【基于LabVIEW和嵌入式的温湿度控制系统设计】10000字（论文）

基于LabVIEW和嵌入式的温湿度控制系统设计目录摘要 I引言 11.1研究背景 11.2我国农业温湿度控制发展的历程 21.2.1农业温湿度控制发展现状 21.2.2现代农业温湿度控制的发展 22系统总体设计方案 32.1系统的总体设计 32.2系统采集模块设计 42.3系统控制模块设计 43系统硬件设计方案 53.1微型控制器MSP430F149 53.1.1模数转换模块 63.1.2时钟电路模块 63.1.3硬件乘法器模块 63.2多通道传感器的选择设计 73.2.1复合型温湿度传感器DHT11 73.2.2数字式温度传感器DS18B20 113.3通信串口模块 133.4温度调节控制模块 144系统模块软件设计 154.1上位机模块软件设计 154.1.1LabVIEW软件控件选板 154.1.2前面板控件设计 164.1.3后面板程序设计 174.2硬件模块的软件设计 194.2.1IARSystems开发环境(IDE) 194.2.2MSP430F149程序流程图 194.2.3主程序流程图 204.2.4传感器采集子程序流程图 215温湿度控制系统的调试 235.1串口模块的调试 235.2系统的整体调试 24结论 25参考文献 26引言研究背景随着社会的发展，科技的进步，以及温湿度控制仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温湿度控制系统发展的主流方向。温湿度控制系统，控制对象是温湿度。温湿度控制在日常生活及工农业领域应用相当广泛，比如温室大棚等场所的温湿度控制。而以往大多数小规模大棚农业生产对温湿度的监测与控制都采取了人工进行管理和操作。目前，这种人工操作方式不能够进行实时监测，而且耗费大量的时间和精力，并不能够完完全全对环境进行理想化的控制。针对此问题，系统设计的目的是实现一种可连续高精度调节温湿度的温湿度控制系统，它应用广泛，功能强大、小巧美观是一款既实用又廉价的控制系统。特别是近年来，温湿度控制系统已应用到人们生活的各个方面，温湿度控制的开发与人们工作生活息息相关。为了提高农作物生长过程中所需参数的准确性，最大限度地提高控制效果，本次设计采用基于MSP430和LabVIEW的温湿度控制系统，来初步实现农业生产中的温湿度数据采集、显示、监测和调节。该温湿度控制系统所需硬件设计简单、工作可靠、控制方便简单快捷、灵敏度高、精度高，能够通过多通道传感器的数据采集进行数据对比，来提高采集模块的精准度，使温湿度控制系统能够更有效的保证农作物生长环境的稳定性，从而提高农作物产量，对农业发展提供了一定的实际价值。在测量仪器高度智能化发展的今天，虚拟仪器控制系统具有“软件”的优势和特点。为此本设计立志于构建一个完整的温湿度控制系统。设计出一个采用基于LabVIEW的嵌入式的控制系统进行的温湿度控制。我国农业温湿度控制发展的历程1.2.1农业温湿度控制发展现状从古至今，我国一直是一个农业大国，农业生产仍然是我国的基础产业之一，在传统的农业生产中，大多数依靠气候变化来决定农业是否能有好收成，就是俗称“靠天吃饭”。从20实际60年代开始，中国农业一直处于小规模、水平低、发展缓慢等状态。在70年代初期中国引进国外的地膜覆盖技术，对保温保湿起到了重要作用。70~80年代，中国相继使用温室大棚和日用温室等技术。从90年代开始，中国农业逐步向规模化和科学化方向发展。技术水平大幅度提高。随着近年国家启动相关科研项目，中国的农业有了质的飞跃，农业规模与水平不断提高。近年温室的发展历经了改良型日光温室、大型玻璃温室和现代化温室三个阶段。但因各地方生产环境、经济情况和使用目的不同，至今不同阶段类型的温室依然存在。目前，大多数小规模温室大棚等场所的温湿度控制。都采取了人工进行管理和操作。这种人工操作方式不能够进行实时监测，而且耗费大量的时间和精力，并不能够完完全全对环境进行理想化的控制。很容易造成经济损失。这种方法无疑增加了生产成本和大量人工劳动力，也很难达到预期的理想效果。我国虽然已经有了部分农业生产自动化监控系统，但这些系统仅适用与少数大规模的农场农业中，不适合我国的发展现状。1.2.2现代农业温湿度控制的发展随着科技的快速普及和发展，越来越多的高性能设备横空出世，随之也带动了农业现代化技术的发展。在现代的农业生产中，现代化的农业设备在人工种植大棚中发挥这重要作用，使生产过程中环境参数的监控有了很大的保障。使农业种植、生产更加优质、高产、高效。本次设计的温湿度控制系统是通过了解了我国目前的发展现状，为初步实现对小规模农业大棚自动化管理而设计的。以MSP430F149单片机为控制核心的小规模农业大棚的温湿度数据监控系统，能够大程度实现高效的温湿度监测和控制。此控制系统能够适用与人工农业生产大棚中，不仅解决了我国当前生产现状，而且工作性能稳定、可靠性强和精准度高等优点，有着非常可观的应用领域和发展前景。2系统总体设计方案2.1系统的总体设计温湿度超限报警模块温湿度传感器DHT11MSP430F149单片机波形显示模块数据显示模块多通道采集模块温湿度传感器DHT11温度传感器DS18B20温度传感器DS18B20上位机LabVIEW温度调节模块温湿度超限报警模块温湿度传感器DHT11MSP430F149单片机波形显示模块数据显示模块多通道采集模块温湿度传感器DHT11温度传感器DS18B20温度传感器DS18B20上位机LabVIEW温度调节模块RS-232RS-232图2.1系统总体设计框图如图2.1是本次设计系统的总体设计结构框图，整体结构是由两对传感器组成多通道采集模块，以MSP430F149单片机为主控器件，在通过LabVIEW上位机进行数据显示，以及RS-232通信串口组成。本次设计的主要工作原理是由主控原件MSP430F149为中心枢纽，利用两对传感器进行多通道检测温湿度数据采集，通过一对复合式温湿度传感器DHT11和一对数字式温度传感器DS18B20能够极大程度的提高温湿度测量的精准度。将采集好数据通过单片机MSP430F149进行接收、处理和显示、通过RS-232通信串口用16位数字信号传送到上位机LabVIEW中，经过上位机LabVIEW图形化编程模块对数据进行处理和显示，然后在温湿度超限报警模块设置温湿度峰值，当温湿度超过预设峰值时，报警模块发出报警信号，通过调节风扇装置降低数值，从而达到农业生产的预期标准。2.2系统采集模块设计为了实现多通道温湿度的采集，本次的系统采集模块采用了两种传感器，一种是复合式温湿度传感器DHT11，他具有良好的灵敏感应特性、防水性、稳定性、高精度、低飘移，高性价比,等优点，可以替代日本神荣、北陆等进口产品。另一种是数字式温度传感器DS18B20。他采用单总线的接口方式与微处理器连接时仅需要一条线即可实现微处理器与DS18B20传感器的双向通讯。单总线具有经济性好，测量温度范围广，测量精度高、抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，而且不需要模数转化过程，可以直接采集温度数据组以16位数据形式与微型控制器进行传输。使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。而且通过两种传感器进行对比可以极大的增加测量精度。2.3系统控制模块设计系统控制模块设计我想选择LabVIEW作为人机界面，因为LabVIEW具有入门快，控件精美，工具包多、工业控制适用性强等优点。通过上位机LabVIEW开发虚拟环境，设计一种预警模块，当多通道温湿度模块所采集的数值超过预计模块峰值时，预警布尔控件发出指示，通过调节温度调节风扇开始降温，当数值回归标准值时，温度调节风扇停止工作，进入待机状态，静等下一次指令。3系统硬件设计方案3.1微型控制器MSP430F149本次设计的温湿度控制系统是以单片机MSP430F149为中心枢纽。德州仪器公司的MSP430系列是一种特低功耗的混合信号微控制器（MixedSignalMicrocontrollers)家族，其中包括几种器件，它们是由针对各种应用的不同的模块组成的。这些微控制器被设计成可用电池工作且可应用很长时间的器件。具有16位RISC结构，CPU中的16位寄存器和常数产生器，使MSP430能具有最高的代码效率。数字控制的振荡器可使器件从低功耗方式迅速唤醒，在少于6us的时间内达到激活方式。内部配置有两个16位定时器、一个高速12位AD转换器、一或两个通用串行同步/异步通信接口(USART)，有48个IO引脚的微控制器。图3.1MSP430引脚图MSP430F149单片机典型应用包括捕捉模拟信号的传感系统，将模拟信号转换成数字值，然后处理数据并将它们传送给主系统。内部的定时器使得这些配置很适合于工业控制应用，例如纹波计数器、数字马达控制、EE仪表、手持式仪表等。硬件乘法器更加强了器件性能并提供宽代码和硬件兼容的系列。3.1.1模数转换模块MSP430F149单片机的ADC模块是一个12位14路精度的A/D转换模块,其中8路是外部测量信号的模拟转换，4路为内部基准电压的检测输出转换，1路为与温度湿度传感器连接的内部电压源转换控制。而且每一路都存在可控制的转换存储器。本型号的单片机具有高速度,通用性强等特点。他是将外部输入的电压信号转化成可以处理和运算的数字量（模数），将数字量转化成外部一定范围的电压对外输出（数模），最终实现了现实世界中数据的采集和输出一定范围的信号对现实世界予以控制。3.1.2时钟电路模块图3.2时钟电路MSP430F149单片机中有3个时钟电路模块，分别是一个内部DCO时钟与两个外部时钟。使用者可根据实际情况选择相应的时钟电路模块。该模块具有低系统开销，功耗低、能够产生3个系统时钟信号ACLK、SMCLK、MCLK等特点。通过软件调节能够实现无外部原件，用一个外部电阻、一个或两个外部晶体或者外部振荡器运行，为MSP430F149单片机提供时间顺序，使其稳定运行。3.1.3硬件乘法器模块MSP430F149单片机中的硬件乘法器模块属于外围模块没有集成到CPU中，而是独立于CPU运算中。硬件乘法器模块不需要占用CPU使用率，通过硬件实现。其运算速度比用软件进行的运算要快很多。硬件乘法器模块寄存器的读写，与其他外围寄存器一样可以通过CPU指令进行读写。在计算过程中，只需将两个操作数放入相应的位置，然后就可以直接从结果寄存器中获取所需的数据结果。方便使用者在所需要的时候使用。3.2多通道传感器的设计为了达到多通道获取数据的目的，本文采用了两种不同的传感器，分别是DHT11复合式温湿度传感器和DS18B20数字式温度传感器。本次设计的温湿度控制系统准备利用两对传感器在人工种植大棚中测量。其中在大棚空气和农作物种植的土壤中分别放置一个DHT11复合式温湿度传感器和DS18B20数字式温度传感器。通过两对传感器测量大棚空气中和农作物生长土壤中的温度和湿度。通过多通道传感器温湿度的采集，进行数据对照。实现人工温室生产过程中温湿度的精确检测，达到更好的控制效果，而进行科学合理的调节。3.2.1复合型温湿度传感器DHT11DHT11温湿度传感器是一款低价的入门级温湿度传感器。常常在我们单片机设计案例中使用。它使用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术。使其产品能够极高的可靠性和稳定性。DHT11温湿度传感器中分别采用电阻式感湿元件和NTC测温元件。与高性能12为单片机相连。而且DHT11温湿度传感器的数字输出信号在出厂时就已经通过了精确的温湿度校准室进行校准。当处理内部检测数据信号时，无需再次校准，可直接从OTP内存中调取相应的数据。使他具有使用简单、体积小、能耗低、响应速度快、抗干扰能力强、性价比高、应用范围广等优点。而且封装形式可根据用户的使用需求进行提供。DHT11温湿度传感器引脚的说明和连接方式表3.1DHT11传感器引脚说明引脚序号引脚名称属性说明1VDD供电电压(+3.0V~+5.5V)2DATA单总线串行数据3NC空脚，悬空4GND接地图3.3DHT11传感器引脚图DHT11温湿度传感器的供电电压为3.3V~5.5V，为了去除耦滤波可以通过在电源引脚(VDD、GEN)之间增加一个100nf电容实现，还可以通过在引脚DATA上并联一个大于5k的上拉电阻来增强抗干扰能力。DHT11温湿度传感器通电后，要等带1s到达稳定状态，此过程无需发送指令。当单片机MSP430F149上的LED灯常亮。说明传感器进入正常工作状态。DHT11温湿度传感器采用单总接口，可直接与MSP430F149的I/O口（P1.3、P1.4）相连接。使其连接简单、控制方便。而且出现故障时维修也变得更加方便。图3.4DHT11外部封装实物图DHT11温湿度传感器为4针单排引脚封装，如图3.4所示，采用单线制串行接口，只需要加上适当的上拉电阻，信号的传输距离就可以达到20米以上，使其成为各类应用的最佳之选。（2）DHT11温湿度传感器的特性DHT11温湿度传感器应用十分广泛，前景非常可观。在本文设计的温湿度控制系统运行中，温湿度传感器对所测量环境测出来一个数值，在进行模数转换，最后通过数字信号传送到单片机MSP430F149中，而且测量过程中无需使用任何元器件。使控制系统稳定性大幅度提高。表3.2DHT11传感器的特性产品属性（参数特性）注释及工作特性传感器复合型温湿度传感器DHT11温度测量范围0℃~50℃温度测量误差±2℃相对湿度测量范围20%~95%RH（在温度0℃~50℃范围内）相对湿度测量误差±5%正常工作额定电压3.3V~5.5V产品尺寸29.0mm*18.0mm温度重复性±0.2℃相对湿度重复性±1%RH产品分辨率0.1%RH16Bit（3）DHT11温湿度传感器的数据采集分析图3.5DHT11温湿度传感器数据采集时序图图3.6DHT11温湿度传感器传送时序图接通电源，连接通信串口，系统开始运行。首先两个DHT11温湿度传感器分别进入初始状态，上位机给主机MSP430F149进行指令传输，主机就会发送开始指令，同时传感器从低功耗模式切换成高速状态，开始发送响应信号，为了使传感器能够收到开始信号，主机把DATA引脚总线拉低大于18ms，当MSP430F149集成板上LED都亮，说明初始化成功，传感器的总线由空闲状态切入到高电平状态。开始接收指令进行检测。DHT11温湿度传感器一次性传输40位数据，前16位与湿度有关，中间16位与温度有关，后8位用于校验数据的，同时进行一次温湿度数据信号采集。当主机每次接受读取传感器的数据时，都要一次性处理完40位的数据信号，处理后的数据只存储前16位和中间16位相关数据，当校准结束后，所读取的数据就是所需要测量的环境物理量了，主机MSP430F149就可以使用校验完成后的数值了。当DHT11温湿度传感器数据传输结束后，温湿度传感器的总线会拉低50us，然后总线由主机拉高转为空闲模式。传感器从告诉运行切换为低速等待状态。3.2.2数字式温度传感器DS18B20数字式温度传感器DS18B20是由美国Dallas半导体公司推出的，它是有史以来第一片采用"一线总线"接口的温度传感器。目前，最新一代的数字式温度传感器DS18B20体积更小、性价比高、更灵活。使其能够发挥一线总线的特点。DS18B20温湿度传感器的引脚的说明和实物管脚排列图3.7DS18B20实物管脚排列分布图表3.3DHT11传感器引脚说明引脚序号引脚名称属性说明1GND接地2DQ脉冲信号输入或输出端3VDD供电电压（3.0V~5.5V）（2）DS18B20传感器的工作原理和连接方式比较计数器斜率累加器预置比较计数器斜率累加器预置低温度系数振荡器减法计数器1低温度系数振荡器减法计数器1预置预置增加温度寄存器增加温度寄存器减到0减到0停止停止减到0减法计数器2高温度系数振荡器减到0减法计数器2高温度系数振荡器图3.8DS18B20测温原理电路图如图3.8所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，将其产生脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变,将其产生脉冲信号送给计数器2，计数器1和温度寄存器一起被预置在对应于-55℃的基准值。低温度系数晶振所产生的脉冲信号会被计数器1进行减法计数，当计数器1的预置值减0时，温度寄存器的值就会加1，计数器1的预置值会被重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。测温过程中的非线性可以通过斜率累加器进行补偿和修正，其输出用于修正计数器1的预置值。DS18B20传感器测温范围为-55℃~+125℃。当在-10℃~+85℃范围时。DS18B20传感器的测温精度能保持在±0.5℃。他是由4大部分组成，分别有温度传感器、配置寄存器、64位光刻ROM、非挥发的温度报警触发器TH和TL。同时还有断电保护等功能。它可以直接将测量数值转换为串行数字信号提供给主机进行处理。当两个传感器连接时，每一个传感器都采用单总线，通过引脚DQ与单片机的I/O口（P1.5、P1.6）相连。通过指令进行温度采集给单片机。在本次设计中可以即插即用十分方便。3.3通信串口模块图3.9通信串口连接使用通信串口模块是为了使更多不同的设备可以简单方便的实现共同链接，能都稳定的互相通信。为此本文设计我选择了RS-232转换器。因为它具有应用范围广、使用简单、异步传输标准和双向等特点。是目前最常见的一种串行接口，但不足之处是传输速率比不上传统的SUB接口，而且抗干扰能力差。但以满足本文设计的要求，能够把数字脉冲信号经过电平转换传输给计算机终端。表3.4RS-232串口数据的接收和发送引脚序号引脚名称功能说明2RXD接收终端发来的数据3TXD发送数据到终端3.4温度调节控制模块图3.10风扇控制驱动电路图温度调节控制模块是通过对两路风扇进行调节使环境进一步降温。在本文中的温度控制模块是根据温度传感器所测的数值进行调节，温度预警参数可根据不同环境进行设置。在监测过程中，当温度到达上位机LabVIEW软件所设定的温度峰值时，超限预警布尔的红色警示灯亮，通过利用高低电平的控制原理控制两路风扇进行环境温度调节，从而起到降温作用。其中控制电路中的R2、R5起着限流作用，风扇电机可以通过NPN三极管根据上位机指令进行驱动。4系统模块软件设计4.1上位机模块软件设计LabVIEW是一种由美国国家仪器(NI)公司研制开发的程序开发环境。类似与C和BASIC。LabVIEW的编程系统功能十分强大，它有着能够完成各种编程任务的函数库，其中包括采集、串口控制、数据分析、显示及数据存储等等。LabVIEW

有很多类似示波器、万用表等传统仪器控件和外观。方便使用者建立用户界面，在LabVIEW

中常常把用户界面成为前面板。通过图标和连线，使用编程对前面板实施控制。俗称G语言，也就是图形化源代码。它是由前面板模块与后面板模块组成，在内部集成了很多嵌入式工具，使用者可以根据所熟悉的图标、术语和概念，进行系统开发和设计，构造出各种控制界面，是目前为止广大开发者爱不释手的上位机模块软件。本次设计主要通过LabVIEW上位机模块完成数值转换、数据分析、处理和保存等等，并对数据实时进行波形图对比与显示。4.1.1LabVIEW软件控件选板图4.1LabVIEW控件选板控件选板提供了前面板设计中各种仪器仪表上的开关、旋钮、图表、显示屏、图形等编程过程中所涉及到的操作部件，用来设置各种输出控制和输出显示对象，在使用过程中，可以根据编写程序选择合适的控件放在前面板上合适的位置。表4.1系统应用控件功能说明控件图标子模板名称功能说明Numeric(数值量)数值的显示和控制。包括指针式、数字式和各种输入框。Boolean(布尔量)逻辑数值的显示和控制。包含各种布尔开关、预警指示灯及按钮等。I/O(输入/输出功能)输入/输出功能。Graph(图形显示)显示数据结果的图形。显示温度和湿度的波形图。String&Path(字符串与路径)字符串和路径的显示和控制。4.1.2前面板控件设计图4.2前面板设计图根据温湿度控制系统的设计需求，预设了6个通道数值，将两个DS18B20温度传感器数值集中显示，将两个DHT11温湿度传感器采集的两路温湿度数值分别整合放在一起显示，通过数据曲线对比进行显示，能够直观表达温湿度变化幅度。通过控件选板在LabVIEW前面板放置三个波形图像曲线控件，分别实时显示一对DS18B20温度传感器和一对DHT11温湿度传感器的温湿度数据变化幅度。其中一个波形图显示DS18B20传感器的数据，另两个波形图显示DHT11的两路温湿度数据变化。再通过控件选板创建两个温度阈值设定旋钮，用于设定调节具体温度。当温度超过预设峰值时，布尔控件指示灯亮，发出警报，然后通过控制模块调节启动风扇，使温度下降。4.1.3后面板程序设计图4.3后面板程序设计图LabVIEW平台中的后面板就是程序面板，利用函数选板通过G语言编写所需要的程序，对前面板起着控制和显示作用。根据温湿度控制系统的要求，通过While循环结构来实现不断的收集串口数据。同时采用条件、顺序、选择等结构模块完成数据处理转换，最后在前面板进行显示。串口写入模块程序图4.4串口写入程序图上位机LabVIEW通过VISA节点串行端口访问MSP430，其中使用115200的特定波特率，然后通过Visa向MSP430发送指令，硬件设备相应地作出响应。同时，MSP430主机将接收到的数据反馈给到上位机，上位机对数据进行判断和处理，并显示相应的数据。数据采集、显示及控制模块程序图4.5数据采集程序后面板中的Visa用于读取发送到上位机上相应的MSP430数据，利用数字转换模块将相应的数据转换成十进制，两对传感器在前面板上同时显示相应的实时数据，并将温湿度数据分类整合在一起，实现数据对照比与整体化。通过一对DS18B20温度传感器所采集的温度数据，调节风扇，使其温度调节到合适位置。4.2硬件模块的软件设计4.2.1IARSystems开发环境(IDE)嵌入式IAR开发平台是由IAR公司开发的一种集成了文件处理、项目管理、编译、链接和调试等工具的集成开发环境。IAR开发平台通常用来开发8位、16位以及32位处理器的嵌入系统，嵌入式开发环境有一个统一的界面，能够使开发平台简单易学，使用时，要先创建一个IAR环境，新建一个工作区，然后将已有的文件添加到IARIAR空工程中，进行编译和链接，可以使用C/C++特性的编辑器进行编程，方便设计者采用编辑器和源代码控制系统，支持第三方软件调试，提高设计者工作效率节约工作时间。4.2.2MSP430F149程序流程图开始开始等待上位机发送指令等待上位机发送指令结束等待上位机发送指令根据上位机发送指令，进行温湿度传感器控制，读取相应温湿度数值判断DS18B20和DHT11的初始化N串口初始化系统初始化结束等待上位机发送指令根据上位机发送指令，进行温湿度传感器控制，读取相应温湿度数值判断DS18B20和DHT11的初始化N串口初始化系统初始化 图4.6MSP430F149程序流程图4.2.3主程序流程图

开始开始系统初始化系统初始化等待上位机LabVIEW通道选择指令等待上位机LabVIEW通道选择指令定时器开始驱动温湿度传感器DHT11和温度传感器DS18B20，然后进行温湿度数据采集定时器开始驱动温湿度传感器DHT11和温度传感器DS18B20，然后进行温湿度数据采集MSP430F149对温度和湿度进行处理，输出数字量MSP430F149对温度和湿度进行处理，输出数字量将检测到的数据发送给上位机LabVIEW将检测到的数据发送给上位机LabVIEWNNYYMSP430待机等待下次发送MSP430待机等待下次发送温度和湿度是否超限N温度和湿度是否超限NYY上位机LabVIEW报警上位机LabVIEW报警结束结束图4.7主程序流程图如图4.7所示，接通电源，系统进入初始化状态，初始化结束后上位机LabVIEW开始通道选择指令，收到指令的两对传感器开始采集温湿度数据，将数据传送给MSP430F149主机，由MSP430F149进行温湿度数据接受、处理、传输，通过通信串口将数字量信号传送给上位机LabVIEW中，LabVIEW上位机将收到的数据进行分析处理并显示出结果。并对其进行实时监测和存储，当布尔控制模块发出警示后，结束温湿度采集。MSP430的状态将进入低功耗状态运行，继续等待数据传送。4.2.4传感器采集子程序流程图（1）DS18B20温度传感器程序流程图开始开始复位复位复位复位延时延时复位？延时复位？延时NN复位？复位？YNYN匹配ROM匹配ROMYY读暂存器跳过ROM匹配读暂存器跳过ROM匹配发送温度启动温度转换发送温度启动温度转换结束结束图4.8DS18B20程序流程图DS18B20温度传感器初始化结束后，还需要等待18ms进行判断复位是否成功。复位成功后才可以进行相应的温度转换命令。此次执行需要跳过ROM后启动温度转换。转换结束后，进行下一步复位操作，复位后对ROM进行匹配，同时读取暂存器的温度数据，传输给单片机，结束采集后等待下一步指令。DHT11温湿度传感器程序流程图开始开始总线80μs低电平是否结束总线80μs低电平是否结束NN输出低电平输出低电平YY总线80μs高电平是否结束延时18ms总线80μs高电平是否结束延时18msNN输出高电平输出高电平YYMSP430F149进行数据接收MSP430F149进行数据接收延时40ms延时40ms保持高电平判断引脚是否为低电平保持高电平判断引脚是否为低电平NN结束结束YY图4.9DHT11程序流程图DHT11温湿度传感器运行前，需要先进入初始化状态，延时40ms后，通过读取数据连接端口，判断是否为低电平，是则执行判断总线80μs高低电平是否结束，不是将继续返回读取。当高低电平没有结束则继续判断，如果结束传感器就会开始温湿度采集并将数据传输给MSP430中，采集结束后传感器将保持高电平状态，等待下一次的指令循环。5温湿度控制系统的调试5.1串口模块的调试图5.1XCOMV2.0软件的调试在进行串口调试的时候，我们采用了XCOMV2.0软件进行调试工作。连接好整个系统硬件后，利用RS-232通信串口将单片机MSP430F149与计算机相连接。在接通电源后，打开XCOMV2.0软件，将波特率数值设为115200，选择十六进制数据发送和十六进制数据发送，最后打开串口进行调试。通过窗口发送数据01、01、01数值，当窗口有数值显示时，通过程序计算机完成数据转换，转换结果显示的监测温度值若正常，则说明串口传输正常。如果温度值错误，则需要调整串口或者检查传感器工作是否正常。5.2系统的整体调试图5.2基于LabVIEW和嵌入式的温湿度控制系统的整体调试当虚拟串行模块工作正常，则将下拉列表设置为不同的通道位，检查波形是否显示对应的窗口中。如果温湿度数值达报警上限，警报灯亮。如果正常工作说明后面板的程序设计模块工作正常。如果没能按预期显示可以依次检查程序设计、硬件设施的连接来排除问题，恢复正常后重复以上步骤。显示正常后，通过单片机MSP430F149把数据传输给上位机LabVIEW中，通过前面板来实时显示、存储和超限预警提示。经过观察前面板的波形图，进行温湿度数值对照，通过调节相应的控制模块，使环境到达预期标准。结论基于LabVIEW和嵌入式的温湿度控制系统的设计，本次由于MSP430F149单片机、两个DS18B20温度传感器、DHT1两个温湿度传感器、RS-232通信串口和LabVIEW上位机组成。主要应用于农村生产大棚，解决了我国农村生产大棚的基本现状，能够初步实现对小型农业大棚的自动化运营。对我国农业发展有这有着重要的现实意义。结论如下：（1）本次设计的基于LabVIEW和嵌入式的温湿度控制系统的设计达到了预期效果，能够实现对所测环境的温度和湿度进行实时监测、储存、显示、预警、调节温度等作用。不仅能够解决我国农业现状，并且可以应用到更多检测等领域，前景十分可观。（2）在系统工作时，能够通过一对是复合式数字DHT11温湿度传感器和一对是数字式DS18B20温度传感器组成多通道采集模块，分别对空气和土壤中温度和湿度采集，同时提高测量精准度。并由MSP430F149单片机对传感器采集的数据进行传输、处理和上传，通过RS-232通信串口上传给上位机，并由LabVIEW上位机模块进行显示、监测和调节。当温度超过预设峰值时，布尔控件的警示灯亮，通过风机装置使环境恢复到预期范围。本次设计的控制系统具有操作简单、工作可靠、抗干扰能力强、响应迅速、性价比高、测量精度高等优点。实现了更好的控制生产大棚中的环境变化，从而能够科学合理的进行调节。对于本次设计的基于LabVIEW和嵌入式的温湿度控制系统，运用了IARSystems软件开发环境，因为自己以前没接触过这种开发环境，遇到了很多五花八门的问题，经过老师的辅导和帮助，又查阅了很多的相关书记，终于顺利的完成了本次