【正文】 軟件 時(shí)間顯示 模塊 在虛擬 儀器語言中，有字符串節(jié)點(diǎn)，其中有時(shí)間字符串的格式化節(jié)點(diǎn)。當(dāng)前溫度顯示由溫度計(jì)和數(shù)字輸出組成，能夠顯示出當(dāng)前大棚內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度值，能夠從溫度計(jì)和數(shù)字輸出（實(shí)時(shí)溫度值）讀出數(shù)據(jù)。 圖 4. 9溫度控制后面板 軟件 溫度 監(jiān)控 系統(tǒng)總設(shè)計(jì) 大棚內(nèi)溫度測控系統(tǒng)的 前面板設(shè)計(jì)和后面板設(shè)計(jì)如圖 溫室大 棚的溫度測控系統(tǒng)前面板和圖 后 面板 ： 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 32 圖 圖 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 33 軟件 傳感器狀態(tài) 傳感器狀態(tài)信息是反映出大棚內(nèi)各個(gè)傳感器的狀態(tài)，如傳感器出現(xiàn)故障，歷史傳感器的數(shù)據(jù)等，通過此面板，可以看出大棚內(nèi)傳感器是否正常工作。 溫度傳感器對溫度進(jìn)行采集 ，把溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號。在 課題設(shè)計(jì) 的同時(shí)，我不斷思考問題， 并在老師的指導(dǎo)下逐步 理清 了 論文的思路，對系統(tǒng)思考問題的模式，對論文的寫作流程，對內(nèi)容的多方面補(bǔ)充都 有 深刻的 認(rèn)識 ?？梢蕴岣呶覀兊墓ぷ餍剩⑶易屛覀冊谏钪锌梢杂懈嗟臅r(shí)間享受生活。讓我了解了控制的整個(gè)過程，雖然沒有實(shí)物進(jìn)行模擬，但是通過對新知識的學(xué)習(xí)可以在腦海里構(gòu)建整個(gè)控制過程。我們無法手動去控制。但是，在 LabVIEW 中，重復(fù)端口的初始值和步長是固定不變的，如果要用到不同的初始值和步長，可對重復(fù)端口產(chǎn)生的數(shù)據(jù) 進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)運(yùn)算。在默認(rèn)情況下，這個(gè)緩沖的大小為 1KB，即最大的數(shù)據(jù)顯示長度為 1024 個(gè)。 框圖程序 。塊傳輸中利 用端點(diǎn)（ Endpoint）。為了擴(kuò)展其用途，還可以加上多路模擬開關(guān)和數(shù)字 I/O 端口。 DS18B20 的 初始化和讀溫度程序流程圖、啟動溫度轉(zhuǎn)換及讀溫度值流程圖如圖 、 ； 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 20 圖 DS18B20的初始化流程圖 延時(shí) 300us 后結(jié)束初始過程 返回 重啟或報(bào)錯 主機(jī)向 18B20發(fā)復(fù)位脈沖 主機(jī)釋放總線 總線變高？ 等待 18B20 存在信號 有響應(yīng)？總線變低？ 檢測 18B20 的響應(yīng)結(jié)束信號 （響應(yīng)結(jié)束時(shí)，總線再次被拉高） 總線變高？ Y N Y Y N N 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 21 圖 DS18B20的工作流程圖 初始化 DS18B20 發(fā)搜索 ROM 命令 存在一個(gè) DS18B20？ 讀在線 DS18B20 序列號 開始 初始化 DS18B20 發(fā)跳過 ROM 命令 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令 等待 2us i=1 初始化 DS18B20 發(fā)匹配 ROM 命令 發(fā) 1 個(gè) DS18B20 序列號 讀匹配的 DS18B20 溫度 在線所用 DS18B20 訪問完？ 讀存儲器 N Y N Y i=i+1 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 22 圖 復(fù)位脈沖 讀一個(gè)脈沖 發(fā) SKIP ROM 命令 發(fā) WRIE SCRATCHPAD 命令 寫 TH,TL 和 CONFIG 的值 復(fù)位脈沖 讀一個(gè)脈沖 發(fā) SKIP ROM 命令 發(fā) READ SCRATCHPAD 命令 復(fù)位脈沖 讀一個(gè)脈沖 發(fā) SKIP ROM 命令 發(fā) COPY SCRATCHPAD 命令 復(fù)位脈沖 讀一個(gè)脈沖 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 23 數(shù)據(jù)采集卡 數(shù)據(jù)采集 (DAQ)，是指從傳感器和其它待測設(shè)備等模擬和數(shù)字被測單元中自動采非電量或者電量信號，送到上位機(jī)中進(jìn)行分 析，處理。 UDD 是可供選用的外部電源端，不用時(shí)接地， GND 為地， NC 空腳。 （ 2） 在 DS1820 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS1820 數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè) DS1820，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。寫 TH,TL 指令以及配置字節(jié)利用一個(gè)記憶功能的指令完成。 因?yàn)槊恳粋€(gè)DS18B20 的包含一個(gè)獨(dú)特的序號，多個(gè) ds18b20s 可以同時(shí)存在于一條總線。 (2)測溫范圍 － 55℃ ～ +125℃ ，固有測溫誤差 ℃ 。 （ 2） 采樣通 道控制 為了滿足幾種典型系統(tǒng)通道控制的要求，使通道的數(shù)量足夠多，通道的選取比較靈活，可以利用寄存器電路、可預(yù)置計(jì)數(shù)器電路以及一些其他邏輯電路的配合，將采樣通道設(shè)計(jì)成最多 64 路、最少 2 路可以任意選擇，而且可以從任意一路開始采樣，也可以到任意一路結(jié)束采樣，只要截止通道號大于起始通道號就可以了。 跨平臺：如果同一個(gè)程序需要運(yùn)行于多個(gè)硬件設(shè)備之上，也可以優(yōu)先考慮使用 LabVIEW。這些工具包幾乎覆蓋了用戶所需的所有功能，用戶在這些工具包的基礎(chǔ)上再開發(fā)程序就容易多了。 虛擬儀器的起源可以追溯到 20世紀(jì) 70 年代，那時(shí)計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)在國防、航天等領(lǐng)域已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展。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 或 框圖 。用戶界面在 LabVIEW 中被稱為前面板。 軟件的開發(fā)與設(shè) 計(jì)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）。專用接口是針對特定用途儀器需要的設(shè)計(jì)，也包括一些現(xiàn)場總線接口和各類傳感器接口。 復(fù)用性強(qiáng)，系統(tǒng)費(fèi)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(gè)高速數(shù)字采樣器 ，可設(shè)計(jì)出數(shù)字示波器、邏輯分析儀、計(jì)數(shù)器等多種儀器。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?，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。 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(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。 研究 背景 我國人多，人均占有耕地面積少。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。 需要對 LabVIEW 進(jìn)行學(xué)習(xí)，然后 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的前面板，對溫度傳感器進(jìn)行選擇。測量完后還可打印、顯示所 需的報(bào)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。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)。 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。 可充分發(fā)揮計(jì)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。像許多重要的軟件一樣， LabVIEW 提供了 Windows、 UNIX、 Linux、 Macintosh的多種版本。 普通的 PC 有一些不可避免的弱點(diǎn)。使用 LabVIEW 可以非常方便的編制各種 控制程序。 首先我們先選好被測地點(diǎn)，然后再進(jìn)行測溫。 （ 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。 (3)汽車空調(diào)、冰箱、冷柜、以及中低溫干燥箱等。該裝置信號線高的時(shí)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(gè)高電平的到來重新充電。光刻 ROM 的作用是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。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。當(dāng)電源電壓的極性反接時(shí)，能保護(hù) DS18B20 不會因發(fā)熱而燒毀。 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。 Windows98 提供了多種 USB 設(shè)備的驅(qū)動程序，但還沒有 一種專門針對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所以必須針對特定的設(shè)備編制驅(qū)動程序。調(diào)用時(shí)，在框圖程序窗口打開 FunctionPalette（功能模板），在 Advanced 模塊包含有對庫函數(shù)的調(diào)模塊，即CallLibraryFunction。 圖 溫室大棚的溫度測控系統(tǒng)前面板 這是整個(gè)前面板，可以直關(guān)的反映出我們的實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度，并顯示上限和下限溫度設(shè)定。在此節(jié)點(diǎn)中，輸入相應(yīng)的字符串，就能在前面板上顯示出當(dāng)前的時(shí)間。 如圖 溫度 顯示前面板 和 圖 后 面板 ： 圖 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 29 圖 這里提到了三個(gè)傳感器的溫度。如出現(xiàn)故障，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并進(jìn)行處理。數(shù) 據(jù)采集卡將溫度傳感器輸出的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入計(jì)算機(jī)。 論文 是 關(guān)于溫度檢測 方面的 ，眾所周知， 溫度是工業(yè)常見的物理量， 對其深入了解是十分有必要的。讓我們可以追求智能化的生活。 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 34 總 結(jié) 在本設(shè)計(jì)中，讓我學(xué)會了自主學(xué)習(xí)的重要性。如圖 溫度控制前面板 和 圖 4. 9 溫度控制后面板 ： 圖 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 31 這兩個(gè)控制按鈕也是在屏幕上進(jìn)行顯示的。重復(fù)端口的初始值為 0，每次循環(huán)的遞增步長為 1。這個(gè)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)存儲按照先進(jìn)先出的規(guī)則管理，它決定了該控件的最大顯示數(shù)據(jù)長度。只要按照要求在前面板上寫入相應(yīng)的控制參數(shù) , 完成采樣通道的設(shè)置 , 便可以進(jìn)行溫度測量。同步方式用來實(shí)時(shí)傳送采集的數(shù)據(jù)，塊傳輸主要用來傳輸主機(jī)命令信號和 USB 的狀態(tài)信息。 10V (10)數(shù)字量輸入、輸出各 8 路 (11)3 路 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器（ 8253 或 8254） USB2020 數(shù)據(jù)采集卡工作原理及分析 ； 一個(gè)實(shí)用的 USB 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件一般包括微控制器、 USB 通信接口以及根據(jù)系統(tǒng)需要添加的 A/D 轉(zhuǎn)換器和 EPROM、 SRAM 等。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 。 I/O為數(shù)據(jù)輸入 /輸出端（即單線總線），它屬于漏極開路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài) 下呈高電平。在使用 PL/M、 C等高級語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對 DS1820操作部分最好采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。在片上還載有配置字節(jié)以理想的解決溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換。為讀寫以及溫度轉(zhuǎn)換可以從數(shù)據(jù)線本身獲得能量，不需要外接電源。 技術(shù)性能描述 ； (1)獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微 處理器與 DS18B20 的雙向通訊。利用消息基接口進(jìn)行設(shè)計(jì)。所以，如果項(xiàng)目 開發(fā)時(shí)間緊張，應(yīng)該優(yōu)先考慮使用 LabVIEW，以縮短開發(fā)時(shí)間。同時(shí)，用戶也可以十分方便地找到各種 適用于測試測量領(lǐng)域的 LabVIEW 工具包。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 NI 公司的 LabVIEW。圖形化的程序語言，又稱為 “G” 語言。 LabVIEW 提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器（如示波器、萬用表）類似的控件，可用來方便地創(chuàng)建 用戶界面 。因此，消息基器件適用于虛擬儀器中數(shù)字信號處理部分的模塊。例如使用高速數(shù)據(jù)采集模塊和高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊就能構(gòu)成 1 臺示波器、 1 臺數(shù)字化儀或 1臺頻譜分析儀；使用信號輸出與控制模塊和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊就能構(gòu)成 1 臺函數(shù)發(fā)生器、 1臺信號源或 1臺控制器。用戶完全可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，將先進(jìn)的信號處理算法、人工智能技術(shù)和專家系統(tǒng)應(yīng)用于儀器設(shè)計(jì)與集成，從而將智能儀器水平提高到一個(gè)新的層次。 還要 進(jìn)行 LabVIEW 虛擬儀器編程，通過對前面板的設(shè)基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 3 置來顯示溫室大棚內(nèi)的溫度，并進(jìn)行報(bào)警，進(jìn)而對大棚內(nèi)溫度進(jìn)行控制。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，對于大棚數(shù)量很多來說，是面臨的一個(gè)難題。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)。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。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。 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轉(zhuǎn)換為電信號 三個(gè)溫度傳感器連接三個(gè)數(shù)據(jù)采集卡 三個(gè)數(shù)據(jù)采集卡將溫度傳感器輸送的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 設(shè)備驅(qū)動程序?qū)?shù)字信號讀入計(jì)算機(jī) 在開發(fā)平臺上設(shè)計(jì)信號測 量流程和面板 控制空調(diào)設(shè)備進(jìn)行反饋控制溫度 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 4 第 2 章 LABVIEW 虛擬儀器簡介 虛擬儀器 概念 LabVIEW 是一個(gè)基于圖形化編程語言的虛擬儀器軟件開發(fā)工具。 虛擬儀器構(gòu) 成 虛擬儀器的構(gòu)建主要從硬件電路的設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)與設(shè)計(jì) 2個(gè)方面考慮。擴(kuò)展器目前是備用件，為今后新型器件提供發(fā)展通道。 圖 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 7 圖 圖 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 8 圖 圖 LABVIEW啟動 安裝完畢后，重啟計(jì)算機(jī)，即可使用 labview 軟件完成設(shè)計(jì)， 執(zhí)行功能。 用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。它主要的方便就是，