大棚环境参数监测装置设计(共32页)

1、 PAGE II 编号(bin ho) 淮安信息职业(zhy)技术学院毕业论文(b y ln wn)题 目大棚环境参数监测装置设计学生姓名王利荣学 号15011202系 部电子工程学院专 业应用电子技术班 级150112指导教师陈亮顾问教师二一四年六月(li yu)摘 要 PAGE 摘 要在蔬菜大棚的生产管理中，棚内环境对蔬菜的生长发育、栽培技术的实施、病虫害的预防等产生极其重要的影响。数据采集是蔬菜大棚环境监测的重要组成部分，但长期以来，大棚环境监测普遍(pbin)采用人工方式，这种传统的数据采集方法耗时耗力，时效性差，而且容易受到干扰，准确性不高。本文介绍了一种基于虚拟仪器的大棚智能监控(

2、jin kn)系统。文章(wnzhng)对系统的结构和功能进行了描述, 设计了系统的整体结构, 然后对系统的主要硬件模块和软件模块进行了介绍。系统利用虚拟仪器强大的测量和数据分析功能, 优化控制参数,使得大棚内作物生长的环境最优化。虚拟仪器技术为数据的自动采集和远程实时监测提供了一种理想的解决方案。基于虚拟仪器技术的蔬菜大棚生态环境信息采集与远程监测，对于指导蔬菜大棚实际生产具有十分重要的意义。关键词： LabvieW、蔬菜大棚环境、实时监测、SHT11AbstractAbstract PAGE II PAGE IAbstractIn greenhouse production managem

3、ent and cultivation techniques of greenhouse environment on growth of vegetables, in implementation, the impact of plant diseases and insect pests prevention is very important. Data acquisition is important part of greenhouse environment monitoring, but for a long time, greenhouses commonly used art

4、ificial means for environmental monitoring, intensive of work by such traditional methods of data acquisition, time-poor and susceptible to interference, accuracy is not high.This paper describes a greenhouse intelligent monitoring system based on virtual instrument. The article describes the struct

5、ure and function of the system to design the overall structure of the system, and then the main hardware and software modules of the system are described. System utilizes a powerful virtual instrument measurement and data analysis capabilities, optimizing control parameters, environment optimization

6、 in greenhouse crops.Virtual instrument for automatic data acquisition and remote real-time monitoring provides an ideal solution. Greenhouse environment based on virtual instrument technology information acquisition and remote monitoring, for guidance in vegetable greenhouse production plays a very

7、 important role.Key words：LabvieW、greenhouse environment、real-time monitoring、SHT11目 录目 录 PAGE II目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc371924637 摘 要 PAGEREF _Toc371924637 h I HYPERLINK l _Toc371924638 Abstract PAGEREF _Toc371924638 h II HYPERLINK l _Toc371924639 第一章 绪论(xln) PAGEREF _Toc371924639 h 1 H

8、YPERLINK l _Toc371924640 1.1 课题(kt)背景 PAGEREF _Toc371924640 h 1 HYPERLINK l _Toc371924641 1.2 国内外研究(ynji)现状 PAGEREF _Toc371924641 h 1 HYPERLINK l _Toc371924642 1.2.1 国外研究现状 PAGEREF _Toc371924642 h 1 HYPERLINK l _Toc371924643 1.2.2 国内研究现状 PAGEREF _Toc371924643 h 2 HYPERLINK l _Toc371924644 第二章 整体设计 P

9、AGEREF _Toc371924644 h 3 HYPERLINK l _Toc371924645 第三章 系统设计 PAGEREF _Toc371924645 h 5 HYPERLINK l _Toc371924646 3.1硬件设计 PAGEREF _Toc371924646 h 5 HYPERLINK l _Toc371924647 3.1.1元件介绍 PAGEREF _Toc371924647 h 5 HYPERLINK l _Toc371924648 3.1.2硬件电路 PAGEREF _Toc371924648 h 8 HYPERLINK l _Toc371924649 3.2

10、软件设计 PAGEREF _Toc371924649 h 10 HYPERLINK l _Toc371924650 3.2.1上位机的设计 PAGEREF _Toc371924650 h 10 HYPERLINK l _Toc371924651 3.2.2下位机测量程序与设计框图 PAGEREF _Toc371924651 h 13 HYPERLINK l _Toc371924652 3.2.3 上位机和下位机的通讯 PAGEREF _Toc371924652 h 13 HYPERLINK l _Toc371924653 第四章 大棚环境监测系统的调试 PAGEREF _Toc37192465

11、3 h 19 HYPERLINK l _Toc371924654 4.1 调试 PAGEREF _Toc371924654 h 19 HYPERLINK l _Toc371924655 4.2 运行 PAGEREF _Toc371924655 h 20 HYPERLINK l _Toc371924656 第五章 总结与展望 PAGEREF _Toc371924656 h 23 HYPERLINK l _Toc371924657 5.1 主要成果 PAGEREF _Toc371924657 h 23 HYPERLINK l _Toc371924658 5.2 展望 PAGEREF _Toc371

12、924658 h 23 HYPERLINK l _Toc371924659 致 谢 PAGEREF _Toc371924659 h 25 HYPERLINK l _Toc371924660 参考文献 PAGEREF _Toc371924660 h 26淮安信息职业技术学院毕业设计论文第一章 绪论 PAGE 34第一章 绪论(xln)1.1 课题(kt)背景随着我国国民的生活水平的提高，生活质量也得到进一步提高，对反季节蔬菜以及各种( zhn)观赏花卉的需求越来越旺。目前很多蔬菜和花卉通过由南北运，甚至从国外进口。由于通过长途运输，成本高，新鲜度低，很难满足居民需要。我国温室大棚的面积居于世界前

13、列,但温室的生产的自动化、智能化、大棚的生产效率与发达国家相比有较大的差距。如何对大棚生产过程中各种环境参数进行准确的实时测定，并根据环境参数和不同作物的生长周期的特点进行实时控制各种环境参数是提高大棚的生产效率和智能化的关键。蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。随着单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得各种要求变为可能。本文介绍了一种以AT89S52单片机为核心的测控仪，主要是为了对蔬菜大棚内的温湿度，以及二氧化碳的浓度进行有效、可靠地检测与控制面设计的，该测控仪具有检测精度高，使用简单、成本较低和工作稳定可靠等特点，

14、所以具有一定的应用情景。要发展农业信息化，信息获取技术是关键技术之一，需要对多个温度，湿度等物理量进行长时间的在线测量、监测或监控，同时对采集的数据进行实时综合分析处理。所有的这些要求，利用传统测量仪器组成的测试系统已经难以满足这种需要，为了适应这种现代化农业的发展要求，虚拟仪器技术应运而生。测量系统的发展经过了模拟仪器、分立元件仪器、数字化仪器和智能化仪器，到现在发展到了虚拟仪器。虚拟仪器以计算机为核心组成的虚拟仪器平台，可以通过不同的虚拟仪器软件实现多种测试功能，能由虚拟仪器代替部分传统的仪器硬件，并利用虚拟仪器强大的数据采集和数据分析功能，可以方便地构成不同大棚的监控系统。本文介绍了一种

15、符合上述要求的基于虚拟仪器的大棚监控系统。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状从上世纪80年代，国外开始进行计算机用于蔬菜大棚环境控制技术的研究。随着通讯技术及计算机技术的发展，温室环境调控技术在日本、荷兰、美国、以色列等发达国家得到了迅速发展。80年代末在以色列首先出现了分布式控制系统，开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。目前荷兰、日本、美国、以色列等发达国家可以根据温室作物的要求和特点，对温室内光照、温度、水分、等因素进行自动控制。现在国外蔬菜大棚环境控制技术正朝着高科技方向发展，网络技术、遥测技术已逐渐应用于管理与控制系统中。像园艺强国荷兰，以先进的鲜花生产技

16、术著称于世，其玻璃温室全部由计算机操作。美国利用计算机控制温室环境因素的方法，主要是将各种作物不同生长发育阶段所需要的环境条件输入计算机程序，当某一环境因素发生改变时，其余因素自动做出相应修正或调整。一般以光照条件为始变因素，温度、湿度和二氧化碳浓度为随变因素，使这四个主要环境因素随时处于最佳配合状态。因此，集约型设施农业在上述这些国家己经形成了一个强大的支柱产业。1.2.2 国内研究(ynji)现状我们国家因为各种原因，导致了农业现代化落后于发达国家很大的差距，为了提高我国设施农业水平，加快农业现代化建设，自80年代(nindi)末以来，我国先后从荷兰、以色列、法国、美国等温室生产发达国家引

17、进了各种类型的现代化农业设施，并建立了不少现代农业科技示范园区。进入80年代，随着我们寿光蔬菜大棚的蓬勃发展，大棚技术如星星之火迅速燎原，现在我国很多地方都发展了大棚种植技术。虽然大棚技术蓬勃发展，但是大棚的管理仍然局限于老式的传统管理模式，费事，费时，费力，费钱，大棚的管理技术进行改造已经迫在眉睫。进入90年代，我国进行了温室中温度、湿度和二氧化碳等单项环境因子控制技术的研究，计算机控制技术开始应用于温室的管理和控制领域。90年代术期，山东省农业机械研究所综合吸收以色列、加拿大温室环境、计算机控制系统的优点，以寿光蔬菜大棚示范园为依托，研制出现代化连栋温室环境智能化控制系统。近几年来，我国加

18、大了在温室结构(jigu)和温室控制方面的研究力度。2003年4月4日，中国农业大学的“设施农业分布式网络控制技术研究与开发”项目通过鉴定。从我国的温室控制系统和控制技术现状来看，温室设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。在这个方面，寿光蔬菜大棚研究所走在了全国的前列，进行了很多有益的探索。总体来说，近年来我国智能温室环境测控技术有很大的发展，但自行开发的测控系统技术水平和调控能力与发达国家还有一定差距。主要表现在：一是缺少温室结构的标准化体系，不同型号和规格的结构和设备给控制系统的研制带来了一定的困难；二是大部分只实现了单因子的简单控制功能，多

19、因子综合控制能力差；三是软件控制策略方面很少与我国气候特点相结合。因此，实现设施设备的标准化、系列化利用各种先进技术开发与当地的气候条件相适应的温室环境多因子智能综合测控系统是目前国内温室测控技术的发展方向之一。第二章 整体设计第二章 整体(zhngt)设计LabVIEW 采用(ciyng)强大的图形化语言（G 语言(yyn)）编程，面向测试工程师而非专业程序员，编程非常方便，人机交互界面直观友好，具有强大的数据可视化分析和仪器控制能力等特点，是目前应用最广,发展最快，功能最强的图形化软件集成开发环环境。本系统通过单片机对大棚的温湿度进行模糊控制，预先根据大棚的实际环境设置所需参数，如设置白天

20、温度控制在2030，并持续8小时，晚上温度控制在1016，这些参数的选择要根据大棚内实际具体的农作物来选择。该部分内容的设置由单片机来完成，并由其实现自动控制，以减少人员的劳动强度。LabVIEW虚拟仪器部分主要是对大棚内的温湿度进行实时显示，发生故障时进行报警，以及对某些具特殊情况发出控制信号，并经由串口通讯传输给单片机，再由单片机发出控制信号给相应的执行机构，控制温湿度使其符合实际要求。本设计中单片机是控制主体，负责完成信号的采集和处理。而LabVIEW主要是用户和机器的交界面，对特定任务发出特定信号输出，完成数据保存和处理等功能。单片机（下位机）与LabVIEW(即PC机或上位机)之间的

21、联络采用串口通讯来完成，串口通讯的优点是传输线少，传输距离远，适合计算机与计算机，计算机与外部设备之间的远距离通信。单片机作为数据采集和处理的设备，其温湿度信号由温湿度传感电路来获得，对于温湿度传感电路，传输数据精确，及时，电路工作稳定是其首要要求，由于不同传感器的结构机理等不同，对不同的工作环境也要有相应的要求，本设计综合环境因素和经济因素等，选择SHT11温湿度传感器。SHT11 智能温湿度传感器具有数字式输出，并具有免调试、免标定、免外围电路、可全互换及安装简便、维护方便、可靠性高等特点，克服了传统模拟式湿度传感器需要设计信号调理电路，以及所需要的复杂校准和标定过程，同时也大大提高了湿度

22、传感器的测量精度。因此，SHT11 可广泛应用于仓储管理、生产制造、气象观测、科学研究及日常生活中的温湿度测量系统中。系统的工作过程如图2-1所示。SHT11对大棚内的温湿度数据进行采集，由于其自身具备A/D转换的功能，不需要单片机再进行数模转换扩展，直接将数据传输给单片机AT89C51，由于单片机根据大棚的实际环境、农作物生长环境等客观条件决定的温湿度参数已预先由程序员设置完成，故传感器只需将实时数据与预定参数进行比较，这样就可以使大棚内的环境达到最佳状态。传感器传输数据的同时，上位机对温湿度实时参数进行显示和管理，若由于设备损坏或环境突变等因素使温湿度超出限制，报警系统启动，管理员手动进行

23、管理;若在控制范围之内，则对单片机发出控制信号，由执行机构（电炉，喷泵，滴泵）等对参数进行调节，使系统保持正常工作状态，整个过程为闭环控制，类似给定控制系统。该系统的优点是自动化程度比较高，控制(kngzh)过程简单，经济可靠，操作灵活，并可用于控制多个大棚等。监控对象温湿度传感器单片机控制系统RS-232C上位机图2-1 蔬菜(shci)大棚温湿度控制原理图第三章 系统设计第三章 系统(xtng)设计3.1硬件(yn jin)设计3.1.1元件(yunjin)介绍（1）虚拟仪器所谓虚拟仪器技术，就是用户在通用的计算机平台上，根据测试任务的需要来定义和设计仪器的测试功能，其实只是充分利用计算机

24、来实现和扩展传统仪器功能。虚拟仪器技术综合运用了计算机技术、数字信号处理技术、标准总线技术和软件工程方法，代表了测量仪器与自动测试系统未来的发展方向。LabVIEW是实验室虚拟仪器集成环境的简称，是美国国家仪器公司（简称NI）的创新软件产品，也是目前应用最广，发展最快，功能最强的图形化软件开发集成环境。它具有图形化的编程方式，并提供了丰富的数据采集、分析及存储的库函数，囊括了PCI、GPIB、PXI、VXI、RS232/485、USB等各种仪器通信总线标准的所有功能函数，具有强大的Internet功能，支持常用的网络协议，是应用非常方便的工程师语言。虚拟仪器具有以下几个特点1) 尽可能采用了通

25、用的硬件，各种仪器的差异主要是软件;2) 可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器;3) 用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器，研制周期大大缩短;4) 比传统仪器更开放、灵活，可与网络及周边其他设备互联;5) 具有良好的性价比。（2）单片机根据系统的功能需求，选择目前市场上性价比较高的AT89C51单片机作为该系统的控制核心。1）CPU的结构CPU是单片机内部的核心部分，是单片机的指挥和执行机构，它决定了单片机的主要功能特性。从功能上看，CPU包括两个基本部分：运算器和控制器。下面说明控制器和运算器。a.运算器运算器包括算术逻辑运算部件ALU、累加器ACCC、

26、B寄存器、暂存寄存器TMP1和TMP2、程序状态寄存器PSW、BCD码运算调整电路等。b.控制器控制器包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID等。2)时钟(shzhng)电路AT89C51芯片(xn pin)内部有一个高增益反向放大器，用于构成振荡器。反向放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2。在TXAL1和XTAL2两端跨接由石英晶体及两个电容构成的自激振荡器，如图3-1所示。电容器C1和C2通常都取30pF左右，选用(xunyng)不同的电容量对振荡频率有微调作用。但石英晶体本身的标定频率才是单片机振荡频率的决定因素。其振荡频率范围是112MHz。图3-1 时钟电路本设计

27、考虑系统的独立完整性，选用内部时钟方式，石英震荡频率选用11.0592MHZ，ALE信号频率为2MHZ。3)I/O口结构：AT89C51单片机有4个8位并行I/O接口，记作P0、P1、P2和P3，每个端口都是8位准双向口，共占32根引脚。每一条I/O线都能独立地用作输入或输出。每个端口都包括一个锁存器（即特殊功能寄存器P0P3），一个输出驱动器和输入缓冲器，作输出时数据可以锁存，作输入时数据可以缓冲，但是这四个通道的功能完全不同。4)程序存储器及数据存储器a.程序存储器对AT89C51芯片来说，片内有4K字节ROM/EPROM，片外可扩展60K字节EPROM，片内和片外程序存储器统一编址。 在

28、程序存储器中，有6个地址单元被保留用于某些特定的地址，如下表3.1所示。表3.1 AT89C51的复位、中断入口地址入口地址说明0000H复位后，PC=0000H0003H外部中断入口000BH定时器T0溢出中断入口0013H外部中断入口001BH定时器T1溢出中断口0023H串行口中断入口b.数据(shj)存储器AT89C51数据存储器空间(kngjin)也分为内片和外片两大部分，即片内数据存储器RAM和片外数据存储器RAM。如何区别片内、片外RAM空间呢？片内数据存储器最大可以寻址256个单元，片外最大可扩展64K字节RAM，并且片内使用的是MOV指令，片外64K ROM空间专门为MOVX

29、指令所用。5)定时器AT89C51单片机的内部有两个16位可变成定时器0（T0）和定时器1（T1），它们都有定时或是事件计数的功能，可用于定时控制(kngzh)、延时、对外部事件计数和检测等场合。它们具有计数和定时两种工作方式以及四种工作模式。定时器T0具有方式0、方式1、方式2和方式3四种工作方式。T1具有方式0、方式1和方式2三种工作方式。6)中断系统AT89C51单片机有五个中断请求源。其中，两个外部中断源；两个片内定时器/计数器（T0、T1）的溢出中断源TE0和TF1；一个片内串行口接受或发送中断源RI或TI。这些中断请求分别由单片机的特殊功能寄存器TCON和SCON的相应位锁存。当几

30、个中断源同时向CPU请求中断，要求CPU提供服务的时候，就存在CPU优先响应哪一个中断请求，于是一些微处理器和单片机规定了每个中断源的优先级别。（3）SHT11温湿度传感器SHT11是瑞士Scnsirion公司推出的一款数字温湿度传感器芯片，该芯片集温度传感器和湿度传感器于一体，广泛应用于暖通空调、汽车、消费电子、自动控制等领域。其引脚图如图3-2所示。图3-2 SHT11 引脚图SHT11温湿度传感器具有以下性能特点，内部结构图如3-3所示：1)将温湿度传感器、信号放大调理、A/D 转换、总线接口全部集成于一个(y )芯片；2)可给出全校准相对湿度(xingdu shd)及温度值输出；3)带

31、有工业标准的总线数字输出(shch)接口；4)具有露点值计算输出功能；5)具有卓越的长期稳定性；6)湿度值输出分辨率为14 位,温度值输出分辨率为12位,并可编程为12位和8位；7)小体积(7.655.0823.5mm),可表面贴装；8)具有可靠的CRC 数据传输校验功能；9)片内装载的校准系数可保证100%互换性；10)电源电压范围为2.45.5V；11)电流消耗:测量时为550A ,平均为28A,休眠时为3A。图3-3 SHT11 内部结构图3.1.2硬件电路将温湿度传感器、信号放大调理、A/D 转换、 总线接口全部集成于一个芯片；可给出全校准相对湿度及温度值输出；带有工业标准的 总线数字

32、输出接口；具有露点值计算输出功能；具有卓越的长期稳定性；湿度值输出分辨率为14 位,温度值输出分辨率为12 位,并可编程为12 位和8 位；小体积(7. 65 5. 08 23. 5mm) ,可表面贴装；具有可靠的CRC 数据传输校验功能；片内装载的校准系数可保证100 %互换性；电源电压范围为2. 45. 5V；电流消耗:测量时为550A ,平均为28A ,休眠时为3A。 VDDEA1731VCCC1C21918X1X211.0592MHZ98RESETVSSVCCC410uFR2100AN1C3VCCSCKGNDVDDDATAC5 30PF30PF4.7KR3R110KVCCU2 SHT1

33、1U1 AT89-C51122341P1.0P1.10.1uF图3-4 AT89C51 单片机与SHT11 的接口(ji ku)电路目前(mqin)的PC 机至少都有一个(y )串行通信端口RS- 232, RS- 232 端口是PC 机与其他设备沟通的最常用的接口, 不但操作简单, 而且价格便宜, 它可以用于上、下位机之间进行通信, RS- 232 的逻辑电平使用的是负逻辑, 即逻辑0 的电压范围是+3V至+15V, 而逻辑1 的电压范围是-3V至-15V。在MCS- 51 单片机的内部有一个全双工的异步串口, 它的输入输出为TTL 逻辑电平, 为了解决这一矛盾,PC 机与MCS- 51 单

34、片机行通信必须进行TTL- RS232 电平的转换。电平转换可用芯片MC14488 和MC14489( 配对使用) 、ICL232、MAX232等来完成。本文采用MAX232 芯片, 该芯片采用单一的+ 5V 供电, 外围电路简单、运行可靠。转换接口电路原理如图3-5 所示。如果通信距离较远, 还可通过采MAX485 转换器来将RS- 232 端口转换成RS- 485 接口, 以增大通信的距离或速度。图3-5 采用(ciyng)MAX-232的串行通信(tng xn)电路图3.2 软件设计3.2.1上位(shn wi)机的设计温室大棚的虚拟仪器设计分为2个部分，大棚序号显示部分、各个大棚的温度

35、显示部分。（1）温室大棚界面其大棚界面前面板如图3-6所示。其中一个大棚的子程序框图程序如图3-7所示。2013-10-24 星期四当大棚内温度过高或过低时，大棚号会显示出红色，并出现“温度报警”的字样，这时，点击1号大棚，会出现1号大棚内的子程序前面板，显示温度值等数据，具体介绍在后面给出。2号大棚的设计和一号大棚类似。图3-6 温室大棚的前面板图3-7 1号大棚的子程序框图最基本的选择结构由选择框架、选择端口、选择器标签，以及递增/递减按钮组成。选择结构比较灵活，输入选择端口中的外部(wib)控制条件的数据类型有3种可选：布尔型、数字型和字符串型。当控制(kngzh)条件为布尔型时，选择结

36、构的选择器标签的值为Ture和False两种，即有Ture和False两种选择框架，这是系统的默认的选择框架类型。当控制条件(tiojin)为数字型时，选择结构的选择器的选择器标签的值为整数0、1、2等，选择框架的个数可根据实际需要确定，在选择框架的右键弹出选单可添加选择框架。当控制条件为字符串型时，选择结构的选择器标签的值为由双引号括起来的字符串，选择框架的个数也是根据实际需要确定的。但是，在使用选择结构时候，控制条件的数据类型必须与选择器标签中的数据类型一致。二者如果不匹配，系统会报错，同时，选择器标签中的字体的颜色会变为红色。在VI处于编辑状态时，用鼠标（对象操作工具状态）单击递增/递减

37、按钮可将当前的选择框架切换到前一个或后一个选择框架；用鼠标单击选择器标签，可在下拉选单中选择切换到任一个选择框架。选择结构有很多特点，其主要特点是，当外部数据连接到选择框架上供其内节点使用时，选择结构的每一个子框架都能从该通道中获得输入的外部数据；当选择结构内部的数据需要通过框架通道送至外部时，必须在每一个子框架中都连接一个同数据类型的数据到同一个框架通道上。（2）大棚温度显示在虚拟仪器中，波形显示控件主要分成两大类，一类为事后记录图，或事后记录波形控件；另一类称为实时趋势图，或实时趋势波形控件。这两类控件都是用来对波形或图形进行显示的，它们的区别在于两者数据组织方式及波形的刷新方式不同。对于

38、事后记录图来说，它的基本数据类型为数组，也就是其显示是将构成数组的全部测量数据一次显示完成的；而实时趋势图则是实时显示一个或几个测量数据，而且新接受数据点要接在原有波形的后面连续显示。它的基本数据类型是数据标量，也可以是数组。即使是数组，实时趋势图的方式也是连续不断地一个数组接着一个数组显示，而不是一次显示完成。实时趋势图控件的输入是一个双精度浮点数。实时趋势图控件一次可以接收一个点的数据，也可以接收一组数据。在实时趋势图控件中，它的数据只不过是代表一条波形上的几个点。在实时趋势图控件内，设置了一个显示缓冲器，用来保存一部分历史数据，并接收新数据。这个缓冲区的数据存储按照先进先出的规则管理，它

39、决定了该控件的最大显示数据长度。在默认情况下，这个缓冲的大小为1KB，即最大的数据显示长度为1024个。实时趋势图控件适合用在实时测量中的参数监控。在波形显示控件中，可以对波形显示进行属性设置，如调整X、Y轴的坐标，对波形进行清空(qn kn)等，另外，还可以对图形的外观、数据格式和精度、线型、刻度、光标进行设置。在波形显示控件中的工具可以对波形进行自动缩放、数字标度设置、对图形进行拖动等工具。图3-8 温度(wnd)显示3.2.2下位机测量程序与设计(shj)框图开始初始化测温测湿度更新显示串口通讯图3-9 单片机测量(cling)3.2.3 上位(shn wi)机和下位机的通讯（1）上位机

40、与下位机的通讯设计系统中PC 机作为主控机, 承担着对下位单片机的控制以及对下位机发送上来的大量数据的存储与处理等任务, 程序用LabVIEW 编写。下位单片机承担着对工业现场监控对象的检测与控制任务, 程序采用汇编语言编写。为了保证通信能够正常可靠地进行, 通信双方必须要制订通信协议, 即双方必须共同遵守的约定。比如: 数据传送的格式, 波特率, 校验格式等等。本文的主要通信协议如下: 采用RS- 232异步通信方式, 数据传送的格式采用 11bit, 1bit 起始比特, 9bit 数据比特, 1bit 停止比特, 波特率为 9600bht/s。1）基本功能模块介绍目前, 串口通信程序的开

41、发, 在Windows 操作系统下一般用VB、VC、VF 等许多高级语言编写。当用VB、VC、VF 开发串行通信程序时, 开发人员不得不面对非常烦琐的API 函数编程; 用文本语言编串口通信程序较为复杂, 花费的时间较长。所以在主机通信程序设计中, 我们采用LabVIEW图形化语言作为编程语言, 它把高级语言中的函数封装为图形功能模块, 图标间的连线表示各个功能模块之间的数据传递。串口通信功能模块包括串口初始化、串口写、串口读、检测串口缓存、中断以及关闭串口等。a.串口初始化 在初始化节点中，能够对串口号、波特率、数据位、停止位、奇偶校验、流控制、激活终止符、终止符、超时、复制的串口好进行设置

42、。如果不进行设置，系统将按照默认值进行设置。在串口初始化设置中，波特率选择有多种，其中默认值为9600，在串口号选择中默认值为COM1数据位参数默认值为8位，停止位参数为1bit，奇偶校验默认值为无校验。对串口进行设置，可以(ky)按照用户的意图设置。根据(gnj)设计要求将串口初始化为:波特率2 400 b/ s ,数据位8 位,1 位停止位、无奇偶校验位。前面板和框图(kungt)程序如图3-10，图3-11。图3-10 串口初始化前面板图3-11串口初始化框图(kungt)程序b. 串口写节点(ji din)( VISA Write.vi) :该节点将需要送出的数据(shj)发送至串口的

43、输入缓存器。当需要上传某一特定时间段的数据时,需要上位机发一个命令(即起始时刻和终止时刻的数值) 给单片机,这时候退出记录数据状态,向串口发送一个命令串,这个命令在按下上传数据按钮之前就要在起始时刻和终止时刻窗口写好,发送以后延时等待单片机的处理并且等待接收数据。当接收到数据并且在观察窗口显示所需要的数据之后,将“读数据”按钮关闭,系统又处于等待接收定时上传数据状态,使数据不会丢失。需要注意的是发送命令的控制按钮要设计为一个脉冲的形式,否则,程序会循环发送命令,不能返回等待定时上传状态。前面板程序和框图程序如图3-12，图3-13。图3-12 串口写前面板图3-13 串口写框图(kungt)程

44、序c.串口读节点(ji din)( VISA Read.vi) :该节点(ji din)可读出串口缓存中的数据。数据的读操作系统运行初始化以后一直处于等待接收数据状态。数据采集终端每过一定时间上传一次数据。这个数据是和时间一起上传的,是自动记录数据历史的部分,所以要存储在一个特定的文件夹里面，等待后续程序的处理。串口读的前面板程序和框图程序如图3-14，3-15。d. 串口关闭节点( VISA Close.vi) :该节点将打开的串口关闭。当关闭采集系统时,关闭串口,释放LabVIEW 占用的资源。e. PropertyNode：返回指定串行口输人缓冲区中字节数。2) 基本步骤首先需要调用VI

45、SA Configure Serial Port 完成串口参数的设置, 包括所用串口号、比特率、一帧信息中有效数据的位数、停止位、奇偶校验、数据流量控制等。如果初始化没有问题, 就可以使用这个串口进行数据收发。发送数据使用VISA Write, 接收数据使用VISA Read。如果VISA Read 要读取的字节数大于缓冲区中的数据字节数, VISA Read操作将一直等待, 直至Timeout 或者缓冲区中的数据字节数达到要求的字节数。在某些特殊情况下, 需要设置串口接收/ 发送缓冲区的大小, 此时可以使用VISA Set I/O BufferSize; 而使用VISA Flush I/O

46、Buffer 则可以清空接收与发送缓冲区。在串口使用结束后, 使用VISA Close结束与VISA Resource Name 指定的串口之间的会话。通过对VISA 节点的调用,可以方便、快速地实现系统上位机对下位机的实时监控。图3-14 串口读程序(chngx)前面板图3-15 串口读框图(kungt)程序由于硬件(yn jin)在整个工作期间, 以9600bit/s 的速率(sl)连续向外发送数据, 为了(wi le)数据处理方便, 可以采用LabVIEW7.0 中的Serial Read With Time-out.vi 模块,以保证每次从串口缓存中读出等量偶数个数据。3)下位机串行通

47、信程序下位机程序采用汇编语言编写。设置单片机串行通信的波特率为9600bit/s,与上位机一致。定时器T1 作为波特率发生器,设置为工作方式2, 串口设置为工作方式3, 数据的传送格式为11bit( 异步模式) ,采用中断方式发送、接收数据。第四章 总结与展望第四章 大棚环境监测系统的调试第四章 大棚环境监测系统(xtng)的调试4.1 调试(dio sh)当编写(binxi)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

48、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。调试步骤：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。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

49、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。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。4.断点断点(dun din)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(du

50、y)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.探针(tn zhn)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。4. 2 运行程序后面板如图4-1所示：图4-1后面板用户(yngh)前面板如4-2所示：图4-2 前面板第五章 总结与展望第五章 总结(zngji)与展望5.1 主要(zhyo)成果本次毕业设计(b y sh j)在

51、自己的努力，同学的帮助，老师的指点下已全部完成，结果重要，过程也很珍贵，因为好的结果必然得经过一个艰辛的过程，而从这个坚信的过程中我获得了珍贵的经验和教训，仔细认真的总结将对自己是个质的提升。现先将此次毕业设计的成果简要汇报如下：1)系统的硬件设计简单, 并且根据系统的需要可以方便的进行扩展;2)利用计算机和虚拟仪器强大的数据分析处理功能, 可以对信号进行各种实时分析, 满足系统中多变量的优化控制。3)基本上可以用相同的硬件配置, 修改部分软件, 就能适合于不同作物的大棚控制系统。而且虚拟仪器软件修改也比较简单5.2 展望随着虚拟仪器技术和测控技术的不断发展，蔬菜大棚环境测控技术也不断发展和变

52、化，其功能必将大大拓展。本文对蔬菜大棚环境测控技术的研究结果，有待在实践中加以验证、应用及进一步完善：对于大面积蔬菜大棚环境的实时监测，有必要采用分布式监测系统，具体方法还需要进一步的设计验证。本研究中数抛采集系统和网络客户端的数掘都是以数掘文件形式保存，可以借助LabSOI，或Labview DataBase Connectivitv Toolset等数据库访问工具，实现基于labview的蔬菜大棚环境监测系统的研究数据的有效管理和利用。如果采用无线数据传输方式，如短信通信，可以克服有线带来的靠线困难和时空限制，对于大范围蔬菜大棚环境的实时监测具有重要意义。本系统实现了蔬菜大棚环境数据的自动数据采集和远程