向输入输出线； 两个十六位定时器/计数器 五个中断源,两级中断优先级； 一个全双工的异步串行口； 间歇和掉电两种工作方式 超强抗干扰: 高抗静电(ESD保护) ,轻松过 2KV/4KV快速脉冲干扰； 宽电压,不怕电源抖动 ； 宽温度范围,-4085 ； 禁止ALE输出;； 超低功耗: 1 、掉电模式:典型功耗0.1 A ； 2 、空闲模式:典型功耗2mA ； 3 、正常工作模式:典型功耗4mA-7mA ； 4 、掉电模式可由外部中断唤醒,适用于电池供电系统,如水表、气表、便携设备等.； STC89C52RC引脚功能 1电源:VCC - 芯片电源，接+5V； VSS - 接地端； 2.时钟: XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 3.控制线: 控制线共有4根： ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址 PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。 PSEN:外ROM读选通信号。 RST/VPD:复位/备用电源。 RST（Reset）功能：复位信号输入端。 VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 EA功能：内外ROM选择端。 Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。 4.I/O口线：P0、P1、P2、P3共四个八位口。 P0口是三态双向口，通称数据总线口，因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。P0口也用以输出外部存储器的低8位地图1址。由于是分时输出,故应在外部加锁存器将此地址数据锁存，地址锁存,信号用ALE。 P1口是专门供用户使用的I/O口,是准双向口。 P2口是从系统扩展时作高8位地址线用。不扩展外部存储器时,P2口也可以作为用户I/O口线使用,P2口也是准双向口。 P3口是双功能口,该口的每一位均可独立地定义为第一I/O功能或第二I/O功能。作为第一功能使用时操作同P1口。： 图4-1-1 STC89C52RC的引脚图4.1.2 DHT11温湿度传感器 1简介 DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供2传感器性能说明参数条件MinTypMax单位湿度分辨率111%RH16Bit重复性1%RH精度254%RH0505%RH互换性可完全互换量程范围03090%RH252090%RH502080%RH响应时间1/e(63%)25，1m/s 空气61015S迟滞1%RH长期稳定性典型值1%RH/yr温度分辨率111161616Bit重复性1精度12量程范围050响应时间1/e(63%)630S 3 接口说明 建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻图4-1-2 DHT11应用电路图4 封装信息4-1-3 DHT11封装信息图5 DHT11引脚说明DHT11的供电电压为35.5V。传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。Pin名称注释1VDD供电 35.5VDC2DATA串行数据，单总线3NC空脚，请悬空4GND接地，电源负极6 串行接口 (单线双向)DATA 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展,现读出为零.操作流程如下:一次完整的数据传输为40bit,高位先出。数据格式:8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据 +8bit校验和数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。用户MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集,用户可选择读取部分数据.从模式下,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集,如果没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集.采集数据后转换到低速模式。7 电气特性VDD=5V，T = 25，除非特殊标注参数条件mintypmax单位供电 DC355.5V供电电流测量0.52.5mA平均0.21mA待机100150uA采样周期秒1次注:采样周期间隔不得低于1秒钟。8 应用信息8.1工作与贮存条件超出建议的工作范围可能导致高达3%RH的临时性漂移信号。返回正常工作条后，传感器会缓慢地向校准状态恢复。要加速恢复进程/可参阅7.3小节的“恢复处理”。在非正常工作条件下长时间使用会加速产品的老化过程。8.2暴露在化学物质中电阻式湿度传感器的感应层会受到化学蒸汽的干扰，化学物质在感应层中的扩散可能导致测量值漂移和灵敏度下降。在一个纯净的环境中，污染物质会缓慢地释放出去。下文所述的恢复处理将加速实现这一过程。高浓度的化学污染会导致传感器感应层的彻底损坏。8.3恢复处理置于极限工作条件下或化学蒸汽中的传感器，通过如下处理程序，可使其恢复到校准时的状态。在50-60和70%RH的湿度条件下保持 5小时以上。8.4温度影响气体的相对湿度，在很大程度上依赖于温度。因此在测量湿度时，应尽可能保证湿度传感器在同一温度下工作。如果与释放热量的电子元件共用一个印刷线路板，在安装时应尽可能将DHT11远离电子元件，并安装在热源下方，同时保持外壳的良好通风。为降低热传导，DHT11与印刷电路板其它部分的铜镀层应尽可能最小，并在两者之间留出一道缝隙。8.5光线长时间暴露在太阳光下或强烈的紫外线辐射中，会使性能降低。8.6配线注意事项DATA信号线材质量会影响通讯距离和通讯质量,推荐使用高质量屏蔽线。4.2 设计方案4.2.1 电路设计根据需要，我们需要测量温湿度，选择上述器件作为本次设计所用器件，DHT11温湿度传感器把被测量的物理量转换为电量；信号调理电路对传感器转换的电信号进行放大、滤波、隔离等预处理；信号调理电路的电信号，转换成计算机能处理的数字信号；通过单片机驱动程序，通过RS-232接口把将数字信号读入计算机。 图4-2-1 下位机电路图2电路封装 4-2-2 电路封装图 4.2.2 单片机程序编写 下位机程序包括DHT11芯片程序和主程序，下位机负责将采集到的温湿度传送至电脑。程序详见附录。第五章 上位机程序设计 基于预期的目标，把系统设为五个模块，如图5.0 登陆界面数据采集数据存储越限报警报警历史记录及消除图 5.05.1登陆界面前面板由两部分组成：登录界面、实时采集界面。登陆界面设有用户名和密码，可以阻止非工作人员进入操作系统，从而保证整个系统的安全，避免粮食不必要的损失。登陆界面如图5.1示。图5.1 登陆界面5.2基于LabVIEW的数据采集及存储LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering）是一种开放型的通用程序开发系统，具有强大的数据采集、数据处理、数据分析和控制功能。因为我们数据采集是用的单片机采集到电脑上，是用串口驱动来实现数据采集，就是在LabVIEW中串口驱动VISA)完成特定的功能，这些都离不开VISA串口驱动支持。可以确定初步的设计思路：传感器把被测量的物理量转换为电量；信号调理电路对传感器转换的电信号进行放大、滤波、隔离；数据采集卡采集信号调理电路的电压信号，转换成计算机能处理的数字信号；通过数据串口驱动程序，将数字信号读入计算机，计算机对信号进行采集和处理，以达到预期的目的。其中， 模块是连接硬件电路与计算机的核心模块，可以将硬件电路的信号采集到计算机。基于虚拟仪器的数据采集程序框图，如图5.2所示，数据采集界面如图5.3所示 图 5.2虚拟仪器数据采集程序框图图5.3数据采集界面首先利用VISA串口驱动将数据从硬件传到计算机程序中，然后由示波器在前面板显示出信号的变化曲线，同时利用信号拆分模块将送进来的信号拆分，以便对温湿度不同的信号做不同的处理，从而实现对温湿度双通道的数据采集，数据自动存储、显示以及越限报警。图 5.4自动存储模块图数据自动存储模块如图5.4所示，存储的功能是利用数据库实现的，首先需要在运行该系统的环境中建立一个date.xls的文件夹，然后运行系统，在该文件夹下会自动生成一个.xls文件，DAQmx采集到的所有数据及其对应的采集时间都存放在该文件中。如果想要查看某段时间的温湿度情况，可以在date文件夹中找到对应的时间段，对应的.xls文件，单击，便在Microsoft Excel下打开。与同类的存储系统相比，本系统可以自动生成保存文件，这样既可以节省用户的时间，也减少了系统繁琐的操作步骤及一些不必要的麻烦。4.3超限报警实现报警历史记录与删除功能的程序框图，如图5.5本块程序主要是对报警信号的记录，方便相关人员对报警数据分析，并对研究过的或无用的报警信号进行清除。具体实现过程如下：将温度、湿度两路已报警的信号引出来，分别接入注册事件，构成两个用户事件。并将输出接到事件结构上，当有报警的信号时，事件结构执行，将此报警信号记录下来；当不需要某类记录（温度或者湿度）的时候，点击该记录对应的清除按钮，程序将执行该按钮所在的程序框中的程序，将所对应的历史清零。 图 5.5历史记录与删除功能程序基于虚拟仪器的温湿度控制是由登录模块、采集模块、数据存储模块、报警历史重现模块、报警历史清除模块组成的。也就是说，该系统可以实现这些模块所能实现的所有功能，必将这些功能组合在了一起。在熟悉前几章的准备工作后，就可以着手设计该系统。首先，先将登陆口模块放在顺序循环结构中，同时利用选项卡功能使登陆口功能和实现采集相互转换，然后就是核心程序，利用DAQ实现数据的采集，将数据自动储存到模块，再利用实现报警历史的清除。最后实现全部功能的程序框图如图5.6所示。图 4.6 基于虚拟仪器温湿度监控系统的总程序图 5.6全部程序框图该系统集合了登录模块、采集模块、数据存储模块、报警历史重现模块及报警历史清除模块五个模块的所有功能，可以实现系统登陆、保密、温湿度采集、数据储存、报警等检测系统所有的功能。5程序的调试5.1 程序的运行当编写完成一个虚拟仪器VI程序后，若想检验程序是否正确，在前面板和程序框图工具条上找到运行按钮，单击该按钮运行，使程序运行一次，程序运行后该按钮变成形状。如果想让程序连续运行，单击连续运行按钮，程序即可连续运行。停止按钮用于在程序运行中非正常的停止程序运行，在程序运行后该按钮由暗变亮。暂停按钮用于在程序运行时让程序暂停，单击该按钮，程序暂停，停止当前执行到的地方，停止单击，程序继续运行。5.2程序调试技术5.2.1找出语法错误 若一个VI程序不能执行，运行按钮会变成一个折断的箭头，这表示该VI存在错误。单击该折断的箭头或使用菜单命令Windows-Show Error List，则LabVIEW弹出错误清单窗口，双击其中任何一个列出的错误，则出错的对象或端口都就会变成高亮。5.2.2设置程序高亮度运行单击程序框图工具条上的高亮执行按钮，则它变成高亮的形式，单机运行按钮，VI程序就以较慢的速度运行，并在程序运行中用气泡显示数据沿着连线从一个节点流向另一个节点的情况。这样就可以根据数据的流动状态跟踪程序的执行，再次按下高亮执行按钮，程序回复正常运行。5.2.3单步执行为查找程序中的逻辑错误，可以让程序框图一个节点一个节点地执行，这就是单步执行。单击工具条的单步执行按钮或，激活单步执行，闪烁的节点表示该节点准备执行。激活单步执行后，按钮称作单步进入，按钮乘坐单步跨越。再次按下单步执行按钮，闪烁的节点被执行，下一个将要执行节点变为闪烁。单击按钮，结束正在执行的节点。5.2.4.断点断点工具用于使程序在某处暂停执行，以便使用探针或单步方式观察中间结果。用该工具单击希望设置或清除断点的地方，则断点被设置或清除。断点的显示对于节点或者图框表示为红框，对于连线表示为红点。当VI程序运行到断点处，程序被暂停在将要执行的节点处，以闪烁表示。按下单步按钮，进入单步状态。5.2.5.探针探针工具用于程序执行时显示流经某一连接线的数据值。用该工具单击希望放置探针的连接线，这时会弹出一个探针显示窗口。通过该窗口，观察流过数据的详细信息。探针结合高亮执行、单步执行和断点等工具可以使程序调试相当迅速、有效。 致 谢感谢我的指导老师刘琳老师对我的知道和帮助，在这半年的毕设准备、调研、以及实验测试阶段，刘老师都一一知道我们要怎么做，在论文的进行过程中给予我们时间上的规划，催促我们完成各个阶段的进度，努力找到做的东西的最好方法，在最后阶段认真仔细的审阅我们的论文，找出我们所犯的错误，努力帮我们把毕业设计做到最好。最后就是感谢所有帮助我完成论文的同学和老师，谢谢大家！参考文献1 陈国顺，张桐，郭阳宽，王正林.精通LabVIEW程序设计(第二版), 2012：7-8.2 杨凤鸣，基于LabVIEW的温度检测系统 ，沈阳：沈阳理工大学，2008:2-3.3 董冬，司颉，基于LabVIEW的温湿度检测系统，科技论坛，2005.4李江全，刘恩博，胡蓉等编著，虚拟仪器数据采集与串口通信测控应用实战，20105张国雄主编.测控电路M.天津大学.机械工业出版社，20066翁维勤，孙洪程编著.过程控制系统及工程M.化学工业出版社，20027童刚.虚拟仪器实用编程技术M.机械工业出版社，20088张重雄编著.虚拟仪器技术分析与设计M.电子工业出版社，20079张毅等编著.虚拟仪器技术分析与应用M.机械工业出版社，200410林君，谢宣松等编著.虚拟仪器原理及应用M.科学出版社,200611周求湛编著.虚拟仪器与labview7 程序设计M.北京航空航天大学出版12史贺男。图书保管的温湿度控制【J】。青岛建工学院，200013黄震宇、温湿度控制系统设计J无锡广播电视大学，2008 14陈炜、制药车问温湿度智能控制系统的设计与研究【D】，中南大学硕士论文200815杨帮文。现代新潮传感器应用手册，兰州大学，2008 毕业设计总结 经过半年多的努力我的毕业设计终于完成了,但是现在回想起来做毕业设计的整个过程，酸甜苦辣，都在其中，经历了很多，颇有心得。通过本次毕业设计，没有接受任务以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，经历了毕业设计后，我发现我的能力得到了检验，知识得到了重新的整合。这次毕业设计要求设计一个基于Labview的温湿度检测系统，自行设计这一系统是对我的一大挑战，需要学习的东西也很多。本次设计过程中我完全按照软件设计步骤的要求来进行，从课题准备开始，到查资料、再进到调研、再到硬件设计、再到软件详细设计,最后到系统实现。每一步都让我将理论学习的知识应用到实践中去。也使我掌握了一整套规范的设计操作流程。在课题分析阶段，由于本次是设计一个基于labview的温湿度检测系统，在总体设计阶段，由于课题分析做的比较全面，很快就对系统的功能，检测机制有了充分的认识，为接下来设计的进行打下了基础。接下来就是硬件阶段，通过比对选择合适的器件，进行硬件的配置，为软件设计的部分做准备。最后是软件设计的部分，利用labview设计上位机界面，实现数据采集，数据显示、数据存储等功能，我在labview的使用方面有提高了一大块。下面我对整个毕业设计的过程做一下简单的总结。第一，接到任务以后进行选题。在接到毕设任务后，我就选择了相对感兴趣的基于labview方面的题目。第二，题目确定后就是找资料了。图书馆、电子阅览室以及机房都可以看到我的身影，我慢慢找出对自己有的资料，为设计打好基础。第三，通过上面的过程，已经积累了不少资料，对所选的题目也大概有了一些了解，这一步就是在这样一个基础上，综合已有的资料来更透彻的分析题目。第四，有了研究方向，就要动手实现。一点一点的编写程序，实现所需要的功能，一部分一部分完成测试。第五, 写论文能提升以下几个方面的能力:1、文字表述:论文里的语言非常讲究，需要非常的严谨的把东西表述出来。2、交流、讨论:文章的大致内容写完后，和老师、其他同学多交流，自己得到了很大的帮助和提高 3、细心:模型公式编辑、标点符号、文章各段格式等，都需要细心。我的心得也就这么多了，总之，这次毕业设计让我学习到很多。虽然结束了，但这只能是一个开始。在今后的学习过程中，我将保持做论文严谨的态度，增强自己收集资料的能力，多加与人交流互相提高。 再次感谢我的指导老师，还有帮助我的同学们，感谢大家帮助我完成我的毕业设计，这一段经历，让我学会了很多，在今后，我会更加努力的学习和工作！ 附录：主程序#include #include LCD5510_V3.h/函数库#include DHT11.h/函数库sbit led1=P10;sbit led2=P11;void main() unsigned char code test=Sea-Wolf 51;/测试字符串 unsigned char dat; uart(); /开串口，波特率9600； send_str(test); /发送测试字符串 Delay(20000);txdata(20);TMOD|=0x01;TH0=15536/256;TL0=15536%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;/ led1=0;/ led2=0;LCD5510_Init();LCD_showchs(1, 0, 毕);LCD_showchs(2, 0, 业);LCD_showchs(3, 0, 设);LCD_showchs(4, 0, 计);LCD_showchs(0, 1, 温);LCD_showchs(1, 1, 度);LCD_printc(4, 2, :);LCD_showchs(5, 1, );LCD_showchs(0, 3, 湿);LCD_showchs(1, 3, 度);LCD_printc(4, 5, :);/ LCD_showchs(5, 3, 度);while(1)/ get();RH();display();led1=led1;Delay(20000);void time() interrupt 1static int num=0,num1=0;TH0=15536/256;TL0=15536%256;num+;num1+;if(num=4)num=0;/ led1=led1;if(num1=14)num1=0;/ led2=led2;DHT11程序/*/#ifndef _DHT11huanwang_H_#define _DHT11huanwang_H_#include #include #include uart.c/函数库/*外部变量/ extern int humi_dat,temp_dat; /湿度温度变量unsigned char code ASI