(毕业论文)基于_labview的温湿度测控系统设计

(毕业论文)基于_labview的温湿度测控系统设计内容摘要：

算机：数据操作和显示部分在 LabVIEW平台进行，首先设计虚拟仪器前面板，形成具有不同仪器功能的应用程序，然后调用信号处理子模板，按照一定的功能控制算法实现数据的数字滤波、数据融合等处理，并通过图形化的编程方式编写程序实现数据显示、数据记录、系统报警、系统自检以及历史数据回读等功能，从而达到监测库房温湿度的目的。 第二章 馆藏室温湿度监测系统的总体设计 馆藏室温湿度监测系统组成结构 馆藏室温湿度监测系统由硬件和软件两大部分组成。 硬件部分主要由 PC机、数据采集电路、信号调理电路和温湿度传感器等组成，用于实现 环境温湿度信息的采集并转化为计算机能处理的电信号；软件部分以 LabVIEW为开发平台，通过编程实现数据采集、处理、显示、记录等主要功能。 馆藏室温湿度监测系统总体结构图如图。 图 1） 外围电路： 外围电路主要由传感器电路、信号调理电路和数据采集系统组成，用于完成外界温湿度信息的采集和转化为 PC机能接受的电信号。 2）计算机 I/O接口： 计算机 I/O接口为计算机与外部电路的连接提供硬件支持。 外围电路采集到的环境信号经 I/O接口送入计算机中进行数据处理，在 LabVIEW平台上，经数据处理子程序处理的信号以及温湿度控制子程序产生的控制信号也通过计算机 I/O接口送至外围电路中。 3）系统控制： 第二章 馆藏室温湿度监测系统的总体设计 系统控制部分主要实现在 LabVIEW软件平台上，进行数据的采集，数据的处理，以及数据的记录、越限报警和历史数据回读等功能。 数据处理子程序采用了数字滤波和数据融合的方法来达到剔除错误数据，减小测量误差的目的。 数据记录通过调用数据记录子程序实现测得数据的自动记录，并将其保存于 Excel表格中。 在本模块中，设计了系统报警功能，包括温湿度的上下限报警，可以根据需要人工设定温湿度的上下限，在超越 限制后，报警灯点亮。 历史数据回读子程序实现了历史数据的回读显示，将记录的数据以波形的形式在历史数据回读窗口显示出来，便于用户更直观的观察环境的温湿度变化。 4）系统自检： 系统自检部分包括系统硬件自检和系统软件自检。 因为本设计采用多传感器多点测量的方法实现数据采集，难免有的传感器会产生故障而得到坏值。 系统硬件自检主要实现对这些坏值的检测，当发现传感器故障时，相应的故障报警指示灯将会点亮。 系统软件自检则主要用于对软件程序的检查，启动软件自检后，将由系统产生一些信号值作为外界采集获得的温湿度信号，通过与理想的数 据处理结果的比照来达到系统软件自检的目的。 当产生处理错误时，相应的故障指示灯也将点亮。 5）系统前面板： 系统操作前面板是用户对系统进行观察和使用的主要窗口，因此设计必须直观简便。 设计采用了数值显示、图表显示、温度计显示等多种显示方式，直观快捷地将环境温湿度状况展示了出来，而且界面布局人性化，温湿度设定、系统自检、数据记录等操作按钮便于使用，充分满足了用户的应用要求。 馆藏室温湿度监测系统系统参数 馆藏室温湿度监测系统的参数设定极其重要，设计根据《档案馆温湿度系统管理规定》确定了监测系统的一些重要参数。 1）温度测量范围及准确度： 10℃ ～ 60℃ 准确度 177。 ℃ 25℃ ～ 10℃ 准确度 177。 ℃ 2）湿度测量范围及准确度： 第二章 馆藏室温湿度监测系统的总体设计 范围： 0%RH～ 100%RH 准确度：177。 5%RH 3）使用环境温度湿度范围： 25℃ ～ 60℃ ； 0%RH～ 100%RH 4）显示方式： 温度：四位数值显示、波形显示湿度：四位数值显示、波形显示 5）报警方式： 指示灯报警 馆藏室温湿度监测系统功能特点 馆藏室温湿度监测系统可实现自动监测、自动记录、自动保存、自动报警、对监测的数据实现了自动上传、多形式查询、数据回放等功 能。 1）自动监测功能：系统设计有自动监测功能。 按下系统运行按钮，系统将自动进行环境温湿度数据的连续监测。 相比于传统的人工监测温湿度方式，本设计的自动监测功能大大节省了人力，提高了监测的准确度。 2）自动记录功能：系统设计有自动数据记录的功能。 按下系统操作主面板的数据记录按钮，可以启动数据记录子程序。 系统将自动的将实时监测到的温湿度信息记录在名为“温湿度测量数据表”的 Excel 表格中，便于用户调用查看。 3）自动报警功能：系统允许用户在主面板对馆藏室温湿度的上下限进行相应的设置。 当实际测得的温湿度值超越相应 的上限或者下限时，系统自动启动报警装置，相应的报警指示灯将会点亮。 4）多形式显示功能：系统设计采用的多形式显示功能。 对测得的温湿度信息，采用四位数值显示和图标波形显示的方式来展现给用户，直观便捷，让用户能更好的了解环境状况。 5）数据回放功能：为了用户能对记录的数据有一个更好地了解，系统设计了数据回放功能。 按下系统操作主面板的历史数据回读按钮，即可启动数据回放功能。 系统将把记录在“温湿度测量数据表”中的历史温湿度数据以波形的形式进行回放，便于用户对馆藏室温湿度状况进行分析。 除了以上各大功能，系统还具有控 制可靠；界面更加人性化，便于使用；所有 第二章 馆藏室温湿度监测系统的总体设计 操作均通过键盘和鼠标实现；温湿度测控曲线实时显示；高精确度、高稳定性；节约成本，提高效率等特点。 第三章 系统硬件的设计 第三章 系统硬件的设计 馆藏室温湿度要求 系统根据《档案馆温湿度管理暂行规定》的要求，进行馆藏室温湿度要求的设定。 一、温湿度参数制定原则： 1）有利于档案制成材料的保存。 2）尽可能限制档案霉腐菌的生长繁殖。 3）参考设备和专用房间的特殊要求。 4）考虑国民经济条件的可行性。 5）根据我国地理位置和气候条件。 二、参考依据： 1）现行测定纸张物理强度的标准温度为 20177。 2℃ ；相对湿度为 50%～ 60%。 2）参考了有关档案制成材料测定的标准温度。 如：双面复写纸标准 (GB 2801— 81)中规定复写次数，正反色差测定的打印温度为 25177。 1℃ ；又如：蓝黑墨水标准 (QB 551— 81)中贮存温度为 2～ 37℃。 三、馆藏室要求： 馆藏室参考 面积： 2 000 m2；参考高度： 6 m；温度要求： t30℃ ；湿度要求：RH65％。 昼夜温湿度波动幅度：温度177。 5℃ ，湿度177。 5%。 为了达到以上温湿度参数的控制要求，需选择相应的硬件。 硬件电路设计 硬件电路设计主要考虑温湿度传感器的 选择，数据采集电路的设计，信号调理电路的设计，数据传输电路的设计以及系统的抗干扰设计。 第三章 系统硬件的设计 温度监测电路的设计 考虑到馆藏室空间较大，为了保证测得数据的准确性，系统采用多点测量的方法对馆藏室温度进行监测。 本设计采用 Dallas公司 1Wire系列数字传感器 DSl8B20测温。 采用数字温度传感器的好处是与 CPU接口方便，可不必过多考虑前向通道中诸如信号放大、零点漂移、传感器供电和干扰等因素，可以在满足系统要求的前提下最大限度的减少系统开发成本和技术难度。 数字式温度传感器简介 DSl8B20 的总体特点 DSl8B20 具有节省 I／ 0 口线资源，结构简单，成本低廉，便于总线扩展和维护等诸多优点。 其提供 9~12 位精度的温度测量；电源供电范围是 ~；温度测量范围 55℃ ~+125℃ ，在 10℃ ~+85℃ 范围内，温度迟滞177。 ℃；增量值最小可为 0． 0625℃。 将测量温度转换为 12bit 的数字量最长需750ms； DSl8B20 可采用信号线寄生供电，无需外部供电；每个 DSl8820 有唯一的64bit 序列码，即多个 DSl8820 可在一条单总线上工作。 硬件配置 DSl8B20 的单总线 端口为漏极开路，其内部等效电路如图所示。 单总线需接一个 的外部上拉电阻，因此 DSl8B20 的闲置状态为高电平。 如果总线保持低电平的时间超过 480 以上的，总线上所有的器件将复位。 命令序列 步骤一、初始化；步骤二、 ROM 命令跟随着需要交换的数据；步骤三、功能命令跟随着需要交换的数据。 访问 DSl8820 必须严格遵守这一命令序列。 初始化： DSl8B20 所有的数据交换都由一个初始化序列开始，由主机发出的复 第三章 系统硬件的设计 位脉冲和 DSl8B20 发出的应答脉冲构成。 当 DSl8B20 发出应答脉冲时 ，即已处在总线上并且准备工作。 ROM 命令： ROM 命令通过器件的 64bit ROM 码使主机指定某一特定器件 (如有多个器件挂在总线上 )与之进行通信。 DSl8B20 的 ROM 如表所示，每个 ROM 命令都是 8 bit 长。 功能命令：主机通过功能命令对 DSl8820 进行读／写 Scratchpad 存储器，或者启动温度转换。 DSl8B20 的功能命令如表所示。 DSl8B20 的信号方式 DSl8820 采用严格的单总线通信协议，以保证数据的完整性。 该协议定义了几种信号类型：复位脉冲、应答脉冲、写 0、写 读 0 和读 1。 除 应答脉冲外，所有这些信号都由主机发出同步信号。 总线上传输的所有数据和命令都是以字节的低位在前。 初始化波形如图所示。 第三章 系统硬件的设计 在写时隙期间，主机向 DSl8B20 写入数据；而。