基于Labview的温湿度监测.doc-资料库

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毕业设计（论文）基于 labview 的粮仓温湿度检测系统院别专业名称班级学号学生姓名指导教师控制工程学院测控技术与仪器 5090914 廖訢凯宋爱娟 2013 年 6 月 13 日

东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第 I 页基于 labview 的温湿度检测系统摘要随着科技的不断发展，测控技术愈加的自动化，智能化，数字化和网络化。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向，美国 NI 公司研制开发的 labview 虚拟仪器具有强大的数据处理能力，拥有良好的人机设计界面，能够充分发挥计算机的功能，可以创造出功能强大的仪器，实现普通仪器所不能实现的功能。随着气象事业的逐步发展，气象要素的数据测量也步入自动化。温度和湿度是两个重要环境参数，直接影响到粮食的储存，因此有必要对其进行时时的检测，本设计借助虚拟仪器技术的易开发、灵活性强和使用方便等优点，将其和传统测量系统结合起来，基于 labview 软件设计出可以采集多路温度和多路湿度信号的温湿度检测系统，具有温湿度数据显示、波形显示、温湿度超限报警等功能，并且操作简单。本系统采用温湿度传感器，将所采集到的温度和湿度，经过变换，转换成电压信号送入数据采集卡中，再通过 RS-485 接入计算机中，在计算机软件的支持下，完成自动采集自动处理等功能。关键词：labview，温湿度，检测

东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第 II 页 the detection system Based on labview of the temperature and humidity Author：Li ao Xinkai Tutor：Song Aijuan Abstract With the continuous development of science and technology, measurement and control technology increasingly automation, intelligent, digital and network. The closely combining of instrument and computer is currently an important direction，The labview which United States NI company research and develop has the powerful data processing ability, have a good man-machine interface design, can give full play to the function of the computer, can create a powerful instrument, realize functions that common instrument can’t. With the gradual development of the meteorological service, meteorological data measurement also into automation. Temperature and humidity are two important environmental parameter, directly affect the food store, Therefore it is necessary to carry out their every test, This design by means of the virtual technology is easy development, flexibility and easy to use, and we combine it and the traditional measurement . Based on labview software designed temperature and humidity detection system With temperature and humidity data display, waveform display, temperature and humidity transfinite alarm, and other functions, which can acquisite multichannel temperature signal and multiple humidity signal and is easy to operate. instrument The system which uses the temperature and humidity sensor, will convert the into a voltage signal and sent it to the data temperature and humidity signal collected acquisition card. Key Words: labview, Temperature and humidity, detection

东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第 1 页目录 1 绪论 ............................................................ 2 2 系统总体方案设计 ................................................... 5 2.1 系统功能 ........................................................ 5 2.2 系统组成框图 ................................................... 6 3 下位机设计 ......................................................... 7 3.1 器件的选择 ....................................................... 7 3.1.1 DS18B20 温度传感器 .......................................... 7 3.1.2. 湿度传感器 HS1101 介绍 ...................................... 14 3.1.3 数据采集卡 .................................................. 15 3.1.4 RS-485 接口 ..................................................20 3.2 设计思路 ....................................................... 23 3.3 调理电路设计 ................................................... 23 4 上位机程序设计 .................................................... 25 4.1 登陆界面 ....................................................... 25 4.2 基于 LABVIEW 的数据采集及存储 ................................... 26 4.3 超限报警 ....................................................... 30 5 程序的调试 ........................................................ 33 5.1 程序的运行 ..................................................... 33 5.2 程序调试技术 ................................................... 33 谢 ............................................ 错误！未定义书签。致参考文献 ............................................................ 36

东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第 2 页 1 绪论 1.1 设计的背景及目的伴随着以计算机和网络为代表的信息技术的快速发展，基于计算机软件平台的测量系统被广泛应用于各行各业中，“软件就是仪器”的思想得到广泛的认同和实践。美国国家仪器公司(National Instruments,NI)提供的虚拟仪器·程序设计语言 LabVIEW，已经成为开发测量控制系统的重要工具，在各个领域得到了普遍的应用【1】。虚拟仪器的主要特点有：尽可能采用通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件；可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能强大的仪器；用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器，并且购置费用低、可重复利用；技术更新非常快、开发与维护费用较低、系统开放、方便与外设、网络连接。随着气象事业的逐步发展，气象要素的数据测量也步入自动化。传统的气象要素测量系统体积庞大，所需要的硬件设备较多，使用时受人员、地点、空间等诸多因素的影响较大。而且这类测量系统和传统仪器一样，功能、作用都由生产商在生产时定义好，一旦成型，用户就无法在使用过程中根据自身的需要对仪器的功能和作用进行重新定义。而如果借助虚拟仪器技术的易开发、灵活性强和使用方便等优点，将其和传统测量系统结合起来，来完成气象要素的数据采集和处理功能，还可以根据用户自身的需要来对系统的功能和作用进行自我定义和修改，节省了大量的人力、物力，使得对于气象要素的数据采集和处理变得更加简单、方便。粮食在存储期间，由于环境、气候和通风条件等因素的变化，粮仓内的温度或湿度会发生异常，这极易造成粮食的腐烂或发生虫害。同时粮仓中粮食储存质量还受到粮仓中气体、微生物以及其他虫害等因素的影响。为保证粮食仓库具有一个正常的温湿环境，有必要对仓内温度，包括粮食里面的温湿度进行监测，所以设计出一个简单方便的温湿度检测系统具有十分重要的意义。 1.2 研究现状 20 世纪 70 年代，因为个人电脑技术的出现，人们开始考虑用电报来处理传统仪器测试的数据，同时 GPIB 技术也发展起来，促进了 IEEE488.2 标准的诞生；20 世纪 80 年代，随着计算机技术进一步发展，计算机主板上有多个扩展槽，，并出现了插在计算机里的数据采集卡，这样的系统已经可以进行一些简单的数据采集工作，将采集到的数

东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第 3 页据直接由计算机软件进行处理，这就是虚拟仪器技术的雏形；20 世纪 90 年代，计算机总线速度进一步提高，PCI 总显得数据传输速率达到了 132Mbps，1996 年底，NI 在 PCI 数据总线的基础上提出了第一代 PXI(PCI eXtensions Instrumentation )系统的技术规范。到 21 世纪初，全球已有超过 25000 用户在使用虚拟仪器技术，其中不乏国际知名的大公司，像 Nokia、Simens、Tektronix 等。在世界财富 500 强中的制造业厂商，95% for 都采用了虚拟仪器技术。虚拟仪器在国内外发展都很快，以美国 NI 公司为代表的很多企业都已已经推出了基于虚拟仪器设计的仪器产品。同时在国内外虚拟仪器都是相关理工科大学生的必须要学习的一门课。近几年来，世界各大虚拟仪器公司开发了很多虚拟仪器开发平台软件，供使用者组建适合自己的虚拟仪器以及测试系统。其中尤其以美国 NI 公司的 LabVIEW 和 Labwindows/CVI 开发最早且最具影响力。LabVIEW 采用的是图形化编程方案，是非常实用的开发软件；Labwindows/CVI 是采用 C 语言进行编程的、在 Windows 环境下的标准 ANSIC 开发软件。除了上述几种软件，还有美国 HP 公司开发的 H-VEE 和 HPTIG 软件，美国 Tektronix 公司开发的 Ez-Test 和 Tek-TNS 软件，以及美国 HEM Data 公司开发的 Sanp-Master 软件，都是国际上公认的非常优秀虚拟仪器开发软件。当今虚拟仪器的系统开发采用的总线包括 GPIB 通用接口总线、传统的 RS-232 串行总线、RS-485 串行总线、VXI 总线，以及 USB 总线等。世界各国的公司，特别是美国的 NI 公司，为了使虚拟仪器能适应各种总线的配置，开发了大量的软件和适应要求的硬件，从而可以使使用者灵活地组建各种各样的不同复杂程度的虚拟仪器自动测控系统。虚拟仪器的开发公司，在测量结果的数据处理、表达模式及其变换方面不断地改革和创新，发布了各种软件，建立了开发工具库和数据处理的高级分析库，进一步扩大了虚拟仪器的功能。随着微型计算机技术的发展，虚拟仪器将逐步取代传统仪器而成为测试仪器的主流。据专家预测，到 2015 年我国有 70%的仪器为虚拟仪器。虚拟仪器将在航天、通信、医疗、电力、石油、铁路等行业普及及应用。 1.3 论文构成及研究内容本文重点介绍了利用 LabVIEW 开发环境设计上位机的检测界面，温湿度传感器通 RS-485 串行总线与采集板卡相连接介入上位机，从而实现对粮仓内温湿度的检测。本

东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第 4 页文主要进行以下几方面的工作： 1、论述了智能温湿度检测系统的课题目的及意义，智能温度检测系统的国内外发展概况及本论文的主要内容。 2、温湿度检测系统的设计思路及方案，对系统软件开发平台进行选择。 3、粮仓温湿度检测系统软件整体设计方案，及上位机和下位机的设计过程。 4、对所做工作进行了总结，对未来的研究作了展望。

东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第 5 页 2 系统总体方案设计本论文设计开发的是基于 LabVIEW 的粮仓温湿度检测系统，根据从总体到局部的设计原则，通过对系统功能的分析，将整个系统分解为实现不同功能的几个部分，然后分别对每个部分进行设计。为了能够实现温湿度检测系统所提出的各项具体的功能，可以将整个系统分解为上位机和下位机两个部分:上位机为装有 LabVIEW2010 软件的 PC 机，下位机为采集卡及外围电路组成的小系统。两个部分是通过 RS-485 串口进行通信的。其中下位机部分主要完成温湿度信号的采集以及温湿度数据的输出;上位机部分完成对硬件的驱动，温湿度数据显示、数据处理与存储，温湿度超限报警及人机交互操作界面的生成。 2.1 系统功能传统的气象要素测量系统体积庞大，所需要的硬件设备较多，使用时受人员、地点、空间等诸多因素的影响较大。而且这类测量系统和传统仪器一样，功能、作用都由生产商在生产时定义好，一旦成型，用户就无法在使用过程中根据自身的需要对仪器的功能和作用进行重新定义，另外这类测量系统与其它仪器设备的连接也十分有限，并且图形界面较小，人工读取数据信息量很小，数据无法编辑、存储，同时系统封闭、可扩展性差，技术更新速度慢，开发和维护费用较高。基于以上传统仪器的缺点，本论文设计了一个基于 LabVIEW 的粮仓温湿度检测系统。此温度检测系统主要实现以下功能： 1、采集卡与 PC 机的串口通信，能及时地将温度数据传给 PC 机，并将在上位机界面行程曲线，直观的表现温湿度变化。 2、检测参数的显示:如测试时间、设定温湿度、当前温湿度等，当温湿度超出某个范围进行报警等。 3、温湿度实时监测曲线显示，而且具有数字显示和波形图显示。 4、测试结果的数据保存：用户可以将采集到的温湿度数据的一部分或者全部保存在

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