【正文】 子就是所謂智能化 的儀器。 利用 LabVIEW，可產(chǎn)生獨 立運行的 可執(zhí)行文件 ，它是一個真正的 32 位 /64 位 編譯器 。使用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是 流程圖 或 框圖 。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用 TCP/IP、 ActiveX 等軟件標(biāo)準(zhǔn)的 函數(shù)。目前使用較多的是 IEEE488 或 GPIB 協(xié)議。 并且LABVIEW 具有如下特點； 盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是 軟件 。用戶界面在 LabVIEW 中被稱為前面板。 LabVIEW（ Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖標(biāo)代替文本 創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言。 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 9 LABVIEW 簡介 LabVIEW 是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器（ NI）公司研制開發(fā)的，類似于C和 BASIC 開發(fā)環(huán)境，但是 LabVIEW 與其他計算機(jī)語言的顯著區(qū)別是：其他計算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而 LabVIEW 使用的是圖形化編輯語言 G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。 儀器驅(qū)動程序是完成對 某一特定儀器的控制與通信的軟件程序，也即模塊的驅(qū)動軟件，他的設(shè)計必須符合 VPP 的 2 個規(guī)范，即 《儀器驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)和模型》和 《儀器驅(qū)動程序設(shè)計規(guī)范》。 軟件的開發(fā)與設(shè) 計包括 3部分： VXI 總線接口軟件、儀器驅(qū)動軟件和應(yīng)用軟件 （軟面板）。消息基器件與寄存器基器件不同，他在高層次上用 ASCII 字符進(jìn)行通信，與這種器件十分相似是獨立 HPIB 儀器。寄存器基器件的通信情況極像 VME 總線器件 ， 是在低層用二進(jìn)制信息編制程序。 VXI 有 4種器件：寄存器基器件、消息基器件、存儲器器件和擴(kuò)展器件。專用接口是針對特定用途儀器需要的設(shè)計，也包括一些現(xiàn)場總線接口和各類傳感器接口。通用模塊包括：信號調(diào)理和高速數(shù)據(jù)采集；信號輸出與控制；數(shù)據(jù)實時處理。推薦選用 VXI 總線。使用計算機(jī)的多媒體處理能力可以使儀器操作變得更加直觀、簡便、易于理解，測量結(jié)果可以直接進(jìn)入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。 復(fù)用性強(qiáng)，系統(tǒng)費用低應(yīng)用虛擬儀器思想，用相同的基本硬件可構(gòu)造多種不同功能的測試分析儀器，如同一個高速數(shù)字采樣器 ，可設(shè)計出數(shù)字示波器、邏輯分析儀、計數(shù)器等多種儀器。 LabVIEW 是圖形化開發(fā)環(huán)境 ,它具有功能強(qiáng)大、編程效率高、界面友好、參數(shù)修改方便等優(yōu)點 ,同時它在功能完整性和應(yīng)用靈活性上也不遜于任何高級語言 VI 技術(shù)也表明目前測試儀器領(lǐng)域的發(fā)展方向， LabVIEW 是一種功能強(qiáng)大的虛擬儀器開發(fā)平臺。這種靈活性在由供應(yīng)商定義，功能固定 、 獨立的傳統(tǒng)儀器上是很難達(dá)到的。這樣就會準(zhǔn)確的確定實際溫度值。本系統(tǒng)有溫度傳感器， 數(shù)據(jù)采集卡 ，和計算機(jī)組成。 四、集成。得益于 NI 軟件的靈活性 ，只需更新計算機(jī)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(jìn)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。 并且虛擬儀器具有以下優(yōu)點； 一、性能高?，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。成為農(nóng)民增收的主要手段。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。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(dá)到一定溫度條件下其它相關(guān)環(huán)境因素的配合。 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)境自動控制的計算機(jī)軟件系統(tǒng)。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(jī)自動控制技術(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，這是利用計算機(jī)控制溫室環(huán)境因素的方法。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，對溫室內(nèi)光照、溫度、水、氣、肥等諸多因子進(jìn)行自動調(diào)控。 研究 背景 我國人多，人均占有耕地面積少。 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。 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。 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(jìn)行機(jī)械化。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(jìn)行復(fù)雜的分析。 三、開發(fā)時間少。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。計算機(jī)主要是進(jìn)行編程，對溫度進(jìn)行顯示、報警和控制等；溫度傳感器是對大棚內(nèi)溫度進(jìn)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(jī)；其原理圖如圖 。 需要對 LabVIEW 進(jìn)行學(xué)習(xí)，然后 設(shè)計系統(tǒng)的前面板，對溫度傳感器進(jìn)行選擇。常用的數(shù)字萬用表，示波器，信號發(fā)生器，數(shù)據(jù)記錄儀，以及溫度和壓力監(jiān)控儀器就是這種傳統(tǒng)儀器的代表。 虛擬儀器特點 與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有高效、開放、易用靈活、功能強(qiáng)大、性價比高、可操作性好等明顯優(yōu)點，具體表現(xiàn)為： 智能化程度高，處理能力強(qiáng) 。這樣形成的測試儀器系統(tǒng)功能更靈活、更高效、更開放、系統(tǒng)費用更低。測量完后還可打印、顯示所 需的報表或曲線，這些都使得儀器的可操作性大大提高而且易用、靈活。因為他具有通用性強(qiáng)、可擴(kuò)充性好、傳輸速率高、抗干擾能力強(qiáng)以及良好的開放性能等優(yōu)點，因此自 1987 被首次推出后迅速得到各大儀器生產(chǎn)廠家的認(rèn)可，目前 VXI 模塊化儀器被認(rèn)為是虛擬儀器的最理想平臺，是儀器硬件的發(fā)展方向。這3部分概括了數(shù)字化儀器的基本組成。系統(tǒng)的主要硬件包括控制器、主機(jī)箱和儀器模塊。存儲器器件不過是專用寄存器基器件，用來保存和傳輸大量數(shù)據(jù)。他的明顯優(yōu)點在于速度寄存器基器件完全是在直接硬件控制這一層次上進(jìn)行通信的。消息基器件用一組意義 明 確的 “ 字串行協(xié)議 ” 相互進(jìn)行通信，這種異步協(xié)議定義了在器件之間傳送命令和數(shù)據(jù)所需的掛鉤要求。 “ 軟面板 ” 設(shè)計就是設(shè)計具有可變性、多層性、自助性、人性化的面板，這個面板應(yīng)不僅同傳統(tǒng)儀器面板一樣具有顯示器、 LED、指針式表頭、旋鈕、滑動條、開關(guān)按鈕、報警裝置等功能部件，而且應(yīng)還具有多個連貫操作面板、在線幫助功能等 。 的安裝 Labview 如何安裝是我們先要解決的問題，下面是我安裝的截圖，這樣可以系統(tǒng)的反應(yīng)出我們的安裝過程。 與 C 和 BASIC 一樣， LabVIEW 也 是通用的編程系統(tǒng)，有一個完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫。傳統(tǒng)文本編程語言根據(jù)語句和指令的先后順序決定程序執(zhí)行順序，而 LabVIEW 則采用數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流向決定了 VI及函數(shù)的執(zhí)行順序。使用圖標(biāo)和連線，可以通過編程對前面板上的對象進(jìn)行控制。 可充分發(fā)揮計算機(jī)的能力，有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強(qiáng)的儀器。未來的儀器也應(yīng)當(dāng)是網(wǎng)絡(luò)化的。這是一個功能強(qiáng)大且靈活 的軟件。它盡可能利用了技術(shù)人員、 科學(xué)家 、 工程師 所熟悉的術(shù)語、圖標(biāo)和概念，因此，基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 10 LabVIEW 是一個面向最終用戶的工具。像許多重要的軟件一樣， LabVIEW 提供了 Windows、 UNIX、 Linux、 Macintosh的多種版本。隨著計算機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強(qiáng)大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含 嵌入式 系統(tǒng)的儀器。 虛擬儀器 實際上是一個按照儀器需求組織的 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 。 PC 機(jī)出現(xiàn)以后，儀器級的計算機(jī)化成為可能，甚至在 Microsof t 公司的 Windows 誕生之前， NI 公司已經(jīng)在 Macintosh 計算機(jī)上推出了 以前的版本。 普通的 PC 有一些不可避免的弱點。這些卡插入標(biāo)準(zhǔn)的 VXI 機(jī)箱，再與 計算機(jī)相連，就組成了一個測試系統(tǒng)。經(jīng)過多年的發(fā)展， LABVIEW 在測試測量領(lǐng)域獲得了廣基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 11 泛的承認(rèn)。有時甚至于只需簡單地調(diào)用幾個工具包中的函數(shù)，就可以組成一個完整的測試測量應(yīng)用程序。使用 LabVIEW 可以非常方便的編制各種 控制程序。 兒童教育：由于圖形外觀漂亮且容易吸引兒童的注意力，同時圖形比文本更容易被兒童接受和理解，所以 LabVIEW 非常受少年兒童的歡迎。除了應(yīng)用于玩具， LabVIEW 還有專門用于中小學(xué)生教學(xué)使用的版本。 LabVIEW 具有良好的平臺一致性。 首先我們先選好被測地點，然后再進(jìn)行測溫。儀器 硬件，溫度傳感器，插入式數(shù)據(jù)采集卡 DAQ，信號調(diào)理器等，通用總線用來把獨立的儀器連接到計算機(jī)上，目前較為常用的儀器系統(tǒng)是數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)， GPIB 儀器控制系統(tǒng)， VXI 儀器系統(tǒng)以及三者之間的任意結(jié)合。消息基接口的作用是通過總線傳送命令，從而控制儀器硬件的操作。整個控制在傳感器將被測信號轉(zhuǎn)換為電信號 數(shù)據(jù)采集卡采集模擬信號 ,轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號 設(shè)備驅(qū)動程序?qū)?shù)字信號讀入計算機(jī) 在開發(fā)平臺上設(shè)計信號測量流程和面板 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 14 虛擬儀器軟面板上進(jìn)行操作，通過消息基接口將命令寫在這部分的控制寄存器中，從而設(shè)置計數(shù)器的初值以及采樣的通道總數(shù)。 （ 5） 采樣方式控制 總結(jié)各種自動測試系統(tǒng)的采樣方式不外乎軟件觸發(fā)采樣和硬件觸發(fā)采樣。其中溫度傳感器選用DS18B20 智能溫度傳感器，作用是采集大棚內(nèi)的溫度，并進(jìn)行判斷。封裝后的 DS18B20 可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機(jī)房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 15 (3)支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián) 8 個， 實現(xiàn)多點測溫，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定。 (3)汽車空調(diào)、冰箱、冷柜、以及中低溫干燥箱等。 測量溫度范圍為 55℃ 至 +125℃ 。 溫度傳感器可編程的分辨率為 9~12 位 溫度轉(zhuǎn)換為 12位數(shù)字格式最大值為 750毫秒 用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置 應(yīng)用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費電子產(chǎn)品溫度計，或任何熱敏感系統(tǒng) 描述該 DS18B20 的數(shù)字溫度計提供 9 至 12 位（可編程設(shè)備溫度讀數(shù) )。這使得溫度傳感器放置在許多不同的地方。該裝置信號線高的時候，內(nèi)部電容器 儲存能量通由 1 線通信線路給片子供電，而且在低電平期間為片子供電直至下一個高電平的到來重新充電。這些指令操作作用在沒有一個器件的 64 位光刻 ROM序列號，可以在掛在一線上多個器件選定某一個器件，同時，總線也可以知道總線上掛有有多少，什么樣的設(shè)備。溫度報警觸發(fā)器 TH和 TL都有一字節(jié) EEPROM 的數(shù)據(jù)。通過緩存器讀寄存器。光刻 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的。 DS18B20 測溫原理如圖 3所示。計數(shù)器 1 對 低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法 計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0時，溫度寄存器的值將加 1，計數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器 1重 新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器 2 計數(shù)到 0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即 為所測溫度。當(dāng)單總線上所掛 DS1820 超過8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點在進(jìn)行多點測溫系統(tǒng)設(shè)計時 要加以注意。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。 測溫電纜線建議采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接 VCC 和地線，屏蔽層在源端單點接地。它在測溫精度、轉(zhuǎn)換時間、傳輸距離、分辨率等方面較 DS1820 有了很大的改進(jìn)，給用戶帶來了更方便和更令人滿意的效果。 DS18B20 的性能特點 ； 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 18 （ 1）、 DS18B20 的供電電壓范圍為 。當(dāng)電源電壓的極性反接時，能保護(hù) DS18B20 不會因發(fā)熱而燒毀。 （ 6）、內(nèi)含 64 位激光修正的只讀存儲 ROM，扣除 8 位產(chǎn)品系列號和 8 位循環(huán)冗余校驗碼（ CRC）之后，產(chǎn)品序號占 48 位。 （ 8）、支持多點組 網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn) 多點溫度 。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計算機(jī)或者其他專用測試平臺的測量軟硬件產(chǎn)品來實現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)采集卡的分類 ； 基于 PC 總線的板卡種類很多，其分類方法也有很多種。 還有其它一些專用 I/O板卡，如智能