【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 警，數(shù)據(jù)記錄以及歷史數(shù)據(jù)回讀等功能?？朔藗鹘y(tǒng)監(jiān)測(cè)方法硬件結(jié)構(gòu)與軟件編程復(fù)雜、可擴(kuò)展性能不強(qiáng)和顯示方式單一的問(wèn)題，提高了測(cè)量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和精確度，為虛擬儀器在日常生活中的應(yīng)用開辟了一條新思路。 論文整體結(jié)構(gòu) 首章主要介紹了論文的背景 以及論文中所涉及到的相關(guān)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，梳理論文脈絡(luò)。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(wèn)題和進(jìn)一步開展研究的見解與建議。 全 文主要章節(jié)的主要內(nèi)容如下： 第二章 從總 體上介紹溫濕度測(cè)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，以及整個(gè)系統(tǒng)的工作原理，使讀者對(duì)本設(shè)計(jì) 先 有一個(gè)宏觀上的認(rèn)識(shí)。 第三章的主要內(nèi)容 為 系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì) 。 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。 第四章 是 設(shè)計(jì)的重點(diǎn)， 主要內(nèi)容 為系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)。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 。 6 溫濕度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第二章 館藏室 溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的 總體 設(shè)計(jì) 隨著科技的發(fā)展，傳統(tǒng)的人工監(jiān)測(cè)溫濕度的方法 因其低效率低精度已不能再滿足人們的需求，而 簡(jiǎn)單 基于單片機(jī)的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)又存在著軟硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可擴(kuò)展性不強(qiáng)等弊端。故而，設(shè)計(jì)提出基于虛擬儀器的館藏室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)來(lái)解決這些問(wèn)題。 館藏室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理 館藏室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以虛擬儀器技術(shù)為主要技術(shù)支持，利用 PC機(jī)軟件和外圍硬件電路的相互結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)報(bào)警等功能。 系統(tǒng)工作原理框圖如圖 。 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(guò)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)用信號(hào)處理子模板，按照一定的功能控制算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)融合等處理，并通過(guò)圖形化的編程方式編寫程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)記錄、系統(tǒng)報(bào)警、系統(tǒng)自檢以及歷史數(shù)據(jù)回讀等功能，從而達(dá)到監(jiān)測(cè)庫(kù)房溫濕度的目的。 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。 硬件 部分 主要由 PC機(jī)、數(shù)據(jù)采集 電路 、信號(hào)調(diào)理電路和溫濕度傳感器 等組成，用于實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫濕度信息的采集并轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能處理的電信號(hào)；軟件部分以 LabVIEW為開發(fā)平臺(tái)，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、記錄等主要功能。 館藏室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖 。 圖 館藏室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 1） 外圍電路： 外圍電路主要由傳感器電路、信號(hào)調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，用于完成外界溫濕度信息的采集和轉(zhuǎn)化為 PC機(jī)能接受的電信號(hào)。 2） 計(jì)算機(jī) I/O接口： 計(jì)算機(jī) I/O接口為計(jì)算機(jī)與外部電路的連接提供硬件支持。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(guò)計(jì)算機(jī) I/O接口送至外圍電路中。 3） 系統(tǒng)控制： 8 溫濕度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)控制部分主要實(shí)現(xiàn)在 LabVIEW軟件 平臺(tái)上 ，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)的處理，以及數(shù)據(jù)的記錄、越限報(bào)警和歷史數(shù)據(jù)回讀等功能。數(shù)據(jù)處理子程序采用了數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)融合的方法來(lái)達(dá)到剔除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，減小測(cè)量誤差的目的。數(shù)據(jù)記錄通過(guò)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。在本模塊中，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)報(bào)警 功能 ，包括溫濕度的上下限報(bào)警，可以根據(jù)需要人工設(shè)定溫濕度的上下限，在超越限制后，報(bào)警燈點(diǎn)亮。 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(lái)，便于用戶更直觀的觀察環(huán)境的溫濕度變化。 4）系統(tǒng)自檢： 系統(tǒng)自檢部分包括系統(tǒng)硬件自檢和系統(tǒng)軟件自檢。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用多傳感器多點(diǎn)測(cè)量的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，難免有的傳感器會(huì)產(chǎn)生故障而得到壞值。系統(tǒng)硬件自檢主要實(shí)現(xiàn)對(duì)這些壞值的檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)傳感器故障時(shí)，相應(yīng)的故障報(bào)警指示燈將會(huì)點(diǎn)亮。 系統(tǒng)軟件自檢則主要用于對(duì)軟件程序的檢查，啟動(dòng)軟件自檢后 ，將由系統(tǒng)產(chǎn)生一些信號(hào)值作為外界采集獲得的溫濕度信號(hào)，通過(guò)與理想的數(shù)據(jù)處理結(jié)果的比照來(lái)達(dá)到系統(tǒng)軟件自檢的目的。當(dāng)產(chǎn)生處理錯(cuò)誤時(shí)，相應(yīng)的故障指示燈也將點(diǎn)亮。 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。 設(shè)計(jì)采用了數(shù)值顯示、圖表顯示、溫度計(jì)顯示等多種顯示方式，直觀快捷地將環(huán)境溫濕度狀況展示了出來(lái)，而且界面布局人性化， 溫濕度設(shè)定、系統(tǒng)自檢、數(shù)據(jù)記錄等操作按鈕便于使用，充分滿足了用戶的應(yīng) 用要求。 館藏室 溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)參數(shù) 館藏室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定極其重要，設(shè)計(jì)根據(jù)《檔案館 溫濕度系統(tǒng)管理規(guī)定 》 確定了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一些重要參數(shù)。 1） 溫度測(cè)量范圍及準(zhǔn)確度： 10℃ ～ 60℃ 準(zhǔn)確度 177?！? 25℃ ～ 10℃ 準(zhǔn)確度 177?！? 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。5%RH 3） 使用環(huán)境溫度濕度范圍： 25℃ ～ 60℃ ； 0%RH～ 100%RH 4）顯示方式： 溫度：四位 數(shù)值 顯示 、波形顯示 濕度：四位 數(shù)值 顯示 、波形顯示 5）報(bào)警方式： 指示燈報(bào)警 館藏室 溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能特點(diǎn) 館藏室溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)記錄、自動(dòng)保存、自動(dòng)報(bào)警、對(duì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)上傳、多形式查詢、數(shù)據(jù)回放等功能。 1） 自動(dòng)監(jiān)測(cè)功能： 系統(tǒng)設(shè)計(jì)有自動(dòng)監(jiān)測(cè)功能。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)。相比于傳統(tǒng)的人工監(jiān)測(cè)溫濕度方式，本設(shè)計(jì)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)功能大大節(jié)省了人力，提高了監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度。 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。按下系統(tǒng)操作主面板的數(shù)據(jù)記錄按鈕，可以啟動(dòng)數(shù)據(jù)記錄子程序。系統(tǒng)將自動(dòng)的將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的溫濕度信息記錄在名為 “溫濕度測(cè)量數(shù)據(jù)表 ”的 Excel表格中，便于用 戶調(diào)用查看。 3） 自動(dòng)報(bào)警功能： 系統(tǒng)允許用戶在主面板對(duì)館藏室溫濕度的上下限進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。當(dāng)實(shí)際測(cè)得的溫濕度值超越相應(yīng)的上限或者下限時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警裝置，相應(yīng)的報(bào)警指示燈將會(huì)點(diǎn)亮 。 4） 多形式顯示功能： 系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的多形式顯示功能。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(lái)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） 數(shù)據(jù)回放功能： 為了用戶能對(duì)記錄的數(shù)據(jù)有一個(gè)更好地了解，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)回放功能。按下系統(tǒng)操作主面板的歷史數(shù)據(jù)回讀按鈕，即可啟動(dòng)數(shù)據(jù)回放功能。系統(tǒng)將把記錄在 “溫濕度測(cè) 量數(shù)據(jù)表 ”中的歷史溫濕度數(shù)據(jù)以波形的形式進(jìn)行回放，便于用戶對(duì)館藏室溫濕度狀況進(jìn)行分析。 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10 溫濕度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 操作均通過(guò)鍵盤和鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn) ；溫濕度測(cè)控曲線實(shí)時(shí)顯示； 高精確度、高穩(wěn)定性；節(jié)約成本，提高效率等特點(diǎn)。 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。 一 、溫濕度參數(shù)制定原則 ： 1）有利 于 檔案制成材料的保存。 2）盡可能限制檔案霉腐菌的生長(zhǎng)繁殖。 3）參考設(shè)備和專用房間的特殊要求。 4）考慮國(guó)民經(jīng)濟(jì)條件的可行性。 5）根據(jù)我國(guó)地理位置和氣候條件。 二、參考依據(jù) ： 1）現(xiàn)行測(cè)定紙張物理強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)溫度為 20177。2℃ ；相對(duì)濕度為 50%～ 60%。 2）參考了有關(guān)檔案制成材料測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度。如：雙面復(fù)寫紙標(biāo)準(zhǔn) (GB 2801—81)中規(guī)定復(fù)寫次數(shù)，正反色差測(cè)定的打印溫度為 25177。1℃ ；又如：藍(lán)黑墨水標(biāo)準(zhǔn) (QB 551—81)中貯存溫度為 2～ 37℃ 。 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％。晝夜溫濕度波動(dòng)幅度：溫度 177。5 ℃ ，濕度 177。5%。 為了達(dá)到以上溫濕度參數(shù)的控制要求，需選擇相應(yīng) 的硬件。 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) 。 溫度監(jiān)測(cè) 電路的設(shè)計(jì) 考慮到館藏室空間較大，為了保證測(cè)得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，系統(tǒng)采用多點(diǎn)測(cè)量的方法對(duì)館藏室溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 本設(shè)計(jì)采用 Dallas公司 1Wire系列數(shù)字傳感器 DSl8B2012 溫濕度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 測(cè)溫。采用數(shù)字溫度傳感器的好處是與 CPU接口方便，可不必過(guò)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。 DS18B20 數(shù)字式 溫度傳感器簡(jiǎn)介 DSl8B20 的總體特點(diǎn) DSl8B20 具有節(jié)省 I／ 0 口線資源， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)。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。 ℃；增量值最小可為 0． 0625℃。將測(cè)量溫度轉(zhuǎn)換為 12bit 的數(shù)字量最長(zhǎng)需750ms； DSl8B20 可采用信號(hào)線寄生供電，無(wú)需外部供電；每個(gè) DSl8820 有唯一的64bit 序列碼，即多個(gè) DSl8820 可在一條單總線上工作。 硬件配置 DSl8B20 的單總線端口為漏極開路，其內(nèi)部等效電路如