毕业论文--基于labview的库房温湿度监测系统的设计

毕业论文--基于labview的库房温湿度监测系统的设计内容摘要：

9]，单总线独特而其经济的特点，使用户可以轻松的组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。 新一代的DS18B20 体积更小，更经济、更灵活，而其由于芯片输出的是数字信号，省去外部 A/D 转换，简化硬件电路。 其特性如下： （ 1）独特的单线接口方式，只需一个接口引脚即可通信； （ 2）每一个 DS18B20 都有一个唯一的 64位 ROM 序列码； （ 3）在使用中不需要任何外围元件； （ 4）可使用数据线供电，电压范围： +～ +； （ 5）测温范围： — 55℃～ +125℃ ,在 — 10℃～ +85℃范围内精度为177。 ，分辨率 ℃。 等效的华氏温度范围 — 67℉～ +257℉； （ 6）通过编程可实现 9~12 位的数字读书方式。 （ 7）告警搜索命令可识别和定位那些超过报警限制的 DS18B20； （ 8）支持多点组网功能 ，多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上，实现多点测温。 电源接反不会烧毁，但不能工作。 其引脚说明如下表 41 所示。 表 41引脚说明 引脚 8脚SOIC 引脚PR35 符号 说明 5 1 GND 地 4 2 DQ 单线运用的数据输入 /输出引脚：漏极开路见“寄生电源”一节。 3 3 Vdd 可选 Vdd引脚。 有关连接的细节见“寄生电源”一节。 湿度传感器 HS1101 介绍 [5] 湿度传感器 HS1101/HS1100 基于独特工艺设计的电容元件，这些相对湿度传感器可以大批量生产。 可以应用于办 公自动化，车厢内空气质量控制，家电，工业控制系统等。 在需要湿度补偿的场合他也可以得到很大的应用。 其 特点：全互换性在标准环境下不需校正 长时间饱和下快速脱湿 可以自动化焊接，包括波峰焊或水浸 高可靠性与长时间稳定性 专利的固态聚合物结构 可用于线性电压或频率输出回炉 最大参数值（ Ta=25℃ 除非特别标定） 工作温度 Ta 40～ 100 ℃ 储存温度 Tstg 40～ 125℃ 其系统参数特性如下：测量范围是 3~99%RH，电源电压 DC 5V（ max7V），等效电容 175~185PF（ %RH， 10KHz），恢复时间 10s，湿度迟滞177。 %RH，稳定期 ，响应时间 10s（ 33%— 76%HR，流速 1m/Sec），线性度177。 1%RH。 HS1101 为 电容传 感器 ，在电路构成中等效于一个 电容器 件 ，其 电容 量随着所测空气湿度的增大而增大。 将电容的变化量准确地转变为计算机易于接受的信号，常用两种方法：一是将该 湿敏电容 置于运放与阻容组成的桥式振荡电路中，所 产生的正弦波电压信号经整流、直流放大、再 A/D 转换为数字信号；另一种是将该湿敏电容置于 555 振荡电路中，将电容值的变化转为与之呈反比的电压频率信号。 湿度与频率的典型值如表 42所示。 表 42 湿度与频率的典型值 湿度（ %RH） 频率（ Hz） 湿度（ %RH） 频率（ Hz） 0 7351 60 6600 10 7224 70 6468 20 7100 80 6330 30 6976 90 6186 40 6853 100 6033 50 6728 液晶 1602A 介绍 [11] 43所示。 表 43 主要参数 显示容量 16X2字符 芯片工作电压 工作电流 （ ） 模块最佳工作电压 字符尺寸 （ WXH） mm 44所示。 表 44 接口信号 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 1 VSS 电源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 电源正极 10 D3 Data I/O 3 VL 液晶显示偏压信号 11 D4 Data I/O 4 RS 数据 /命令选择端（ H/L) 12 D5 Data I/O 5 R/W 读 /写选择端（ H/L） 13 D6 Data I/O 6 E 使能信号 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正极 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源负极 ： （ 1） 显示模式设置如下表 45所示。 表 45 显示设置 指令码 功能 0 0 1 1 1 0 0 0 设置 16 2显示， 5 7点阵， 8位数据接口 0 0 0 0 0 D C B D=1 开显示； D=0 关显示 C=1 显示光标； C=0 不显示光标 B=1 光标闪烁； B=0 光标不显示 0 0 0 0 0 1 N S N=1 当读或写一个字符后地址指针加一，且光标加一 N=0 当读或写一个字符后地址指针减一，且光标减一 S=1 当写一个字符，整屏显示左移（ N=1）或右移（ N=0），以得到光标不移动而屏幕移动的效果。 S=0 当写一个字符，整屏显示不移动 （ 2） 数据 控制区内部设有一个数据 地址指针，用户可以通过它们来访问内部的全部的 80字节 RAM 其数据指针的设置如下表 46 所示。 表 46指令设置 指令码 功能 80H+地址码（ 027H， 40H67H） 设置数据地址指针 01H 显示清屏： 2所有显示清零 02H 显示回车： 硬件电路设计 温度采样原理及电路 利用 DS18B20 温度传感器进行温度采样． [11]它用单总线协议和单片机实现通讯．单总线协议是采用单根信号线，既可传输时钟，又能传数据，而且数据传输是双向 的，因而这种单总线技术具有线路简单 ． 温度采样电路如下图 42所示。 图 42 温度采集电路 湿度采集原理及电路 原理分析： 电源电压工作范围是 UCC=+～ +12V。 利用一片 CMOS 定时器TLC555。 配上 HSll01 和电阻 R R4构成单稳态电路，将相对湿度值变化转换成频率信号输出。 输出频率范围是 73516033Hz，所对应的相对湿度为 0～ 100％。 当 RH=55％时 ， f=6660Hz。 输出的频率信 号可送至数字频率计或检测系统，经整理后送显示。 R3 为输出端的限流电阻，起保护作用。 通电后 ,电源沿着Uc→R4→R2→C 对 HS1101 充电。 经过 t1 时间后湿敏电容的压降 Uc 就被充电到TLC55 的高触发电平 (Uh=)，使内部比较器翻转， OUT的输出变成低电平。 然后 C 开始放电，放电回路为 C→R2→D→ 内部放电管 脚。 经过 t2 时间后， Uc降到低触发电平 (Ul=)，内部比较器再次翻转，使 OUT 端的输出变成高电平。 这样周而复始的进行充、放电，形成了振荡。 湿度采集电路如下图 43所示。 图 43湿度采集电路 单片机与 PC 的串行通信电路 G1DA2V3D S 1 8 B 2 0V C C 1R4DS 串行通讯是数据通讯的主要方式之一。 由于其联线少、成本低、有多种可供选择的传送速率，并遵循统一的标准而得到广泛的应用。 目前利用单片机开发的各种监控设备大多都需要与 PC机进行数据通讯。 PC机中一般都有现成的 1～ 2个标准 RS232C串行口，利用这些串行口， PC机可以与单片机进行数据通讯，通讯距离可达 15m左右。 STC89S52单片机内提供了一个全双工的串行口， RXD， 送端 TXD。 但是，由于单 片机的串行口不是标准的 RS232C接口，它接收发送的电平是 TTL电平。 TTL电平的逻辑“ 1”和逻辑“ 0”分别是 ，而串行通讯接口 RS232C采用负逻辑，即逻辑“ 1”为－ 5～－ 15V，逻辑“ 0”为 5～ 15V，二者的电气规范不一致，因此要完成单片机与 PC机的数据通讯，必须对单片机输出的 TTL电平进行电平转换。 本系统选用 MAX232AESE芯片完成电平间的转换。 利用RS232接口中的 RD、 TD、 GND（信号地）三线来完成双工通信。 MAX232AESE是 MAXIM公司生产的低功耗、单电源（ +5V）的双 RS232C发送器与接收器 [12]。 MAX232芯片内部有一个电源电压变换器，可以把输入的 +5V电源变换成 RS232C输出电平所需177。 10V电压，所以采用此芯片接口的串行通信系统只要单一的 +5V电源。 外围需接 4个 F/25V电解电容，供内部电压变换之需。 MAX232AESE芯片引脚 T1IN、 T2IN、 R1OUT、 R2OUT接 TTL电平，引脚 T1OUT、 T2OUT，R1IN、 R2IN为 EIA电平。 MAX232的接口电路如图 44所示。 +C10 . 1 u F+C3 0 . 1 u F+C20 . 1 u F+C50 . 1 u F+ C40 . 1 u FV C C162738495R 2 I N8R 1 I N13T 2 O U T7T 1 O U T14C A P 2 5C A P 2 +4C A 6G N D15R 2 O U T9R 1 O U T10T 2 I N12T 1 I N11C A P 1 3C A P 1 +1C A P +2V C C16M A X 2 3 2S E R 1S E R 2162738495 图 44 MAX232接口电路 第 五 章 下位机设计 温度传感器 DS18B20 程序设计 DS18B20 是在一根 I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。 DS18B20 有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。 该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。 所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。 而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。 数据和命令的传输都是低位在先。 其设计流程图如图51 所示： 图 51 DS18B20工作时序流程图 液晶 1602A子程序设计 1602A 的设计主要是首先对其自身初始化设置，主要包括显示模式设置、显示开 /关及光标设置、读写数据设置，设置完以后， 1602A 可以正常的工作，然后将给出要显示数据的指定的地址，给出地址以后，在送要显示的数据， 1602A的读写时序也要严格的遵守，否则 1602A 不会工作正常。 有以上的分析可得程序读写时序流程图如 图 52所示： 测 温 开 始复 位D S 1 8 B 2 0跳 过 R O M 命令转 换 完毕。 发 匹 配 R O M命 令读 温 度 值复 位D S 1 8 B 2 0送 单 片 机YN 开 始初 始 化读 状 态写 命 令读 数 据写 数 据数 据 显 示 图 52 读写时序流程图 上、下位机数据通信子程序设计 上位机和下位机的通讯主要通过 RS232，来进行通讯的，在本次的设计里，由于要单片机向上位机发送数据，因此要设计发送数据子程序，因此要设置串口的工作方式，这次设计采用了串口工作方式 1，由于串口工作方式 1的波特率是由定时器控制的，因此还要有定时器程序。