基于LabVIEW的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

ww《農(nóng)業(yè)生物環(huán)境檢測(cè)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(cè)系統(tǒng)專業(yè) 農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化班級(jí) 農(nóng)電1201 學(xué)號(hào) 3120506009 姓名 宗鵬鵬指導(dǎo)教師 景亮、馬長華 起止日期 2016/1/11——2016/1/14江蘇大學(xué)電氣信息工程學(xué)院2015.1目錄引言……………………1概述…………………1研究背景………………1LabVIEW簡介………2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)…………………2TOC\o"1-5"\h\z系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 3系統(tǒng)工作原理 3系統(tǒng)單元模塊設(shè)計(jì) 3單元模塊的連接 5系統(tǒng)前面板介紹及運(yùn)行情況………6結(jié)論………………6總結(jié)…………………7參考文獻(xiàn)…………8引言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)诒O(jiān)控與監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程、居住環(huán)境、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(duì)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)的不斷發(fā)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(tái)上，根據(jù)測(cè)試任務(wù)的需要來定義和設(shè)計(jì)的測(cè)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)。一種基于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)行虛擬儀器的開發(fā)。在現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)中，需要進(jìn)行溫度測(cè)量和控制的場(chǎng)合越來越多。測(cè)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1 概述研究背景隨著氣象事業(yè)的逐步發(fā)展，氣象要素的數(shù)據(jù)測(cè)量也步入自動(dòng)化。傳統(tǒng)的氣象要素測(cè)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(cè)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(duì)儀器的功能和作用進(jìn)行重新定義。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)，將其和傳統(tǒng)測(cè)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(duì)系統(tǒng)的功能和作用進(jìn)行自我定義和修改，節(jié)省了大量的人力、物力，使得對(duì)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(chǔ)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(chǔ)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(duì)倉內(nèi)溫度，包括糧食里面的溫濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，所以設(shè)計(jì)出一個(gè)簡單方便的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)具有十分重要的意義。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)的快速發(fā)展，基于計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)的測(cè)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(NationalInstruments,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(cè)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?？臁㈤_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(cè)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(cè)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(duì)儀器的功能和作用進(jìn)行重新定義，另外這類測(cè)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(chǔ)，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)溫度達(dá)到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Excel表格。圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖“波形顯示,LJ數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、1越限警報(bào)、K /傳感器把被測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換為電量；通過FPGA對(duì)傳感器轉(zhuǎn)換的電信號(hào)進(jìn)行放大、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。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)比較器件比較，超出設(shè)定值時(shí)報(bào)警。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)及停止按鈕運(yùn)行程序后，開關(guān)作為使能信號(hào)，若處于關(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)打開則會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，系統(tǒng)開始工作。停止按鈕按下，則系統(tǒng)停止運(yùn)行。圖3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框開關(guān)停止按鈕溫度產(chǎn)生和濕度產(chǎn)生開關(guān)打開后，選擇器選擇隨機(jī)數(shù)信號(hào)進(jìn)行傳遞，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圖5溫濕度顯示溫度上下限報(bào)警由兩個(gè)比較器對(duì)比當(dāng)前實(shí)際溫度，大于90度或者小于10度報(bào)警。 ，TF ，TFI溫度上限報(bào)善宿］溫度下限報(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)Excel文件中。濕度表格圖7溫濕度數(shù)據(jù)收集統(tǒng)計(jì)溫建相卜Table卜Table濕度表格圖7溫濕度數(shù)據(jù)收集統(tǒng)計(jì)溫建相卜Table卜Table1-Ht-M踴，1-H￡-B[ibc]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)■iG:\iSSSt-H1.vkx>nm任舌-同行溫電上明據(jù)些,…巨］is/圖9總系統(tǒng)設(shè)計(jì)■iG:\iSSSt-H1.vkx>nm任舌-同行溫電上明據(jù)些,…巨］is/T同推警,亙蘭前穌|20叫_|◎停止廣E斗公及程RiH之前引?亙田玲，亙0硼-5S^S,卜回定案去估SignalsFable￥*s甯度表帝SignalsTable3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(shì)，方便工作人員觀察操作。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)如下：O停It1燈門“O停It1燈門“■溫。良投警■溫度H艮投誓蘭苗源啟4LZ5M2016/1/1414:56:56&63652G4-2-016/1/1414!5a：5E40JH22052016/1/1411:59:004SU6H1322016/1/1414：59:0255,6219252016/1/1414:59:0460,5224K2016/1/1414:59:0645,2596642016/1/1414;59;0656,9384702016/1/1414:59:1063,353B491016/1/1414:59:1243.B9489320116/1/1414:59:1146625W722-016/1/1414.：591163B.S1B.O3D20幅/1/1411:59:15574&S332FlotO一六十100二Z016/1/1414：5B：5&300.952043.60'2D16/1/1414:5H:5841.622047M■2016/171414:55:00123.99T3232016/1/1414:59:021193.51&252碣2016/VI414:59:04342.5245332016/1/1414:5生06129.G96&412016/1/1414:59:062g6546992016/1/1414:59:10270.83a490201GM/1414:59:12.工,"89支J12016/1/1414:59:14299用87222D1&/1/1414B型1525.uta.D3D22016/171414:5&:19212.153215ndJ .F4SLA223Pot0SHI2S0-70-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(cè)系統(tǒng)。溫濕度的信號(hào)也只是通過隨機(jī)數(shù)簡單的加減賦值，系統(tǒng)比較簡陋，對(duì)數(shù)據(jù)的處理程度也比較淺和簡略，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)原計(jì)劃使用FPGA芯片作為接收處理傳感器的數(shù)據(jù)，進(jìn)行內(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(duì)溫濕度的監(jiān)測(cè)。從系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，可以看出各部分均正常運(yùn)行?？偨Y(jié)經(jīng)過為期一周的課程設(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)，走了一整套項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程，基本上初級(jí)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(shí),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(duì)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)發(fā)展的日新日異，lanview已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(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?；仡櫰鸫舜握n程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，的確，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)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。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(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)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)服務(wù)，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)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。通過這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過的知識(shí)重新溫故。參考文獻(xiàn)[1]陳國順，張桐，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(cè)系統(tǒng)，：沈陽理工大學(xué)，2008:2-3.[3]董冬，司頡