基于LabVIEW的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)

1、-. z.農(nóng)業(yè)生物環(huán)境檢測與控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目 基于LabVIEW的溫濕度檢測系統(tǒng)專 業(yè) 農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化班 級 農(nóng)電1201學(xué) 號 3120506009 姓 名 宗鵬鵬 指導(dǎo)教師 景亮、馬長華 起止日期 2016/1/112016/1/14*大學(xué)電氣信息工程學(xué)院2015.1目 錄引言 11 概述11.1研究背景11.2 LabVIEW簡介22 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 22.1 系統(tǒng)構(gòu)造框圖32.2 系統(tǒng)工作原理32.3 系統(tǒng)單元模塊設(shè)計(jì)32.4 單元模塊的連接53 系統(tǒng)前面板介紹及運(yùn)行情況64 結(jié)論6總結(jié)7參考文獻(xiàn)8-. z.引言 隨著科學(xué)技術(shù)的開展，人們在監(jiān)控與監(jiān)測生產(chǎn)過程、居住環(huán)境、

2、生活質(zhì)量等過程中，制造了各種各樣科學(xué)儀器。而傳統(tǒng)儀器如模擬式儀器儀表、數(shù)字化儀表、內(nèi)部有微處理器的智能儀器等，其對于用戶來說是一個(gè)封閉的系統(tǒng)，儀器的面板、旋鈕、開關(guān)和顯示方式，內(nèi)部電路及儀器所能提供的功能都是固定的，與其他設(shè)備的連接也受限制。隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、軟件技術(shù)的不斷開展與成熟，全新概念的第四代儀器虛擬儀器應(yīng)運(yùn)而生。虛擬儀器技術(shù)，就是用戶在通用計(jì)算機(jī)平臺上，根據(jù)測試任務(wù)的需要來定義和設(shè)計(jì)的測試功能，其實(shí)質(zhì)是充分利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器功能?！败浖褪莾x器反映了虛擬儀器技術(shù)的本質(zhì)特征。美國國家儀器公司生產(chǎn)的NI-LabVIEW是目前最為成功，應(yīng)用最廣泛的虛擬儀器軟件開發(fā)系統(tǒng)。它一種

3、基于G語言的32位編譯型圖形化編程語言，其圖形化界面可以方便的進(jìn)展虛擬儀器的開發(fā)。在現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)中，需要進(jìn)展溫度測量和控制的場合越來越多。測溫的方法也是多種多樣的。虛擬儀器的構(gòu)成如圖1所示：圖1 虛擬儀器的構(gòu)成概述1.1 研究背景隨著氣象事業(yè)的逐步開展，氣象要素的數(shù)據(jù)測量也步入自動(dòng)化。傳統(tǒng)的氣象要素測量系統(tǒng)體積龐大，所需要的硬件設(shè)備較多，使用時(shí)受人員、地點(diǎn)、空間等諸多因素的影響較大。而且這類測量系統(tǒng)和傳統(tǒng)儀器一樣，功能、作用都由生產(chǎn)商在生產(chǎn)時(shí)定義好，一旦成型，用戶就無法在使用過程中根據(jù)自身的需要對儀器的功能和作用進(jìn)展重新定義。而如果借助虛擬儀器技術(shù)的易開發(fā)、靈活性強(qiáng)和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，將其和傳

4、統(tǒng)測量系統(tǒng)結(jié)合起來，來完成氣象要素的數(shù)據(jù)采集和處理功能，還可以根據(jù)用戶自身的需要來對系統(tǒng)的功能和作用進(jìn)展自我定義和修改，節(jié)省了大量的人力、物力，使得對于氣象要素的數(shù)據(jù)采集和處理變得更加簡單、方便。糧食在存儲期間，由于環(huán)境、氣候和通風(fēng)條件等因素的變化，糧倉內(nèi)的溫度或濕度會(huì)發(fā)生異常，這極易造成糧食的腐爛或發(fā)生蟲害。同時(shí)糧倉中糧食儲存質(zhì)量還受到糧倉中氣體、微生物以及其他蟲害等因素的影響。為保證糧食倉庫具有一個(gè)正常的溫濕環(huán)境，有必要對倉內(nèi)溫度，包括糧食里面的溫濕度進(jìn)展監(jiān)測，所以設(shè)計(jì)出一個(gè)簡單方便的溫濕度檢測系統(tǒng)具有十分重要的意義。1.2 Labview簡介伴隨著以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)為代表的信息技術(shù)的快速開展

5、，基于計(jì)算機(jī)軟件平臺的測量系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，“軟件就是儀器的思想得到廣泛的認(rèn)同和實(shí)踐。美國國家儀器公司(National Instruments,NI)提供的虛擬儀器程序設(shè)計(jì)語言LabVIEW，已經(jīng)成為開發(fā)測量控制系統(tǒng)的重要工具，在各個(gè)領(lǐng)域得到了普遍的應(yīng)用。虛擬儀器的主要特點(diǎn)有：盡可能采用通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件；可充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的能力，有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能強(qiáng)大的儀器；用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器，并且購置費(fèi)用低、可重復(fù)利用；技術(shù)更新非常快、開發(fā)與維護(hù)費(fèi)用較低、系統(tǒng)開放、方便與外設(shè)、網(wǎng)絡(luò)連接。2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的氣象要素測量系統(tǒng)體積龐大，所

6、需要的硬件設(shè)備較多，使用時(shí)受人員、地點(diǎn)、空間等諸多因素的影響較大。而且這類測量系統(tǒng)和傳統(tǒng)儀器一樣，功能、作用都由生產(chǎn)商在生產(chǎn)時(shí)定義好，一旦成型，用戶就無法在使用過程中根據(jù)自身的需要對儀器的功能和作用進(jìn)展重新定義，另外這類測量系統(tǒng)與其它儀器設(shè)備的連接也十分有限，并且圖形界面較小，人工讀取數(shù)據(jù)信息量很小，數(shù)據(jù)無法編輯、存儲，同時(shí)系統(tǒng)封閉、可擴(kuò)展性差，技術(shù)更新速度慢，開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用較高。本設(shè)計(jì)通過采用隨機(jī)取值模擬溫濕度，用波形顯示器顯示溫度和濕度曲線，實(shí)時(shí)顯示溫度和濕度，當(dāng)溫度到達(dá)上限溫度或者下限溫度時(shí)能報(bào)警。系統(tǒng)自動(dòng)記錄溫濕度數(shù)據(jù)，并且分別輸出成E*cel表格。2.1 系統(tǒng)構(gòu)造框圖圖2 系統(tǒng)構(gòu)造框

7、圖傳感器把被測量的物理量轉(zhuǎn)換為電量；通過FPGA對傳感器轉(zhuǎn)換的電信號進(jìn)展放大、濾波、隔離等預(yù)處理，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C上，由LabVIEW編寫上位機(jī)界面。2.2 系統(tǒng)工作原理 本次設(shè)計(jì)是由一個(gè)隨機(jī)選作為溫度的產(chǎn)生，由波形圖示顯示溫度的變化，收集并統(tǒng)計(jì)溫濕度歷史數(shù)據(jù)，設(shè)定上限下限值，用兩個(gè)比擬器件比擬，超出設(shè)定值時(shí)報(bào)警。2.3 系統(tǒng)單元模塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)前面板主要顯示溫度和濕度的情況。主要由以下：系統(tǒng)開關(guān)及停頓按鈕運(yùn)行程序后，開關(guān)作為使能信號，假設(shè)處于關(guān)閉狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，則不會(huì)有相應(yīng)的數(shù)據(jù)，開關(guān)翻開則會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，系統(tǒng)開場工作。停頓按鈕按下，則系統(tǒng)停頓運(yùn)行。圖3 系統(tǒng)構(gòu)造框開關(guān)停頓按鈕溫度產(chǎn)生和濕

8、度產(chǎn)生開關(guān)翻開后，選擇器選擇隨機(jī)數(shù)信號進(jìn)展傳遞，否則數(shù)值為0。通過加法減法運(yùn)算，產(chǎn)生相應(yīng)的溫濕度數(shù)據(jù)。圖4 溫濕度數(shù)據(jù)產(chǎn)生溫濕度顯示溫度顯示有三個(gè)器件：當(dāng)前溫度、溫度計(jì)、溫度波形圖。濕度顯示有三個(gè)器件：當(dāng)前濕度、濕度表、濕度波形圖。圖5 溫濕度顯示溫度上下限報(bào)警由兩個(gè)比擬器比照當(dāng)前實(shí)際溫度，大于90度或者小于10度報(bào)警。圖6 溫度報(bào)警溫濕度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)建立表格，將溫濕度數(shù)據(jù)收集統(tǒng)計(jì)，然后將溫濕度數(shù)據(jù)分別輸出保存到兩個(gè)E*cel文件中。圖7 溫濕度數(shù)據(jù)收集統(tǒng)計(jì)時(shí)間延遲設(shè)置相應(yīng)的延遲時(shí)間。圖8 時(shí)間延遲2.4 單元模塊的連接圖9 總系統(tǒng)設(shè)計(jì)3 系統(tǒng)前面板介紹及運(yùn)行情況通過前面板，可以很快獲得當(dāng)前溫濕度

9、數(shù)據(jù)，并且系統(tǒng)自動(dòng)記錄歷史數(shù)據(jù)，可以隨時(shí)翻閱。通過波形圖可以很容易打看出溫濕度走勢，方便工作人員觀察操作。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)如下： 圖10 系統(tǒng)前面板4 結(jié)論由于剛剛接觸LabVIEW，并且課程時(shí)間短暫，無法真正的搭建溫濕度檢測系統(tǒng)。溫濕度的信號也只是通過隨機(jī)數(shù)簡單的加減賦值，系統(tǒng)比擬簡陋，對數(shù)據(jù)的處理程度也比擬淺和簡單，調(diào)試和優(yōu)化工作還未做，系統(tǒng)仍需進(jìn)一步的開發(fā)和完善。本次設(shè)計(jì)原方案使用FPGA芯片作為接收處理傳感器的數(shù)據(jù)，進(jìn)展內(nèi)部算法相關(guān)邏輯處理，再上傳到PC機(jī)，通過上位機(jī)LabVIEW搭建的人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)對溫濕度的監(jiān)測。從系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，可以看出各局部均正常運(yùn)行?？偨Y(jié)經(jīng)過為期一周的課

10、程設(shè)計(jì)，自己各方面的能力顯著提高。雖然從未接觸過LabVIEW, 但是通過課程設(shè)計(jì)，走了一整套工程設(shè)計(jì)過程，根本上初級入門了該領(lǐng)域。課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)開展的日新日異，lanview已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活潑的領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握labview的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。回憶起此次課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，確實(shí)，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以穩(wěn)固了以前所學(xué)過的

11、知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)效勞，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的缺乏之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠結(jié)實(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故。 參考文獻(xiàn)1 陳國順，*桐，郭陽寬，王正林.精通LabVIEW程序設(shè)計(jì)(第二版), 2012：7-8.2 楊鳳鳴，基于LabVIEW的溫度檢測系統(tǒng) ，：*理工大學(xué)，2008:2-3.3 董冬，司頡，基于LabVIEW的溫濕度檢測系統(tǒng)，科技論壇，2005.4 黃震宇、溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J*播送電視大學(xué)，2008 5 喬芳, 林小玲