【正文】 目 錄 第 1 章 緒論 ...................................................................................................................... 1 研究背景 ..................................................................................................................... 1 設(shè)計(jì)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(diǎn) .............................................................................................................. 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(jì) ................................................................................................. 12 硬件流程設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 12 硬件電路設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 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(jì) ................................................................................................. 26 軟件溫度實(shí)時(shí)模塊 ..................................................................................................... 26 軟件時(shí)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(jì) ........................................................................................... 31 軟件傳感器狀態(tài) ......................................................................................................... 33 總 結(jié) .................................................................................................................................. 34 結(jié) 束 語 ........................................................................................................................... 35 參 考 文 獻(xiàn) .................................................................................................................... 36 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測(cè)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(duì)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(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)于一體的先進(jìn)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)程序，當(dāng)某一環(huán)境因素發(fā)生改變時(shí)，其余因素自動(dòng)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(gè)主要環(huán)境因素隨時(shí)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(jìn)技術(shù) ，并采用這些先進(jìn)技術(shù)開發(fā)環(huán)境自動(dòng)控制的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。目前日本、荷蘭、以色列、美國等發(fā)達(dá)國家可以根據(jù)作物的要求和特點(diǎn)，對(duì)溫室內(nèi)光照、溫度、水、氣、肥等諸多因子進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控。美 國和荷蘭還利用溫差管理技術(shù)，對(duì)果蔬等產(chǎn)品的開花和成熟期進(jìn)行控制，以滿足生產(chǎn)和市場(chǎng)的需求。 我們這里研究的是對(duì)于生態(tài)環(huán)境因素采用單因子控制。主要是對(duì)溫度控制，在控制溫度時(shí)，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(shí)施另外的控制過程，才能達(dá)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(gè)好的方法。利用溫室大棚可以解決我國人們對(duì)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(gè)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(gè)模擬適合生物生長的氣候條件，創(chuàng)造一個(gè)人工氣象環(huán)境，來消除溫度對(duì)生物生長的限制。而且，溫室大棚能克服環(huán)境對(duì)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(duì)農(nóng)作物的生長影響不大，部分或完全擺脫了農(nóng)作物對(duì)自然條件的依賴。由于溫室大棚能帶來可觀的經(jīng)濟(jì)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(cè)系統(tǒng) 2 設(shè)計(jì)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(gè)難題。傳統(tǒng)的溫度控制是在溫室大棚內(nèi)部懸掛溫度計(jì)，通過讀取溫度值來知道大棚內(nèi)的實(shí)際溫度，然后根據(jù)現(xiàn)有溫度與額定溫度進(jìn)行比較，看溫度是否過高或過低，如果過高，就對(duì)大棚進(jìn)行降溫處理，如果過低，就對(duì)大棚進(jìn)行升溫。這些操作都是在人工情況下進(jìn)行的，這些都浪費(fèi)了大量的人力物力，對(duì)于大棚數(shù)量很多來說，是面臨的一個(gè)難題?，F(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(duì)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(huì)讓勞動(dòng)人民更加的辛苦 ，所以我們要研究自動(dòng)控制，擺脫簡單的勞動(dòng)力，一切進(jìn)行機(jī)械化。讓人們有更多的時(shí)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(diǎn)； 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(diǎn)，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(shí)，就能實(shí)時(shí)進(jìn)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使得虛擬儀器技術(shù)展現(xiàn)其更強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。 二、擴(kuò)展性強(qiáng)。得益于 NI 軟件的靈活性 ，只需更新計(jì)算機(jī)或測(cè)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(jí)即可改進(jìn)用戶的整個(gè)系統(tǒng)，在利用最新科技的時(shí)候，用戶還可以把他們集成到現(xiàn)有的測(cè)量設(shè)備，最終以較少的成本加快產(chǎn)品上市時(shí)間。 三、開發(fā)時(shí)間少。在驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用兩個(gè)層面上， NI 高效的軟件構(gòu)架能與計(jì)算機(jī)、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(jì)這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時(shí)還提供了靈活性和強(qiáng)大的功能，使用戶輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護(hù)和修改高性能、低成本的測(cè)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(gè)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(gè)測(cè)量設(shè)備來滿足完整的測(cè)試需求，而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費(fèi)大量的時(shí)間， NI的虛擬儀器軟件平臺(tái)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(gè)測(cè)量設(shè)備集成到單個(gè)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(jìn)行采集，然后再進(jìn)行比較，通過比較對(duì)大棚內(nèi)的溫度是否超過溫度限制進(jìn)行分析，如果超過溫度限制，溫度報(bào)警系統(tǒng)將進(jìn)行報(bào)警，來通知管理人員大棚內(nèi)的溫度超過限制，可以及時(shí)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(jìn)行 LabVIEW 虛擬儀器編程，通過對(duì)前面板的設(shè)基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 3 置來顯示溫室大棚內(nèi)的溫度，并進(jìn)行報(bào)警，進(jìn)而對(duì)大棚內(nèi)溫度進(jìn)行控制。本系統(tǒng)有溫度傳感器， 數(shù)據(jù)采集卡 ，和計(jì)算機(jī)組成。計(jì)算機(jī)主要是進(jìn)行編程，對(duì)溫度進(jìn)行顯示、報(bào)警和控制等；溫度傳感器是對(duì)大棚內(nèi)溫度進(jìn)行測(cè)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(jì)算機(jī)；其原理圖如圖 。 圖 溫室大棚溫度控制系統(tǒng) 三個(gè)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(gè)溫度傳感器是無法準(zhǔn)確的反應(yīng)大棚內(nèi)的實(shí)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(gè)溫度傳感器，并且還對(duì)應(yīng)著三個(gè)數(shù)據(jù)采集卡。這樣就會(huì)準(zhǔn)確的確定實(shí)際溫度值。 需要對(duì) LabVIEW 進(jìn)行學(xué)習(xí)，然后 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的前面板，對(duì)溫度傳感器進(jìn)行選擇。 大棚內(nèi)安裝三個(gè)溫度傳感器采集溫度 三個(gè)溫度傳感器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào) 三個(gè)溫度傳感器連接三個(gè)數(shù)據(jù)采集