【正文】 由此可 見， 系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)監(jiān)測(cè)館藏室溫濕度并自動(dòng)記錄數(shù)據(jù) 和報(bào)警的功能，系統(tǒng)的開發(fā)達(dá)到了對(duì)博物館或圖書館的溫濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)的目的，實(shí)現(xiàn)了用一臺(tái)計(jì)算機(jī)和一個(gè)數(shù)據(jù)采集卡對(duì)一個(gè)博物館或圖書館的多個(gè)館藏室溫濕度的監(jiān)測(cè)，并將虛擬儀器技術(shù)引入了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。 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(dòng)歷史數(shù)據(jù)回讀操作。 多傳感器數(shù)據(jù)融合 [12]：使用 Bayes估計(jì)計(jì)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(gè)傳感器的觀測(cè)值， 為第 K個(gè)傳感器的測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差， 為第 L個(gè)傳感器觀測(cè)值的均值， 為第 L個(gè)傳感器測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差 。 溫度監(jiān)測(cè)軟件 的實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng) 溫度監(jiān)測(cè)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(gè)主要部分。 LabVIEW 提供了 3 個(gè)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）。使用這種語言編程時(shí)，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖。 而系統(tǒng)為溫濕度測(cè)量，對(duì)系統(tǒng)的測(cè)控頻率要求不高，因此系統(tǒng)采用 AT90S8515單片機(jī)接收溫、濕度數(shù)據(jù)，并由 RS232 口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。處理器發(fā)出讀溫度命令，在讀時(shí)隙讀出系統(tǒng)溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量。 DSl8B20 的 ROM 如表所示，每個(gè) ROM 命 第三章 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 令都是 8 bit 長(zhǎng)。 硬件電路設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì)主要考慮溫濕度傳感器的選擇，數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計(jì)，信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)傳輸電路的設(shè)計(jì) 以及系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì) 。 第三章 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 第三章 系 統(tǒng)硬件的 設(shè)計(jì) 館藏室溫濕度要求 系統(tǒng) 根據(jù)《檔案館溫濕度管理暫行規(guī)定》的要求 ，進(jìn)行館藏室溫濕度要求的設(shè)定。℃ 2） 濕度測(cè)量范圍及準(zhǔn)確度： 第二章 館藏室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 范圍 ： 0%RH～ 100%RH 準(zhǔn)確度 ： 177。外圍電路采集到的環(huán)境信號(hào)經(jīng) I/O接口送入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在 LabVIEW平臺(tái)上，經(jīng)數(shù)據(jù)處理子程序處理的信號(hào)以及溫濕度控制子程序產(chǎn)生的控制信號(hào)也通過計(jì)算機(jī) I/O接口送至外圍電路中。尾章則為 論文的總結(jié)和展望，總結(jié)涵蓋了對(duì)整個(gè)研究工作進(jìn) 行的歸納和綜合，以及論文尚存在的問題和進(jìn)一步開展研究的見解與建議。 作為虛擬儀器的開發(fā)軟件， LabVIEW 的特點(diǎn)如下： 1） 具有圖形化的編程方式，設(shè)計(jì)者無需編寫任何文本格式的代碼，是真正的4 溫濕度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 工程師語言。但經(jīng)過多年研究，我國(guó)已經(jīng)在虛擬儀器開發(fā)方面形成了自己的特色 [6]。 隨著科技的進(jìn)步，傳統(tǒng)的溫濕度測(cè)試技術(shù)在穩(wěn)定性、精度等方面已經(jīng)無法滿足2 溫濕度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 市場(chǎng)的需求，因此，基于虛擬儀器的新型溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的探究顯得尤為重要。 從而實(shí)現(xiàn)了基于虛擬 儀器技術(shù)的環(huán)境度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 傳統(tǒng)的 監(jiān)控方式是 利用人工記錄溫濕度計(jì)的數(shù)值，一天兩次， 不能實(shí)現(xiàn) 24小時(shí)監(jiān)視，從而不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。 虛擬儀器技術(shù)的興起與發(fā)展 現(xiàn)代儀器儀表技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和多種基礎(chǔ)學(xué)科緊密結(jié)合的產(chǎn)物。設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件是直接控制各種可控制硬件接口的驅(qū)動(dòng)程序。 在測(cè)試和測(cè)量方面， LabVIEW 已經(jīng)變成一種工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)工具；在過程控制和工廠自動(dòng)化應(yīng)用方面， LabVIEW 非常適用于過程監(jiān)測(cè)和控制；在研究和分析方面， LabVIEW 有力的軟件分析庫提供了幾乎所有經(jīng)典的信號(hào)處理函數(shù)和大量現(xiàn)代的高級(jí)信號(hào)分析系統(tǒng)。首先對(duì)軟件開發(fā)的開發(fā)環(huán)境 LabVIEW 軟件進(jìn)行了介紹，然后介紹了系統(tǒng)的用戶登錄、自檢、溫濕度數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、處理、顯示以及報(bào)警、數(shù)據(jù)記錄與 歷史數(shù)據(jù) 回讀等 功能 的設(shè)計(jì)思路 。 歷史數(shù)據(jù)回讀子程序?qū)崿F(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)的回讀顯示，將記錄的數(shù)據(jù)以波形的形式在歷史數(shù)據(jù)回讀窗口顯示出來，便于用戶更直觀的觀察環(huán)境的溫濕度變化。 2） 自動(dòng)記錄功能： 系統(tǒng)設(shè)計(jì)有自動(dòng)數(shù)據(jù)記錄的功能。 5）根據(jù)我國(guó)地理位置和氣候條件。其提供 9~12 位精度的溫度測(cè)量；電源供電范圍是 ~；溫度 測(cè)量范圍 55℃ ~+125℃ ，在 10℃ ~+85℃ 范圍內(nèi)，溫度遲滯177。除應(yīng)答脈沖外，所有這些信號(hào)都由主機(jī)發(fā)出同步信號(hào)。 1％ RH(10％～ 97％ RH，曲線擬合線性度 )/177。 銅或鋁為屏蔽層的屏蔽電纜能抑制高頻電磁場(chǎng)干擾，屏蔽層接地后還可以抑制變化的電場(chǎng)對(duì)芯線的靜電感應(yīng)。像許多重要的軟件一樣， LabVIEW 提供了 Windows、 UNIX、 Linux、 Macintosh的多種版本。 系統(tǒng)用戶登陸界面 為了保證溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不被他人誤用而造成不必要的損失，確保專門人員對(duì)本系統(tǒng)的使用，本文設(shè)計(jì)了用戶注冊(cè)與登錄系統(tǒng)。為確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，防止個(gè)別傳感器硬件故障的影響，設(shè)計(jì)采用了數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)融合的數(shù)據(jù)處理方式。下面分別進(jìn)行介紹 . 濕度數(shù)據(jù)的處理 （ 1） 濕度數(shù)據(jù)還原 根據(jù)圖 CHR01 濕度傳感器測(cè)量電路 ，利用模擬電子線路的知識(shí)可以得到輸出電壓與濕敏電阻電阻值的關(guān)系式如下 : ref4 UURR ???濕濕R （ 46） )1(U76RRUo ??? ? （ 47） 其中， ??ref為振蕩電路輸出電壓， ??+為放大電路正相端電壓， ????為電路輸出電壓，??濕 為濕敏電阻當(dāng)前電阻值。介紹了虛擬儀器技術(shù)工作原理及特點(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。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。 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)。 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 。 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。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。 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。本系統(tǒng)采用 555 定時(shí)器搭建頻率發(fā)生電路。 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。 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)。 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％。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。 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。 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。 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 。 LabVIEW[8]（ Laboratory Virtual Instrument Engineer Workbench，實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工作平臺(tái)）是美國(guó) 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。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]。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。 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。伴隨電子科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也發(fā)生了日新月異的變化，其整體的性能、實(shí)用性方面都有所改進(jìn)。美國(guó)是虛擬儀器的誕生地，也是全球最大的虛擬儀器制造國(guó)。目前在這一領(lǐng)域內(nèi)，使用較為廣泛的計(jì)算機(jī)語言是美國(guó) NI 公司的 LabVIEW。 虛擬儀器技術(shù)的特點(diǎn) 和傳統(tǒng)儀器相比 ，虛擬儀器具有巨大的優(yōu)越性： 1) 融合計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的硬件資源 ， 突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲(chǔ)等方面的限制 ，大大增強(qiáng)了傳統(tǒng)儀器的功能； 2) 利用計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源 ， 實(shí)現(xiàn)了部分儀器硬件的軟件化 ， 節(jié)省了物質(zhì)資源 ，增加了系統(tǒng)靈活性； 通過軟件技術(shù)和相應(yīng)數(shù)值算法 ，實(shí)時(shí)、直接地對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析與處理； 通過圖形用戶界面技術(shù) ，真正做到界面友好、 人機(jī)交互； 3) 虛擬儀器的硬、軟件都具有開放性、模塊化、可重復(fù)使用及互換性等特點(diǎn) 。 傳感器調(diào)理電路環(huán)境溫濕度信號(hào)數(shù)據(jù)操作P C機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處 理電壓信號(hào)顯 示記 錄報(bào) 警回 讀 圖 系統(tǒng)工作原理 系統(tǒng)工作流程如下：傳感器測(cè)量被測(cè)信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為電量信號(hào)；信號(hào)處理電路將傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行整形、轉(zhuǎn)換、濾波處理，變成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)； I／ O接口設(shè)備完成輸入信 號(hào)的采集；通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，計(jì)算機(jī)可處理的數(shù)字信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)：數(shù)據(jù)操作和顯示部分在 LabVIEW平臺(tái)進(jìn)行，首先設(shè)計(jì)虛擬儀器前面板，形成具有不同儀器功能的應(yīng)用程序，然后調(diào)用信