【文章內容簡介】 警，數(shù)據(jù)記錄以及歷史數(shù)據(jù)回讀等功能。克服了傳統(tǒng)監(jiān)測方法硬件結構與軟件編程復雜、可擴展性能不強和顯示方式單一的問題，提高了測量數(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用開辟了一條新思路。 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。尾章則為 論文的總結和展望，總結涵蓋了對整個研究工作進 行的歸納和綜合，以及論文尚存在的問題和進一步開展研究的見解與建議。 全 文主要章節(jié)的主要內容如下： 第二章 從總 體上介紹溫濕度測控系統(tǒng)的結構組成，以及整個系統(tǒng)的工作原理，使讀者對本設計 先 有一個宏觀上的認識。 第三章的主要內容 為 系統(tǒng)硬件部分的設計 。 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。 第四章 是 設計的重點， 主要內容 為系統(tǒng)軟件部分的設計。首先對軟件開發(fā)的開發(fā)環(huán)境 LabVIEW 軟件進行了介紹，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、處理、顯示以及報警、數(shù)據(jù)記錄與 歷史數(shù)據(jù) 回讀等 功能 的設計思路 。 6 溫濕度測控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 第二章 館藏室 溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的 總體 設計 隨著科技的發(fā)展，傳統(tǒng)的人工監(jiān)測溫濕度的方法 因其低效率低精度已不能再滿足人們的需求，而 簡單 基于單片機的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)又存在著軟硬件結構復雜、可擴展性不強等弊端。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。 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)工作原理 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)以虛擬儀器技術為主要技術支持，利用 PC機軟件和外圍硬件電路的相互結合來實現(xiàn)環(huán)境溫濕度監(jiān)測報警等功能。 系統(tǒng)工作原理框圖如圖 。 傳感器調理電路環(huán)境溫濕度信號數(shù)據(jù)操作P C機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處 理電壓信號顯 示記 錄報 警回 讀 圖 系統(tǒng)工作原理 系統(tǒng)工作流程如下：傳感器測量被測信號，將其轉換為電量信號；信號處理電路將傳感器輸出信號進行整形、轉換、濾波處理，變成標準信號； I／ O接口設備完成輸入信 號的采集；通過設備驅動程序，計算機可處理的數(shù)字信號進入計算機：數(shù)據(jù)操作和顯示部分在 LabVIEW平臺進行，首先設計虛擬儀器前面板，形成具有不同儀器功能的應用程序，然后調用信號處理子模板，按照一定的功能控制算法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)融合等處理，并通過圖形化的編程方式編寫程序實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)記錄、系統(tǒng)報警、系統(tǒng)自檢以及歷史數(shù)據(jù)回讀等功能，從而達到監(jiān)測庫房溫濕度的目的。 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。 硬件 部分 主要由 PC機、數(shù)據(jù)采集 電路 、信號調理電路和溫濕度傳感器 等組成，用于實現(xiàn)環(huán)境溫濕度信息的采集并轉化為計算機能處理的電信號；軟件部分以 LabVIEW為開發(fā)平臺，通過編程實現(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)測系統(tǒng)總體結構圖如圖 。 圖 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)結構圖 1） 外圍電路： 外圍電路主要由傳感器電路、信號調理電路和數(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化為 PC機能接受的電信號。 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。外圍電路采集到的環(huán)境信號經(jīng) I/O接口送入計算機中進行數(shù)據(jù)處理，在 LabVIEW平臺上，經(jīng)數(shù)據(jù)處理子程序處理的信號以及溫濕度控制子程序產生的控制信號也通過計算機 I/O接口送至外圍電路中。 3） 系統(tǒng)控制： 8 溫濕度測控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 系統(tǒng)控制部分主要實現(xiàn)在 LabVIEW軟件 平臺上 ，進行數(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)融合的方法來達到剔除錯誤數(shù)據(jù)，減小測量誤差的目的。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。在本模塊中，設計了系統(tǒng)報警 功能 ，包括溫濕度的上下限報警，可以根據(jù)需要人工設定溫濕度的上下限，在超越限制后，報警燈點亮。 歷史數(shù)據(jù)回讀子程序實現(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。 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。系統(tǒng)硬件自檢主要實現(xiàn)對這些壞值的檢測，當發(fā)現(xiàn)傳感器故障時，相應的故障報警指示燈將會點亮。 系統(tǒng)軟件自檢則主要用于對軟件程序的檢查，啟動軟件自檢后 ，將由系統(tǒng)產生一些信號值作為外界采集獲得的溫濕度信號，通過與理想的數(shù)據(jù)處理結果的比照來達到系統(tǒng)軟件自檢的目的。當產生處理錯誤時，相應的故障指示燈也將點亮。 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。 設計采用了數(shù)值顯示、圖表顯示、溫度計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，而且界面布局人性化， 溫濕度設定、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 用要求。 館藏室 溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)參數(shù) 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的參數(shù)設定極其重要，設計根據(jù)《檔案館 溫濕度系統(tǒng)管理規(guī)定 》 確定了監(jiān)測系統(tǒng)的一些重要參數(shù)。 1） 溫度測量范圍及準確度： 10℃ ～ 60℃ 準確度 177。℃ 25℃ ～ 10℃ 準確度 177?！? 2） 濕度測量范圍及準確度： 第二章 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的總體設計 范圍 ： 0%RH～ 100%RH 準確度 ： 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）報警方式： 指示燈報警 館藏室 溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)功能特點 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)自動監(jiān)測、自動記錄、自動保存、自動報警、對監(jiān)測的數(shù)據(jù)實現(xiàn)了自動上傳、多形式查詢、數(shù)據(jù)回放等功能。 1） 自動監(jiān)測功能： 系統(tǒng)設計有自動監(jiān)測功能。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。相比于傳統(tǒng)的人工監(jiān)測溫濕度方式，本設計的自動監(jiān)測功能大大節(jié)省了人力，提高了監(jiān)測的準確度。 2） 自動記錄功能： 系統(tǒng)設計有自動數(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，可以啟動數(shù)據(jù)記錄子程序。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。 3） 自動報警功能： 系統(tǒng)允許用戶在主面板對館藏室溫濕度的上下限進行相應的設置。當實際測得的溫濕度值超越相應的上限或者下限時，系統(tǒng)自動啟動報警裝置，相應的報警指示燈將會點亮 。 4） 多形式顯示功能： 系統(tǒng)設計采用的多形式顯示功能。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。 5） 數(shù)據(jù)回放功能： 為了用戶能對記錄的數(shù)據(jù)有一個更好地了解，系統(tǒng)設計了數(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，即可啟動數(shù)據(jù)回放功能。系統(tǒng)將把記錄在 “溫濕度測 量數(shù)據(jù)表 ”中的歷史溫濕度數(shù)據(jù)以波形的形式進行回放，便于用戶對館藏室溫濕度狀況進行分析。 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 溫濕度測控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 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。 第三章 系統(tǒng)硬件的設計 第三章 系 統(tǒng)硬件的 設計 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 ，進行館藏室溫濕度要求的設定。 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繁殖。 3）參考設備和專用房間的特殊要求。 4）考慮國民經(jīng)濟條件的可行性。 5）根據(jù)我國地理位置和氣候條件。 二、參考依據(jù) ： 1）現(xiàn)行測定紙張物理強度的標準溫度為 20177。2℃ ；相對濕度為 50%～ 60%。 2）參考了有關檔案制成材料測定的標準溫度。如：雙面復寫紙標準 (GB 2801—81)中規(guī)定復寫次數(shù)，正反色差測定的打印溫度為 25177。1℃ ；又如：藍黑墨水標準 (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％。晝夜溫濕度波動幅度：溫度 177。5 ℃ ，濕度 177。5%。 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。 硬件電路設計 硬件電路設計主要考慮溫濕度傳感器的選擇，數(shù)據(jù)采集電路的設計，信號調理電路的設計，數(shù)據(jù)傳輸電路的設計 以及系統(tǒng)的抗干擾設計 。 溫度監(jiān)測 電路的設計 考慮到館藏室空間較大，為了保證測得數(shù)據(jù)的準確性，系統(tǒng)采用多點測量的方法對館藏室溫度進行監(jiān)測。 本設計采用 Dallas公司 1Wire系列數(shù)字傳感器 DSl8B2012 溫濕度測控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 測溫。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。 DS18B20 數(shù)字式 溫度傳感器簡介 DSl8B20 的總體特點 DSl8B20 具有節(jié)省 I／ 0 口線資源， 結構簡單，成本低廉，便于總線擴展和維護等諸多優(yōu)點。其提供 9~12 位精度的溫度測量；電源供電范圍是 ~；溫度 測量范圍 55℃ ~+125℃ ，在 10℃ ~+85℃ 范圍內，溫度遲滯177。 ℃；增量值最小可為 0． 0625℃。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。 硬件配置 DSl8B20 的單總線端口為漏極開路，其內部等效電路如