【基于LabVIEW的数据采集系统设计14000字（论文）】

[15]。VISA读取控件读取6个字节，并传输给截取字符串控件，截取前4个字符为温度数据。由于VISA读取控件读取字符串数据，所以只需加一个显示控件，就可以显示温度数值。想要温度数据在温度计控件上进行显示，需要用到“十进制数字符串至数值转换”控件，把字符串转换成数值，才能在温度计上显示。VISA读取控件读取的6个字节，后两位为湿度数据，与温度数据的显示流程类似，通过数值和湿度量表的形式显示出湿度数据，温湿度数据显示完成后再进行下一次的显示。为了实现温湿度数据的存储，需要添加“写入带分隔符电子表格”控件，由于该控件数据接收端的类型是1D或2D数组，因此在该控件之前还需添加一个“创建数组”控件才能实现温湿度数据的储存，温度和湿度的存储程序类似，采集到的温度和湿度数据以文本的形式保存到文件夹。程序框图如图5-4所示。图5-4温湿度的测量与存储模块

6.系统的调试在完成系统各部分的设计后，需要对硬件和软件进行调试。在调试过程中需要借助一些软件来完成，如串口调试助手、虚拟串口软件等。以下部分对具体调试内容进行了详细的介绍。6.1串口调试助手在对系统各部分进行调试时，需要借助串口调试助手来测试单片机与PC机的串行端口通信，由此判断能否准确传输数据。本系统设计调试采用的是串口调试助手V2.2，利用串口调试助手设置串口参数，数据传输格式可以是十六进制或者ASCII形式，能接收数据也能发送数据。自动发送周期也可根据需求调整，接收到的数据可以保存成文本文件，同时也可以选择发送文本文件。使用串口调试助手实现上下位机的分开测试，能更好的发现问题所在，并及时采取解决措施。串口调试助手的设置界面如图6-1所示。图6-1串口调试助手6.2硬件测试当电路连接完成后，首先检查电源的极性、电源是否短路以及各器件的电路是否连接正确。检查无误后，给系统通上电。本设计系统中，通过移动电源各单片机通上5V左右的电压，LCD显示屏第一行显示T：24.4℃，第二行显示H：56%。用手捏住DHT11温湿度传感器后，液晶显示屏上的温度和湿度相应发生变化，松手一段时间后，温湿度数据逐渐恢复为原来的数值。系统下位机部分的DHT11传感器和LCD1602显示器都能工作，可以正常运行。图6-2为下位机正常工作时的图片。图6-2下位机正常工作图片当确认温湿度采集系统没问题后还需对通信模块进行测试，使用串口调试助手来检测下位机能否正确进行数据传输。将下位机与PC机连好后，打开串口调试助手，选择对应串口，将各参数设置完毕后，打开串口，此时有数据显示，且数据格式正确，说明下位机通信模块连接正确，并且下位机串口传输数据正常。图6-3为本系统中下位机数据传输正常时，串口调试助手数据显示的图片。数据第一位为标识头“U”，U后面的六位为温湿度数据字符串，前四位为温度数据，其中第三位为小数点，最后两位为湿度数据。图6-3串口调试助手数据显示6.3软件调试6.3.1调试方法在绘制好VI程序后，LabVIEW会自动编译当前程序。如果程序没有问题，其运行按钮为白色且不断开，如图6-4。如果程序有问题，运行按钮为黑色且断开，如图6-5。图6-4运行没有错误图6-5运行有错误当程序出现错误时需采用以下调试技术：1.找出语法错误。在程序有错误时，单击断开的黑色箭头，错误列表弹出，错误详细信息就会显示出来。再次点击“显示错误”按钮，就会在程序框图中显示出错误的具体位置。2.设置程序高亮度运行。点击“高亮执行”按钮，然后运行程序，VI程序缓慢运行。数据通过气泡形式，在框图连线的节点上依次流动。此时，观察数据的流动状态来判断程序的执行过程，再次点击高亮执行就可退出缓慢运行状态。程序发生错误时，可通过高亮执行来判断程序出现问题的模块。3.单步执行。点击“单步执行”，框图中的一个节点按步骤执行，以此为依据找出程序错误。在对VI程序进行调试时，对串口通信模块的检测也是十分重要的。可通过串口调试助手来检测上位机能否正常接收数据，此时还需借助虚拟串口软件来完成。在PC机上虚拟一对串口，一个负责读取串口数据，一个负责发送串口数据，将串口调试助手和上位机的LabVIEW连接起来，就可以实现对上位机数据接收的测试。6.3.2调试过程对LabVIEW程序进行调试时，使用虚拟串口软件通过虚拟驱动技术虚拟出一对串口，在程序调试时，虚拟串口可以替代硬件串口来与PC机通信。打开虚拟串口软件，然后选择COM1和COM2，点击添加端口，这时就会在PC机上出现两个和真实串口具有一样功能的虚拟串口，就可以进行上位机功能的测试。然后需要使用串口调试助手，在串口调试助手中选择COM1串口，在上位机中选择COM2串口，并调整为相同的波特率，然后点击程序运行。在数据发送区输入想要给上位机发送的数据，数据发送的格式应与下位机程序中的格式对应，输入完数据后单击“手动发送”，可以发现，上位机正常接收到了数据，在前面板界面以数据和波形的形式正确显示出来，同时到接收的数据以文本的形式保存在文件夹中。说明上位机程序没有错误，可以正常运行，其测试结果如图6-6所示。点击自动发送，上位机程序就可以连续运行。图6-6LabVIEW程序测试图在程序的测试过程中容易出现一些常见的问题。当上位机和下位机连接好后，液晶屏显示屏能够正常工作，显示正确的温湿度，但上位机部分不能显示温湿度数据，考虑可能是通信模块电路问题或者上位机程序问题。此时打开串口调试助手，对串口信息进行设置，来观察下位机能否进行数据传输，结果发现数据传输正常，如图6-7所示。由此可知下位机部分通信模块正常，排除问题后确定是上位机程序出现了问题。图6-7串口调试助手数据显示在数据传输较少、波特率低的情况下，通常串口接收数据不会存在问题。当一次性传输数据较多、波特率较高的情况下，可能会出现接收数据不完整或者只能接收到一部分数据的情况。解决此问题可以通过将VISA配置模块的终止符“T”改为“F”，或者将程序中的While循环去掉，点击连续运行，系统可再次正常运行，且程序运行稳定。6.4系统测试上位机和下位机通过TTL转RS-485模块和RS-485转USB模块连接好后，在VI框图中配置好串口后，给下位机部分通上电，点击程序运行按钮，打开接收开关，这时，传感器开始工作，进行温湿度的检测，液晶屏正常工作，显示温湿度数据，LabVIEW前面板正常显示温湿度数据，温度计和湿度计也正常显示，波形图表显示相对应的波形图，同时采集到的数据会实时储存下来。整个系统工作时的情况如图6-8所示。当用手捏住传感器后，温度持续升高，数据显示和波形变化如图6-9所示。图6-8系统工作图图6-9温度升高时波形变化图手松开后，温度降低，数据显示和波形图变化如图6-10所示。从波形图中可以清晰地看出数据变化情况，在实际使用中，用户发现温湿度异常后可及时采取相应地措施。图6-10温度降低时波形变化图经过系统的调试，温湿度数据采集系统的上位机和下位机都能正常工作且稳定运行。7.总结在现代工农业的生产中，环境的监测十分重要，尤其是对温湿度的监测，实时监测工作点的温湿度对于提高生产效率具有十分重要的意义。传统的温湿度采集系统可靠性低、工作量大，已经无法满足现代生产的需求。而虚拟仪器给测量仪器的设计提供了不一样的思路，给仪器领域带来了新的技术。使用虚拟仪器技术，可以很好的实现常规硬件仪器难以实现的功能，同时节约了资源。把传统的硬件仪器的计算电路用LabVIEW软件替代，使工业测量和计算机控制完美结合在了一起。基于LabVIEW的数据采集技术，单片机作为下位机核心器件，控制传感器采集数据，利用RS-485通信给上位机传输数据，采集到的数据在上位机显示出来。此种数据采集方法提高了采集效率，也具有一定的稳定性。将该系统扩展应用，可以用在粮仓、大棚、酒窖等农业生产领域，以及生产车间等一些工业生产领域。本文主要设计了一种基于LabVIEW的温湿度湿度数据采集系统，期间做的工作主要有以下几个方面：(1)通过大量的阅读文献、学习相关资料，对虚拟仪器和数据采集技术有了更清晰的认识。(2)对系统中所选用的硬件有了了解并在文中进行了介绍，并且对本文采用的关键技术LabVIEW技术有了深入的学习，为系统设计打下了基础。(3)学习了RS-485协议的相关知识，并对通信知识有了深入的了解。(4)对该数据采集系统进行了调试和测试，实现了系统所应达到的基本功能。在本设计中，通过搜索和阅读相关资料，我的归纳整理和提取有效信息的能力得到了提高；通过对电路的设计和程序的编写，我的操作能力和编程能力得到了提高。系统设计过程中，通过实践运用和理论分析，对传感器、单片机和LabVIEW有了进一步的了解，也弥补了课堂知识的和课程实践的不足。本课题基于LabVIEW的数据采集系统，其创新点在于通过软件和硬件的结合实现了一个数据采集系统，整个系统的开发成本低、运行稳定并且有很强的扩展性，一定程度上弥补了传统测量仪器的不足。但由于本人能力有限，所设计的系统存在一些不足之处，对于多点检测和远程控制方面还需在进一步开发的过程中进行改进和完善，改进后的系统在实际的工农业生产中存在一定的应用前景，具有重要的现实意义。参考文献龚军辉,郭清华,胡慧,田娟秀.基于LabVIEW和CC1101的无线温湿度监测系统设计[J].湖南工程学院学报(自然科学版),2016,26(01):10-14.AbderrezakGuenounou,MichelAillerie,AchourMahrane,MoustafaBouzaki,SabriBoulouma,Jean-PierreCharles.HumanhomedailylivingactivitiesrecognitionbasedonaLabVIEWimplementedhiddenMarkovmodel[J].MultimediaToolsandApplications,2021(prepublish).韩丹翱,王菲.DHT11数字式温湿度传感器的应用性研究[J].电子设计工程，2013，21（13）：83-85+88.侯伟,张小洁,耿凡娜,白蕾,丁伯欢.基于LabVIEW的土壤温湿度实时监测系统设计[J].电子测量技术,2019,42(04):141-145.邬伟奇,STC89系列高性能单片机及其应用[J].微计算机信息,2004(07):92-93+85.杨金祥,章海.农业温室大棚温湿度控制系统的设计[J].农村经济与科技，2021，32(05):70-73.袁欢,曾先文,徐讳.1602LCD液晶显示[J].商品与质量:学术观察,2021，000(005):104-104.HaiboGuo,ShuhangChen,ShengyangYin.DesignofRoomSafetyAlarmSystembasedonMCU[J].InternationalCoreJournalofEngineering,2021,7(4).孟永刚,陈浩,王军.晶振电路负载参数匹配与测试[J].汽车零部件2019(04):77-81.师玉宝,张翔,刘晓奎.基于LabVIEW技术的温度检测系统[J].物联网技术,2011,1(02):70-72.顾德峰.基于LabVIEW的计算机与单片机的通信系统设计[J].电子制作，2019(22):79-81.周细凤,谢波,张