【正文】 ....... 16 數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計(jì) ............................................................................................ 17 ii 目 錄 數(shù)據(jù)傳輸 .........................................................................................................18 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì) ......................................................................................................18 傳輸線的屏蔽技術(shù) ..........................................................................................18 控制信號(hào)負(fù)邏輯傳輸 ......................................................................................18 第四章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) ........................................ 19 LabVIEW 簡(jiǎn)介 ......................................................................................................19 系統(tǒng)用戶登陸界面 ................................................................................................20 系統(tǒng)自檢 ...............................................................................................................21 溫度監(jiān)測(cè)軟件的實(shí)現(xiàn) .............................................................................................22 溫度數(shù)據(jù)的處理 ..............................................................................................22 溫度數(shù)據(jù)的顯示與報(bào)警 ...................................................................................24 濕度監(jiān)測(cè)軟件的實(shí)現(xiàn) .............................................................................................25 濕度數(shù)據(jù)的處理 ..............................................................................................25 濕度數(shù)據(jù)的顯示與報(bào)警 ...................................................................................25 數(shù)據(jù)記錄與歷史數(shù)據(jù)回讀 .....................................................................................25 數(shù)據(jù)記錄 .........................................................................................................26 歷史數(shù)據(jù)回讀 .................................................................................................26 第五章 總結(jié)與展望 ............................................ 27 參考文獻(xiàn) ..................................................... 29 第一章 緒 論 第一章 緒 論 館藏室 溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述 我們國家擁有大量的圖書館和博物 館，珍藏著大量?jī)r(jià)值不 菲的書籍、文物 和文獻(xiàn)資料。 摘 要 摘 要 隨著科技的飛速發(fā)展 ， 各行各業(yè)對(duì)溫濕度 測(cè)試與控制 的要求也越來越高。 各企事業(yè)單位也 擁 有自己的重要紙質(zhì)和電子類檔案資料的存放庫房。因此，依托于數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)而發(fā)展的溫濕度傳感器測(cè)量系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)揮著越來越重要的作用。其中計(jì)算機(jī)處于核心地位，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和測(cè)試系統(tǒng)更緊密地結(jié)合成一個(gè)有機(jī)整體，導(dǎo)致儀器的結(jié)構(gòu)、概念和設(shè)計(jì)觀點(diǎn)等也發(fā)生突破性的變化。到 1994年底，虛擬儀器制造廠已達(dá) 95家，共生產(chǎn) 1000多種虛擬儀器產(chǎn)品，銷售額達(dá) ，占整個(gè)儀器銷售額 73億美元的 4%[4]。 虛擬儀器技術(shù)簡(jiǎn)介 虛擬儀器簡(jiǎn)稱 VI， 是具有虛擬面板的 PC 機(jī)儀器，由硬件設(shè)備與接口、 PC 機(jī)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件和虛擬儀器面板組成。 LabVIEW[8]（ Laboratory Virtual Instrument Engineer Workbench，實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工作平臺(tái)）是美國 NI 公司推出的一種基于 G 語言（ Graphics Language，圖形化編程語言）的、具有革命性的、圖形化虛擬儀器開發(fā)環(huán)境，是業(yè)界領(lǐng)先的測(cè)試、測(cè)量和控制系統(tǒng)的開發(fā)工具。 4） 提供大量與外部代碼或軟件進(jìn)行連接的機(jī)制，諸如 DLL（動(dòng)態(tài)鏈接庫），DDE（共享庫）， ActiveX 等。 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(chǎn)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(shí)間 。 分別對(duì)溫度傳感器的選擇及監(jiān)測(cè)電路的設(shè)計(jì)和濕度傳感 器的選擇及監(jiān)測(cè)電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，最后對(duì)數(shù)據(jù)采集 電路 以及系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì) 進(jìn)行了介紹。 第二章 館藏室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 館藏室 溫濕度監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)組成 結(jié)構(gòu) 館藏室溫濕度監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。數(shù)據(jù)記錄通過調(diào)用數(shù)據(jù)記錄子程序?qū)崿F(xiàn)測(cè)得數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄，并將其保存于 Excel表格中。 5） 系統(tǒng)前 面板： 系統(tǒng)操作 前 面板是用戶對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行觀察和 使用的主要窗口，因此設(shè)計(jì)必須直觀簡(jiǎn)便。按下系統(tǒng)運(yùn)行按鈕，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)的連續(xù)監(jiān)測(cè)。對(duì)測(cè)得的溫濕度信息，采用四位數(shù)值顯示和圖標(biāo)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。 3）參考設(shè)備和專用房間的特殊要求。 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％。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(hào)放大、零點(diǎn)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(shù)難度。 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)。 DSl8B20 的信號(hào)方式 DSl8820 采用嚴(yán)格的單總線通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。 DS18B20 測(cè)量溫度 在電路設(shè)計(jì)中選擇 3 腳封裝的 DSl8B20，并采用外加電源的工作方式。 HS1101 濕度傳感器簡(jiǎn)介 HS1101 濕度傳感器等效于一個(gè)電容單元， 其系統(tǒng)參數(shù)特性如下：測(cè)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(fù)時(shí)間 10s(在 100％ RH中存放 150h后 )；濕度遲滯177。本系統(tǒng)采用 555 定時(shí)器搭建頻率發(fā)生電路。因此，對(duì)數(shù)字信號(hào)的輸入／輸出過程必須 采取可靠的抗干擾措施。 LabVIEW 集成了與滿足 GPIB、 VXI、 RS232 和 RS485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。使用它進(jìn)行原理研究、設(shè)計(jì)、測(cè)試并實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)時(shí)，可以大大提高工作效率。前面板通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)，通過鼠標(biāo) 控制按鈕，可在計(jì)算機(jī)屏幕上觀看結(jié)果。功能模板包含一些基本的功能函數(shù)，也包含一些已設(shè)置好的子儀器，這些子儀器能實(shí)現(xiàn)一些基本的信號(hào)處理功能，具有普遍性。 系統(tǒng)自檢 為了確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及系統(tǒng)的正常工作，在系統(tǒng)運(yùn)行之前先進(jìn)行自檢操作。故而必須先根據(jù) MF52 溫度 電阻擬合公式，將電壓值還原為溫度值，再進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算處理。 基于相融矩陣的多傳感器失效數(shù)據(jù)剔除：三個(gè)溫度傳感器測(cè)量館藏室同一區(qū)域溫度時(shí)，設(shè)第 i個(gè)傳感器和第 j個(gè)傳感器所測(cè)得的數(shù)據(jù)為 、 ,計(jì)算相融距離測(cè)度 。 顯示界面如圖 所示。 數(shù)據(jù)記錄 與歷史數(shù)據(jù)回讀 數(shù)據(jù)的記錄與歷史數(shù)據(jù)的回讀是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須具備的基本功能，采用文件的形式記錄與回放監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以滿足大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)所的需要，具有方便靈活與成本低26 溫濕度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 廉的特點(diǎn)。因此 設(shè)計(jì)嘗試使用虛擬儀器新技術(shù)來實(shí)現(xiàn)便捷高效的館藏室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)。并通過硬件調(diào)理電路的設(shè)計(jì)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了外圍電路與 PC 機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，解決了軟件與硬件結(jié)合的問題。 文章 的創(chuàng)新點(diǎn)：館藏室 溫濕度測(cè)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用將大大克服了傳統(tǒng)的 監(jiān)控28 溫濕度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、軟件編程麻煩等缺點(diǎn)。 然而，本文只是初 步的設(shè)計(jì)了館藏室溫濕度的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并進(jìn)行了簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)仿真，研究還不全面，還有很多值得探討的問題，具體來講還有以下工作可以做： 1） 在自動(dòng)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，通過使用 PID 控制方法或溫濕度解耦控制方法等，實(shí)現(xiàn)館藏室溫濕度的自我調(diào)節(jié)控制。這是本次設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處。介紹了虛擬儀器技術(shù)工作原理及特點(diǎn)。 數(shù)據(jù)記錄 系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用 Excel表格的文件格式進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄