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正文內(nèi)容

(畢業(yè)論文)基于_labview的溫濕度測控系統(tǒng)設計-資料下載頁

2024-10-13 03:01本頁面

【導讀】隨著科技的飛速發(fā)展,各行各業(yè)對溫濕度測試與控制的要求也越來越高。測量和記錄環(huán)境信息。在這種模式下,不僅效率低下,而且還會造成人力資源的。系統(tǒng)硬件電路的設計采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20和濕度傳感器HS1101. 據(jù)回讀及越限報警等功能。從而實現(xiàn)了基于虛擬儀器技術的環(huán)境度監(jiān)測報警系統(tǒng)。測試表明,設計開發(fā)的館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng),可實現(xiàn)精確地溫濕度監(jiān)。測與報警,且智能化的系統(tǒng)設計達到了節(jié)省人力和提高效率的目的。

  

【正文】 根據(jù)硬件電路部分電阻分壓原理知溫度傳感器電阻值與輸出電壓值關系式為 第四章 系統(tǒng)軟件的設計 CCURR o溫ref溫 UR ?? ( 41) 其中, 為傳感 器當前電阻值, 為與傳感器分壓的參考電阻值, 為當 ( 2)數(shù)字濾波 [13] 為確保系統(tǒng)的可靠運行,對輸入的數(shù)字數(shù)據(jù)序列剔除其最大值和最小值后,采用遞推平均濾波法進行數(shù)據(jù)處理。 遞推平均濾波法:把 N個測量數(shù)據(jù)看成一個隊列,隊列的長度為 N,每進行一次新的測量,就把測量結果放入隊尾,而扔掉原來隊首的一次數(shù)據(jù),并對隊列中的 N個數(shù)據(jù)進行平均,平均值即為系統(tǒng)操作數(shù)。 ( 3)多傳感器溫度數(shù)據(jù)融合 [13] 數(shù)據(jù)融合指模仿人腦的數(shù)據(jù)綜合處理能力,利用計算機技術對按時序獲得的多傳 感器觀測信息在一定的準則下予以分析和綜合,以完成所需要的決策和估計而進行的信息處理過程。 館藏室溫度測量數(shù)據(jù)融合的目的是依據(jù)有限的傳感器資源,消除測量中的不確定性,獲得比有限個傳感器測量信息的算術平均值更準確、更可靠的測量結果。由于采用了數(shù)據(jù)融合處理,當館藏室溫度測量系統(tǒng)中的某些傳感器失效時,系統(tǒng)可以依據(jù)其它非失效傳感器提供的信息,通過數(shù)據(jù)融合獲得各溫區(qū)的準確溫度。 基于相融矩陣的多傳感器失效數(shù)據(jù)剔除:三個溫度傳感器測量館藏室同一區(qū)域溫度時,設第 i個傳感器和第 j個傳感器所測得的數(shù)據(jù)為 、 ,計算相融距離測度。 )2( ijiij QTTerfd ?? ( 42) 式中 erf為誤差函數(shù), 為 的均方差。 的值越小,表示 i、 j兩個傳感器的觀測值越接近,否則偏差就越大。將三個傳感器的相融距離測度值組成數(shù)據(jù)融合度矩陣 , ???????????3332312322211312113dddddddddD ( 43) 第四章 系統(tǒng)軟件的設計 根據(jù)多次試驗結果,給出有界線值 ,根據(jù)規(guī)則 ,得到多傳感器數(shù)據(jù)相融矩陣 ???????????3332312322211312113rrrrrrrrrR ( 44) 若 ,則認為第 i個傳感器與第 j個傳感器相融性差;若 ,則認為第 i個傳感器與第 j個傳感器相融性好。如果一個傳感器只與少數(shù)傳感器相融性好,則這個傳感器的數(shù)據(jù)為失效數(shù)據(jù),若這個傳感器的讀數(shù)長期失效,則輸出傳感器故障報警信號。 多傳感器數(shù)據(jù)融合 [12]:使用 Bayes估計計算最佳融合數(shù)據(jù) T, ??????? Lk okoOLk kkQTQTT12221211 ( 45) 其中, L為有效傳感 器數(shù)量, 為第 K個傳感器的觀測值, 為第 K個傳感器的測量值的標準偏差, 為第 L個傳感器觀測值的均值, 為第 L個傳感器測量值的標準偏差。 溫度數(shù)據(jù)的顯示與報警 為了讓用戶更直觀的觀測溫度值以及它的變化,本設計采用了數(shù)值顯示、波形圖表顯示和溫度計顯示三種顯示方式。并且在溫度超越所設上下限時,會產(chǎn)生報警顯示,提醒用戶采取相應措施。顯示界面如圖 所示。 第四章 系統(tǒng)軟件的設計 圖 溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)顯示界面 濕度監(jiān)測 軟件的實現(xiàn) 與系統(tǒng)溫度監(jiān)測類似,系統(tǒng)濕度監(jiān)測部分也包括濕度數(shù)據(jù)的采集,濕度數(shù)據(jù)的處理和濕度數(shù)據(jù)的顯示三個主要部分。下面分別進行介紹 . 濕度數(shù)據(jù)的處理 ( 1) 濕度數(shù)據(jù)還原 根據(jù)圖 CHR01 濕度傳感器測量電路,利用模擬電子線路的知識可以得到輸出電壓與濕敏電阻電阻值的關系式如下 : ref4 UURR ???濕濕R ( 46) )1(U76RRUo ??? ? ( 47) 其中, 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,為濕敏電阻當前電阻值。 再根據(jù)圖 CHR01 濕度 阻抗特性,得出環(huán)境濕度與濕敏電阻阻值的相關關系,從而得到環(huán)境濕度與電路輸出電壓的關系式。運算公式如圖 所示。 ( 2) 數(shù)字濾波 濕度數(shù)據(jù)的數(shù)字濾波目的和原理與溫度數(shù)據(jù)一致,這里不再贅述。 第四章 系統(tǒng)軟件的設計 濕度數(shù)據(jù)的顯示與報警 為了使用戶更直觀準確的對館藏室當前濕度值進行觀察監(jiān)測,設計采用了多種數(shù)據(jù)顯示方式,如數(shù)值顯示,波形顯示等,來對測得的濕度數(shù)據(jù)進行顯示。在環(huán)境濕度超越所設定的濕度范圍時,在圖 顯示面板中會產(chǎn)生報警顯示,提醒用戶采取相應措施。 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)測數(shù)據(jù)可以滿足大多數(shù)應用場所的需要,具有方便靈活與成本低廉的特點。 LabVIEW 支持多種數(shù)據(jù)格式的文件,用于測試數(shù)據(jù)的記錄與歷史數(shù)據(jù)的回讀。 數(shù)據(jù)記錄 系統(tǒng)設計使用 Excel 表格的文件格式進行數(shù)據(jù)的記錄。通過按下系統(tǒng)操作主面板上的“數(shù)據(jù)記錄”按鈕來啟動數(shù)據(jù)記錄操作,將測得的環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)存入 Excel表格中。 歷史數(shù)據(jù)回讀 為了使用戶能更直觀的了解館藏室溫濕度的變化波動情況,系統(tǒng)設計使用波形顯示的方式對存入 Excel 表格中的歷史數(shù)據(jù)進行回讀。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”按鈕來啟動歷史數(shù)據(jù)回讀操作。 第 四章 系統(tǒng)軟件的設計 圖 歷史數(shù)據(jù)回讀窗口 第五章 總結與展望 第五章 總結與展望 隨著科學技術的飛速發(fā)展,傳統(tǒng)的人工監(jiān)測館藏室溫濕度的方法浪費了大量的人才資源,而且精確度較低,難以適應館藏室溫濕度監(jiān)測的要求。而以單片機為核心開發(fā)的館藏室溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)又存在著硬件結構與軟件編程都很復雜、可擴展性能不強和顯示方式單一等問題,并且成本高昂。因此 設計嘗試使用虛擬儀器新技術來實現(xiàn)便捷高效的館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的設計開發(fā)。 本文主要有以下幾個內(nèi)容: 1)第一章講述了當前溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及存在的問題。介紹了虛擬儀器技術工作原理及特點。 2)第二章在宏觀角度介紹了館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的組成結構、工作原理和參數(shù)設置要求。 3)第三章介紹了硬件電路部分的設計。通過 Multisim 軟件和 MATLAB 軟件實現(xiàn)了電路的仿真模擬,確定了電路各元件參數(shù)。了解了 MF52 型溫度傳感器以及 CHR型濕度傳感器的工作原理和應用開發(fā)。學習了 NI 公司的 NI myDAQ 數(shù)據(jù)采集 設備的使用。并通過硬件調(diào)理電路的設計調(diào)試,實現(xiàn)了外圍電路與 PC 機的數(shù)據(jù)傳輸,解決了軟件與硬件結合的問題。 4)第四章著重介紹了 LabVIEW 軟件,以及在這一開發(fā)環(huán)境下,進行的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的設計。這是本次設計的創(chuàng)新之處。實現(xiàn)了用戶登錄、系統(tǒng)自檢、溫濕度數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)多樣化顯示、系統(tǒng)自動報警、數(shù)據(jù)記錄及歷史數(shù)據(jù)回放等功能。在數(shù)據(jù)處理階段,使用了數(shù)據(jù)濾波及多傳感器數(shù)據(jù)融合的方法,提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的精確度。 由此可見,系統(tǒng)實現(xiàn)了自動監(jiān)測館藏室溫濕度并自動記錄數(shù)據(jù)和報警的功能,系統(tǒng)的開發(fā)達到了對博物館或圖書 館的溫濕度進行監(jiān)測的目的,實現(xiàn)了用一臺計算機和一個數(shù)據(jù)采集卡對一個博物館或圖書館的多個館藏室溫濕度的監(jiān)測,并將虛擬儀器技術引入了監(jiān)測系統(tǒng)中。開發(fā)的虛擬儀器面板使得館藏室溫濕度的顯示及相關的報警更加直觀實用。一個中等規(guī)模的博物館或圖書館溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)采用虛擬儀器開發(fā)與采用單片機開發(fā)相比可節(jié)約成本 3 萬元左右,體現(xiàn)了較好的經(jīng) 第五章 總結與展望 濟效益。 文章的創(chuàng)新點:館藏室溫濕度測控系統(tǒng)的開發(fā)與應用將大大克服了傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)硬件結構復雜、軟件編程麻煩等缺點。并且節(jié)約了人力,提高了效率。 然而,本文只是初步的設計了館藏室溫濕度的監(jiān)測系 統(tǒng)并進行了簡單的實驗仿真,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)在自動監(jiān)測的基礎上,通過使用 PID 控制方法或溫濕度解耦控制方法等,實現(xiàn)館藏室溫濕度的自我調(diào)節(jié)控制。 2)通過編程實現(xiàn)報警情況的記錄以及報表的打印等功能。 參考文獻 參考文獻 [1] 劉君華 ,郭會軍 ,趙向陽等 .基于 LabVIEW 的虛擬儀器設計 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 . [7] 禹柳飛 .虛擬儀器在館藏室溫濕度監(jiān)控中的應用 [J].微計算機信息 ,2020,24(13). [8] 黃松嶺 ,吳靜 .虛擬儀器技術基 礎教程 [M].清華大學出版社 .2020 年 10 月 . [9] 周潤景 ,郝曉霞 .Multisimamp。LabVIEW 虛擬儀器設計技術 [M].北京航空航天大學出版社 .2020 年 8 月 . [13]張麗娜 .基于 LabVIEW 的溫濕度測控系統(tǒng)設計 [D]:碩士學位論文 .內(nèi)蒙古:內(nèi)蒙古大學 .2020 [14]王小燕,陳國凡 .多傳感器數(shù)據(jù)融合算法的 LabVIEW 實現(xiàn) [J].微計算機信息, 2020,26( 121) . [19]顏圓圓 ,張宏群 .基于 LabVIEW 的溫濕度測量系統(tǒng) [J].現(xiàn)代電子技術 ,2020,32(1). [20]邵曉娟 .基于 LabVIEW 的檔案庫房溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設計 [J].陜西科技大學學報 ,2020,30(1). [21]孫二敬 .基于 LabVIEW 的多傳感器信息采集平臺 [D]:碩士學位論文 .北京:北京交通大學 .2020 年 12 月 .
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