【正文】 目 錄 第 1 章 緒論 ...................................................................................................................... 1 研究背景 ..................................................................................................................... 1 設(shè)計簡介 ..................................................................................................................... 2 第 2 章 LABVIEW 虛擬儀器簡介 .................................................................................. 4 虛擬儀器概念 .............................................................................................................. 4 虛擬儀器特點 .............................................................................................................. 4 虛擬儀器構(gòu)成 .............................................................................................................. 5 的安裝 ..................................................................................................... 6 LABVIEW 簡介 ........................................................................................................... 9 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè) 計 ................................................................................................. 12 硬件流程設(shè)計 ............................................................................................................ 12 硬件電路設(shè)計 ............................................................................................................ 12 硬件功能分析 ............................................................................................................ 13 硬件組成部分 ............................................................................................................ 14 溫度傳感器 ........................................................................................................... 14 數(shù)據(jù)采集卡 ........................................................................................................... 23 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ................................................................................................. 26 軟件溫度實時模塊 ..................................................................................................... 26 軟件時間顯示模塊 ..................................................................................................... 27 軟件溫度顯示模塊 ..................................................................................................... 28 軟件溫度管理模塊 ..................................................................................................... 29 軟件溫度控制模塊 ..................................................................................................... 30 軟件溫度監(jiān)控系統(tǒng)總設(shè)計 ........................................................................................... 31 軟件傳感器狀態(tài) ......................................................................................................... 33 總 結(jié) .................................................................................................................................. 34 結(jié) 束 語 ........................................................................................................................... 35 參 考 文 獻 .................................................................................................................... 36 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 1 第 1 章 緒論 農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，特別是溫室大棚、無土栽培、節(jié)水灌溉、工廠化養(yǎng)殖等技術(shù)在生產(chǎn)上得到前所未有的發(fā)展，對智能化溫室控制系統(tǒng)的需求日漸迫切。智能化溫室系統(tǒng)是集農(nóng)業(yè)科技上的高、精、尖技術(shù)和計算機自動控制技術(shù)于一體的先進的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的物質(zhì)基礎(chǔ)。 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展， 20 世紀(jì) 80年代采取多因素綜合控制方法，這是利用計算機控制溫室環(huán)境因素的方法。此方法是將各種作物在不同生長發(fā)育階段需要的適宜環(huán)境條件要求輸入計算機程序，當(dāng)某一環(huán)境因素發(fā)生改變時，其余因素自動做出相應(yīng)修正或調(diào)整。一般以光照條件為始變因素，溫度、濕度和二氧化碳濃度為隨變因素，使這 4 個主要環(huán)境因素隨時處于最佳配合狀態(tài)。 20 世紀(jì) 90年代，在多因子環(huán)境控制中，采用了模糊控制、多變量控制等先進技術(shù) ，并采用這些先進技術(shù)開發(fā)環(huán)境自動控制的計算機軟件系統(tǒng)。目前日本、荷蘭、以色列、美國等發(fā)達國家可以根據(jù)作物的要求和特點，對溫室內(nèi)光照、溫度、水、氣、肥等諸多因子進行自動調(diào)控。美 國和荷蘭還利用溫差管理技術(shù)，對果蔬等產(chǎn)品的開花和成熟期進行控制，以滿足生產(chǎn)和市場的需求。 我們這里研究的是對于生態(tài)環(huán)境因素采用單因子控制。主要是對溫度控制，在控制溫度時，控制的只是溫度的改變，而不影響其他因素，要改變其他因素，則要實施另外的控制過程，才能達到一定溫度條件下其它相關(guān)環(huán)境因素的配合。 研究 背景 我國人多，人均占有耕地面積少。因此，要改變這種局面，只靠增加耕地面積是不可能的，要用新的方法來提高單位畝產(chǎn)量，溫室大棚技術(shù)就是其中的一個好的方法。利用溫室大棚可以解決我國人們對蔬菜等農(nóng)作物的需求，特 別是在北方 地區(qū) ，由于冬季寒冷，農(nóng)作物無法生長，在冬天土地得不到利用。采用溫室大棚可以很好地解決這個問題，并且可以讓土地得到充分的利用。 溫室大棚就是建立一個模擬適合生物生長的氣候條件，創(chuàng)造一個人工氣象環(huán)境，來消除溫度對生物生長的限制。而且，溫室大棚能克服環(huán)境對生物生長的限制，能使不同的農(nóng)作物在不適合生長的季節(jié)產(chǎn)出，使季節(jié)對農(nóng)作物的生長影響不大，部分或完全擺脫了農(nóng)作物對自然條件的依賴。由于溫室大棚能帶來可觀的經(jīng)濟效益，溫室大棚技術(shù)越來越普及。成為農(nóng)民增收的主要手段。 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 2 設(shè)計簡介 隨著大棚技術(shù)的普及，溫室大 棚數(shù)量不斷增多，溫室大棚的溫度控制成為一個難題。傳統(tǒng)的溫度控制是在溫室大棚內(nèi)部懸掛溫度計，通過讀取溫度值來知道大棚內(nèi)的實際溫度，然后根據(jù)現(xiàn)有溫度與額定溫度進行比較，看溫度是否過高或過低，如果過高，就對大棚進行降溫處理，如果過低，就對大棚進行升溫。這些操作都是在人工情況下進行的，這些都浪費了大量的人力物力，對于大棚數(shù)量很多來說，是面臨的一個難題。現(xiàn)在，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷提高，農(nóng)產(chǎn)品在大棚中培育的品種越來越多，對于數(shù)量較多的大棚，傳統(tǒng)的溫度控制措施就顯現(xiàn)出很大的局限性。 不解決這些問題只會讓勞動人民更加的辛苦 ，所以我們要研究自動控制，擺脫簡單的勞動力，一切進行機械化。讓人們有更多的時間享受生活。 虛擬儀器技術(shù)越來越完善，所以，選用虛擬儀器來改善大棚的溫度控制系統(tǒng)。 并且虛擬儀器具有以下優(yōu)點； 一、性能高。虛擬儀器技術(shù)是在 PC 技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以完全繼承了以現(xiàn)成即用的 PC 技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點，包括功能卓越的處理器和文件I/O，使用戶在數(shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤的同時，就能實時進行復(fù)雜的分析。此外，不斷發(fā)展的因特網(wǎng)和越來越快的計算機網(wǎng)絡(luò)使得虛擬儀器技術(shù)展現(xiàn)其更強大的優(yōu)勢。 二、擴展性強。得益于 NI 軟件的靈活性 ，只需更新計算機或測量硬件就能以最少的硬件投資和極少的甚至無需軟件上的升級即可改進用戶的整個系統(tǒng)，在利用最新科技的時候，用戶還可以把他們集成到現(xiàn)有的測量設(shè)備，最終以較少的成本加快產(chǎn)品上市時間。 三、開發(fā)時間少。在驅(qū)動和應(yīng)用兩個層面上， NI 高效的軟件構(gòu)架能與計算機、儀器儀表和通信方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起。 NI 設(shè)計這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時還提供了靈活性和強大的功能，使用戶輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護和修改高性能、低成本的測量和控制解決方案。 四、集成。虛擬儀器技術(shù)從本質(zhì)上說是一個集成的軟硬 件概念，隨著產(chǎn)品的功能上不斷趨于復(fù)雜，工程師們通常需要集成多個測量設(shè)備來滿足完整的測試需求，而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費大量的時間， NI的虛擬儀器軟件平臺為所有的 I/O設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口，幫助用戶輕松地將多個測量設(shè)備集成到單個系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復(fù)雜性。 本系統(tǒng) 能夠?qū)Υ笈飪?nèi)的溫度進行采集，然后再進行比較，通過比較對大棚內(nèi)的溫度是否超過溫度限制進行分析，如果超過溫度限制，溫度報警系統(tǒng)將進行報警，來通知管理人員大棚內(nèi)的溫度超過限制，可以及時地調(diào)整控制溫室大棚的溫度，從而有利于農(nóng)作物的生長，提高產(chǎn)量。 還要 進行 LabVIEW 虛擬儀器編程，通過對前面板的設(shè)基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 3 置來顯示溫室大棚內(nèi)的溫度，并進行報警，進而對大棚內(nèi)溫度進行控制。本系統(tǒng)有溫度傳感器， 數(shù)據(jù)采集卡 ，和計算機組成。計算機主要是進行編程，對溫度進行顯示、報警和控制等；溫度傳感器是對大棚內(nèi)溫度進行測量，顯示； 數(shù)據(jù)采集卡是 讀 取 溫度傳感器的溫度值，并 且 溫度值通過 數(shù)據(jù)采集卡 送入計算機；其原理圖如圖 。 圖 溫室大棚溫度控制系統(tǒng) 三個溫度傳感器和數(shù)據(jù)采集卡的原因；由于溫室大棚面 積比較大，安裝一個溫度傳感器是無法準(zhǔn)確的反應(yīng)大棚內(nèi)的實際溫度，存在局限性。所以我們要在不同的位置等分安裝三個溫度傳感器，并且還對應(yīng)著三個數(shù)據(jù)采集卡。這樣就會準(zhǔn)確的確定實際溫度值。 需要對 LabVIEW 進行學(xué)習(xí)，然后 設(shè)計系統(tǒng)的前面板，對溫度傳感器進行選擇。 大棚內(nèi)安裝三個溫度傳感器采集溫度 三個溫度傳感器將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號 三個溫度傳感器連接三個數(shù)據(jù)采集