基于_labview的温湿度测控系统设计_毕业设计(编辑修改稿)

基于_labview的温湿度测控系统设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

警，数据记录以及历史数据回读等功能。 克服了传统监测方法硬件结构与软件编程复杂、可扩展性能不强和显示方式单一的问题，提高了测量数据的稳定性和精确度，为虚拟仪器在日常生活中的应用开辟了一条新思路。 论文整体结构 首章主要介绍了论文的背景 以及论文中所涉及到的相关技术的发展现状，梳理论文脉络。 尾章则为 论文的总结和展望，总结涵盖了对整个研究工作进 行的归纳和综合，以及论文尚存在的问题和进一步开展研究的见解与建议。 全 文主要章节的主要内容如下： 第二章 从总 体上介绍温湿度测控系统的结构组成，以及整个系统的工作原理，使读者对本设计 先 有一个宏观上的认识。 第三章的主要内容 为 系统硬件部分的设计。 分别对温度传感器的选择及监测电路的设计和湿度传感 器的选择及监测电路的设计进行了介绍，最后对数据采集 电路 以及系统抗干扰设计 进行了介绍。 第四章 是 设计的重点， 主要内容 为系统软件部分的设计。 首先对软件开发的开发环境 LabVIEW 软件进行了介绍，然后介绍了系统的用户登录、自检、温湿度数据的监测、处理、显示以及报警、数据记录与 历史数据 回读等 功能 的设计思路。 6 温湿度测控系统的设计与实现 第二章 馆藏室 温湿度监测系统的 总体 设计 随着科技的发展，传统的人工监测温湿度的方法 因其低效率低精度已不能再满足人们的需求，而 简单 基于单片机的温湿度监测系统又存在着软硬件结构复杂、可扩展性不强等弊端。 故而，设计提出基于虚拟仪器的馆藏室温湿度监测系统的开发来解决这些问题。 馆藏室温湿度监测系统工作原理 馆藏室温湿度监测系统以虚拟仪器技术为主要技术支持，利用 PC机软件和外围硬件电路的相互结合来实现环境温湿度监测报警等功能。 系统工作原理框图如图。 传感器调理电路环境温湿度信号数据操作P C机数据采集系统处 理电压信号显 示记 录报 警回 读 图 系统工作原理 系统工作流程如下：传感器测量被测信号，将其转换为电量信号；信号处理电路将传感器输出信号进行整形、转换、滤波处理，变成标准信号； I／ O接口设备完成输入信 号的采集；通过设备驱动程序，计算机可处理的数字信号进入计算机：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 馆藏室温湿度监测系统结构图 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： 8 温湿度测控系统的设计与实现 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10 温湿度测控系统的设计与实现 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。 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 DSl8B2012 温湿度测控系统的设计与实现 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。 DS18B20 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。