【正文】 或增減儀器的功能，真正體現(xiàn)了“軟件就是儀器”這一新概念。 4）提供大量與外部代碼或軟件進行連接的機制，諸如 DLL（動態(tài)鏈接庫）， DDE（共享庫）， ActiveX 等?！败浖褪莾x器”反映了虛擬儀器技術的本質特征。 第一章緒論 因此，用戶可根據(jù)自己的需要，選用不 同廠家的產品，使儀器系統(tǒng)的開發(fā)更為靈活，效率更高，縮短了系統(tǒng)組建時間。 論文整體結構 首章主要介紹了論文的背景以及論文中所涉及到的相關技術的發(fā)展現(xiàn)狀，梳理論文脈絡。分別對溫度傳感器的選擇及監(jiān)測電路的設計 和濕度傳感器的選擇及監(jiān)測電路的設計進行了介紹，最后對數(shù)據(jù)采集電路以及系統(tǒng)抗干擾設計進行了介紹。故而，設計提出基于虛擬儀器的館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)來解決這些問題。 第二章 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的總體設計 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)組成結構 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。 2）計算機 I/O接口： 計算機 I/O接口為計算機與外部電路的連接提供硬件支持。數(shù)據(jù)記錄通過調用數(shù)據(jù)記錄子程序實現(xiàn)測得數(shù)據(jù)的自動記錄，并將其保存于 Excel表格中。因為本設計采用多傳感器多點測量的方法實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，難免有的傳感器會產生故障而得到壞值。 5）系統(tǒng)前面板： 系統(tǒng)操作前面板是用戶對系統(tǒng)進行觀察和使用的主要窗口，因此設計必須直觀簡便。 ℃ 25℃ ～ 10℃ 準確度 177。按下系統(tǒng)運行按鈕，系統(tǒng)將自動進行環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)的連續(xù)監(jiān)測。系統(tǒng)將自動的將實時監(jiān)測到的溫濕度信息記錄在名為“溫濕度測量數(shù)據(jù)表”的 Excel 表格中，便于用戶調用查看。對測得的溫濕度信息，采用四位數(shù)值顯示和圖標波形顯示的方式來展現(xiàn)給用戶，直觀便捷，讓用戶能更好的了解環(huán)境狀況。 除了以上各大功能，系統(tǒng)還具有控 制可靠；界面更加人性化，便于使用；所有 第二章 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的總體設計 操作均通過鍵盤和鼠標實現(xiàn)；溫濕度測控曲線實時顯示；高精確度、高穩(wěn)定性；節(jié)約成本，提高效率等特點。 3）參考設備和專用房間的特殊要求。 2℃ ；相對濕度為 50%～ 60%。 三、館藏室要求： 館藏室參考 面積： 2 000 m2；參考高度： 6 m；溫度要求： t30℃ ；濕度要求：RH65％。 為了達到以上溫濕度參數(shù)的控制要求，需選擇相應的硬件。采用數(shù)字溫度傳感器的好處是與 CPU接口方便，可不必過多考慮前向通道中諸如信號放大、零點漂移、傳感器供電和干擾等因素，可以在滿足系統(tǒng)要求的前提下最大限度的減少系統(tǒng)開發(fā)成本和技術難度。將測量溫度轉換為 12bit 的數(shù)字量最長需750ms； DSl8B20 可采用信號線寄生供電，無需外部供電；每個 DSl8820 有唯一的64bit 序列碼，即多個 DSl8820 可在一條單總線上工作。 命令序列 步驟一、初始化；步驟二、 ROM 命令跟隨著需要交換的數(shù)據(jù)；步驟三、功能命令跟隨著需要交換的數(shù)據(jù)。 ROM 命令： ROM 命令通過器件的 64bit ROM 碼使主機指定某一特定器件 (如有多個器件掛在總線上 )與之進行通信。 DSl8B20 的信號方式 DSl8820 采用嚴格的單總線通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。 初始化波形如圖所示。 DS18B20 測量溫度 在電路設計中選擇 3 腳封裝的 DSl8B20，并采用外加電源的工作方式。溫度數(shù)據(jù)是以帶符號位的 16bit 補碼存儲在溫度寄存器中。 HS1101 濕度傳感器簡介 HS1101 濕 度傳感器等效于一個電容單元，其系統(tǒng)參數(shù)特性如下：測量范圍為3～ 99％ RH；電源電壓 DC 5V(max 7V)；等效電容 175～ 185pE(54． 4％ RH， 10KHz)；恢復時間 10s(在 100％ RH 中存放 150h 后 )；濕度遲滯177。濕度 /電容轉換曲線如圖所示。 濕度測量的原理框圖如圖所示。 而系統(tǒng)為溫濕度測量，對系統(tǒng)的測控頻率要求不高，因此系統(tǒng)采用 AT90S8515單片機接收溫、濕度數(shù)據(jù)，并由 RS232 口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C。 傳輸線的屏蔽技術 在使用串口進行數(shù)據(jù)傳輸時，使用屏蔽電纜線。 第四章 系統(tǒng)軟件的設計 第四章 系統(tǒng)軟件的設計 系統(tǒng)軟件部分是設計的重點和創(chuàng)新點，該部分主要利用以 PC 機為平臺的LabVIEW 圖形化程序設計語言進行程序設計及儀器用戶操作面板的設計，實現(xiàn)系統(tǒng)的登陸，數(shù)據(jù)的采集、處理以及數(shù)據(jù)的顯示、記錄和躍限報警等功能。它還內置了便于應用 TCP/IP、 ActiveX等軟件標準的庫函數(shù)。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。 利用 LabVIEW，可產生獨立運行的可執(zhí)行文件，它是一個真正的 32 位編譯器。 LabVIEW 程序設計在前面板開發(fā)窗口和流程圖編輯窗口中完成。前面板主要完成顯示和控制功能。 LabVIEW 提供了 3 個模板來編輯虛擬儀器：工具模板（ Tools Palettes）、控制模板（ Controls Palettes）和功能模 板（ Functions Palettes）?？刂颇０?、功能模板都有預留端，用戶可將自己制作的子儀器圖標放入其中，便于以后調用。 圖 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)登錄界面 系統(tǒng)用戶注冊程序框圖如圖 所示。在軟件報警程序中加入自檢程序，由軟件生成激勵信號，驅動自檢程序，進行軟件自檢，當自檢出系統(tǒng)故障時，進行報警。 溫度監(jiān)測軟件的實現(xiàn) 系統(tǒng)溫度監(jiān)測軟件部分包括系統(tǒng)溫度數(shù)據(jù)的采集、溫度數(shù)據(jù)的處理和溫度數(shù)據(jù)的顯示三個主要部分。又因設計為多點溫度測量，故需使用多個溫度傳感器進行監(jiān)測。 （ 3）多傳感器溫度數(shù)據(jù)融合 [13] 數(shù)據(jù)融合指模仿人腦的數(shù)據(jù)綜合處理能力，利用計算機技術對按時序獲得的多傳 感器觀測信息在一定的準則下予以分析和綜合，以完成所需要的決策和估計而進行的信息處理過程。 )2( ijiij QTTerfd ?? （ 42） 式中 erf為誤差函數(shù)， 為 的均方差。 多傳感器數(shù)據(jù)融合 [12]：使用 Bayes估計計算最佳融合數(shù)據(jù) T， ??????? Lk okoOLk kkQTQTT12221211 （ 45） 其中， L為有效傳感 器數(shù)量， 為第 K個傳感器的觀測值， 為第 K個傳感器的測量值的標準偏差， 為第 L個傳感器觀測值的均值， 為第 L個傳感器測量值的標準偏差。 第四章 系統(tǒng)軟件的設計 圖 溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)顯示界面 濕度監(jiān)測 軟件的實現(xiàn) 與系統(tǒng)溫度監(jiān)測類似，系統(tǒng)濕度監(jiān)測部分也包括濕度數(shù)據(jù)的采集，濕度數(shù)據(jù)的處理和濕度數(shù)據(jù)的顯示三個主要部分。 （ 2） 數(shù)字濾波 濕度數(shù)據(jù)的數(shù)字濾波目的和原理與溫度數(shù)據(jù)一致，這里不再贅述。 LabVIEW 支持多種數(shù)據(jù)格式的文件，用于測試數(shù)據(jù)的記錄與歷史數(shù)據(jù)的回讀。用戶可以通過按下系統(tǒng)操作主面板的“歷史數(shù)據(jù)回讀”按鈕來啟動歷史數(shù)據(jù)回讀操作。 本文主要有以下幾個內容： 1）第一章講述了當前溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及存在的問題。通過 Multisim 軟件和 MATLAB 軟件實現(xiàn)了電路的仿真模擬，確定了電路各元件參數(shù)。 4）第四章著重介紹了 LabVIEW 軟件，以及在這一開發(fā)環(huán)境下，進行的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的設計。 由此可見，系統(tǒng)實現(xiàn)了自動監(jiān)測館藏室溫濕度并自動記錄數(shù)據(jù)和報警的功能，系統(tǒng)的開發(fā)達到了對博物館或圖書 館的溫濕度進行監(jiān)測的目的，實現(xiàn)了用一臺計算機和一個數(shù)據(jù)采集卡對一個博物館或圖書館的多個館藏室溫濕度的監(jiān)測，并將虛擬儀器技術引入了監(jiān)測系統(tǒng)中。并且節(jié)約了人力，提高了效率。LabVIEW 虛擬儀器設計技術 [M].北京航空航天大學出版社 .2020 年 8 月 . [13]張麗娜 .基于 LabVIEW 的溫濕度測控系統(tǒng)設計 [D]:碩士學位論文 .內蒙古：內蒙古大學 .2020 [14]王小燕，陳國凡 .多傳感器數(shù)據(jù)融合算法的 LabVIEW 實現(xiàn) [J].微計算機信息， 2020,26（ 121） . [19]顏圓圓 ,張宏群 .基于 LabVIEW 的溫濕度測量系統(tǒng) [J].現(xiàn)代電子技術 ,2020,32(1). [20]邵曉娟 .基于 LabVIEW 的檔案庫房溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設計 [J].陜西科技大學學報 ,2020,30(1). [21]孫二敬 .基于 LabVIEW 的多傳感器信息采集平臺 [D]：碩士學位論文 .北京：北京交通大學 .2020 年 12 月 . 。 2）通過編程實現(xiàn)報警情況的記錄以及報表的打印等功能。一個中等規(guī)模的博物館或圖書館溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)采用虛擬儀器開發(fā)與采用單片機開發(fā)相比可節(jié)約成本 3 萬元左右，體現(xiàn)了較好的經(jīng) 第五章 總結與展望 濟效益。實現(xiàn)了用戶登錄、系統(tǒng)自檢、溫濕度數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)多樣化顯示、系統(tǒng)自動報警、數(shù)據(jù)記錄及歷史數(shù)據(jù)回放等功能。學習了 NI 公司的 NI myDAQ 數(shù)據(jù)采集 設備的使用。 2）第二章在宏觀角度介紹了館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的組成結構、工作原理和參數(shù)設置要求。而以單片機為核心開發(fā)的館藏室溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)又存在著硬件結構與軟件編程都很復雜、可擴展性能不強和顯示方式單一等問題，并且成本高昂。通過按下系統(tǒng)操作主面板上的“數(shù)據(jù)記錄”按鈕來啟動數(shù)據(jù)記錄操作，將測得的環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)存入 Excel表格中。在環(huán)境濕度超越所設定的濕度范圍時，在圖 顯示面板中會產生報警顯示，提醒用