【正文】 化環(huán)境，是目前國際上唯一的編譯型圖形化編程語言。和傳統(tǒng)的復(fù)雜﹑繁瑣﹑難懂的語言編程相比，這種采用圖標(biāo)提示的方法，選擇所需要功能的圖形，再把各種功能的圖形用線條連接起來的圖形化匯編語言更為形象易懂。在LabVIEW中進(jìn)行源程序的編寫與程序流程框圖十分相似，因此，需要編寫程序只要把程序的流程框圖畫好也就完成了編寫過程。LabVIEW編程語言中的基本編程單元是VI（Virtual Instrument，虛擬儀器），VI包括三個部分：前面板（Front Panel）、框圖程序（Block Diagram）和圖標(biāo)（Icon）/連接器（Connector）[9]。前面板具有和傳統(tǒng)儀器相似的界面，可以接受鼠標(biāo)和鍵盤指令，用來對輸進(jìn)行設(shè)置入和觀察其輸出。每一個VI程序的前面板都和一段框圖程序相對應(yīng)?？驁D程序用G語言編寫，可以把它理解成傳統(tǒng)程序的源代碼，簡明直觀，易學(xué)易用。在LabVIEW中，VI具有模塊化的結(jié)構(gòu)和層次化的結(jié)構(gòu)，任何一個VI都可以進(jìn)行單獨(dú)執(zhí)行，或者作為一個子VI(SubVI)被其他程序調(diào)用。圖標(biāo)/連接器就是子VI被其它VI調(diào)用的接口，用戶可以使用多個圖標(biāo)，如旋鈕，開換，按鈕，圖表，文本框，圖形等[10]。 LabVIEW特點(diǎn) LabVIEW編寫方式非常的直觀而且便捷，設(shè)備驅(qū)動程序選擇豐富，有各種各樣分析和表達(dá)功能的支持，因此可以滿足用戶對于它的不同需求。它是一種圖形化的編程語言，相較于用傳統(tǒng)的編程，這種方法更簡單學(xué)習(xí)。LabVIEW雖然是虛擬性的儀表儀器，但是卻具有和他們相同的功能，當(dāng)有數(shù)據(jù)流程序模式的時候，可以在同一時間執(zhí)行多個子程序，每個子程序又可單獨(dú)執(zhí)行，非常方便。它大量的函數(shù)庫和專用的各種程序，對于用戶組建自己的應(yīng)用程序也有很大的幫助，且支持的操作平臺多種多樣，便用完成用戶在各種情況下的需求。 基于LabVIEW的軟件設(shè)計本課題中，要求采用LabVIEW作為果園生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)終端軟件的開發(fā)平臺，使單片機(jī)與PC機(jī)串行通信，檢測結(jié)果能夠遠(yuǎn)程顯示。LabVIEW最大的特點(diǎn)就是它的模塊化﹑圖形化，這樣大大降低了設(shè)計和操作的難度，同時對于系統(tǒng)的構(gòu)建和代碼的編寫也起到了一定的簡化作用。對于本課題的要求，可以分成3個模塊進(jìn)行設(shè)計：系統(tǒng)參數(shù)的配置﹑數(shù)據(jù)的采集﹑數(shù)據(jù)的實時顯示。 串行通信計算機(jī)和計算機(jī)之間或者計算機(jī)和終端之間的數(shù)據(jù)傳輸可以采用串行通訊和并行通訊兩種方式。串行通信技術(shù)就是通過一條通信線路，一位一位地進(jìn)行信息的傳送，它的特點(diǎn)就是傳輸線少﹑成本較低，又因為它還可以借助電話網(wǎng)進(jìn)行信息的傳遞，所以特別適合遠(yuǎn)距離的傳輸，對于果園生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測這種遠(yuǎn)距離的傳輸，便可以采用串行通信的方式。 本課題中的串行通信，主要依靠RS232通信協(xié)議來實現(xiàn)。在LabVIEW中主要用過6個VISA節(jié)點(diǎn)來實現(xiàn)串行通信的這個功能，可以分別來實現(xiàn)串口的設(shè)置﹑串口讀﹑串口寫﹑檢測串口緩存﹑中斷以及關(guān)閉串口等功能，在進(jìn)行串行通信之前，必須要配置好串口，通過初始化節(jié)點(diǎn)（VISA Configure Serial ）對串口進(jìn)行初始化，以便于計算機(jī)的串口各種參數(shù)的設(shè)置和儀器設(shè)備中的串口的設(shè)置保持一直，使得其能夠正確的進(jìn)行通信，此外還要盡量避免重復(fù)的進(jìn)行串口的初始化這個步驟，這樣會降低系統(tǒng)的運(yùn)行速率。 Serial子選板 RS232通信端口介紹在每臺計算機(jī)上RS232作為通信端口是非常必要的，它一般由COM1和COM2兩個信道組成，通過連接調(diào)制解調(diào)器來進(jìn)行通信傳輸。最初RS232是為了遠(yuǎn)程通訊連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備而制定的，采用的是25針連接器，現(xiàn)在的微型計算機(jī)通信中，最經(jīng)常使用的是其中的9個通道，這9個通信信號分為兩類：一類是基本數(shù)據(jù)傳輸信號，另一類是調(diào)制解調(diào)器控制信號。RS232標(biāo)準(zhǔn)使用的是177。15V電源，采用的是負(fù)邏輯。邏輯“1”電平在3V到15V的范圍內(nèi)，邏輯“0”在+3V到+15V的范圍內(nèi)，傳輸?shù)木嚯x在15米之內(nèi)[9]。在現(xiàn)實生活中，短距離的儀器設(shè)備和計算機(jī)之間的通信常常不是使用Modem來實現(xiàn)，而是直接連接兩個設(shè)備。串行通信中最簡單的方法也是最常應(yīng)用到的方法就是使用3根基本數(shù)據(jù)傳輸線，將其中的TXD和RXD交叉連接在一起，GND和GND相互連接，這樣就可以完成數(shù)據(jù)的傳輸功能。 RS232 引腳說明引腳定義符號1載波檢測DCD2接收數(shù)據(jù)RXD3發(fā)送數(shù)據(jù)TXD4數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DTR5信號地GND6數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好DSR7請求發(fā)送RTS8清除發(fā)送CTS9振鈴提示RI 串口的配置和讀取在LabVIEW中設(shè)計的主程序中，首先要對串口資源進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置的內(nèi)容包括波特率﹑數(shù)據(jù)位﹑停止位﹑奇偶校驗位﹑流方式等?！癡ISA配置串口”節(jié)點(diǎn)用于初始化串口，當(dāng)計算機(jī)對串口儀器設(shè)備進(jìn)行控制時，首先要把串口配置好，即將串口初始化，將計算的串口的各種參數(shù)的設(shè)置和與其連接的儀器設(shè)備的串口設(shè)置保持一致，只有這樣，我們才能準(zhǔn)確無誤的進(jìn)行串行通信。“VISA配置串口”節(jié)點(diǎn)。 VISA配置串口節(jié)點(diǎn)從硬件電路中進(jìn)行環(huán)境因素的讀取，就需要用到“VISA讀取”，它從VISA資源名稱所指定的設(shè)備或接口中讀取指定數(shù)量的字節(jié)，并將數(shù)據(jù)返回至讀取緩存區(qū)，因為從硬件電路中讀取的數(shù)據(jù)為字符串，應(yīng)該將字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)組，然后通過數(shù)組的有序?qū)С鲎x出溫度﹑濕度﹑光照的數(shù)值。 串口讀取及字符轉(zhuǎn)換程序框圖 串行通信顯示數(shù)據(jù)總框圖在對串口進(jìn)行正確的配置和串口的讀取之后，通過一個While循環(huán)條件將字符串轉(zhuǎn)化成數(shù)組，然后對數(shù)組的索引，分別讀出從前端采集電路中所采集到的溫度﹑濕度﹑光照的數(shù)值，最后將讀取的數(shù)字信息通過虛擬儀器的前面板進(jìn)行顯示。 串行通信總程序框圖6 系統(tǒng)的調(diào)試6. 1 前端采集裝置設(shè)計的調(diào)試在proteus軟件中設(shè)計的硬件電路，以DS18B20為例，使其通過LCD1602顯示采集到的溫度數(shù)值。，對于KEIL編寫的通過DS18B20采集溫度數(shù)據(jù)，再在LCD1602上進(jìn)行顯示已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，℃的前端采集裝置電路顯示。 溫度為16176。C是前端采集裝置電路顯示 因為LCD的顯示溫度數(shù)值是隨著DS18B20的改變而改變的，因此，℃時前端采集裝置電路顯示。 溫度為46176。C是前端采集裝置電路顯示6. 2 PC終端軟件設(shè)計的調(diào)試對于軟件部分的調(diào)試，與上面硬件部分調(diào)試相對應(yīng)，通過串行通信，分別接收到溫度傳感器采集到的溫度，當(dāng)前端采集裝置電路采集溫度為16176。C和46176。C時，虛擬儀器LabVIEW的前面板上讀出溫度數(shù)值。℃時虛擬儀器前面板的顯示圖，℃時虛擬儀器前面板顯示圖。 溫度為16176。C時虛擬儀器前面板顯示 溫度為46176。C時虛擬儀器前面板顯示結(jié) 論虛擬儀器技術(shù)是一門新興學(xué)科，LabVIEW作為一種圖形化的編程語言，有著多種函數(shù)庫﹑工具箱，也因此使得它成為一種最常用的工具軟件來實現(xiàn)虛擬儀器。本課題中基于虛擬儀器，以LabVIEW為開發(fā)平臺完成了對于果園中溫度﹑濕度﹑光照的遠(yuǎn)程監(jiān)測，優(yōu)點(diǎn)在于能夠有效的利用到計算機(jī)這個資源環(huán)境，整個系統(tǒng)因此變得非常的靈活，操作也非常的方便，適合一般的用戶進(jìn)行使用。虛擬儀器在自動測量與控制系統(tǒng)領(lǐng)域存在著非常大的潛力，因此也會具有非常好的發(fā)展前景，在不久的將來，虛擬儀器技術(shù)必將更加廣泛的被人們所熟知而且應(yīng)用于更多的領(lǐng)域中。本文設(shè)計了一個基于虛擬儀器的果園生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)以計算機(jī)軟件LabVIEW為核心，外部的硬件電路通過AT89C51控制并處理分析由溫度傳感器DS18B20，濕度傳感器HS1101,光敏電阻來采集數(shù)值，并通過串行通信在計算機(jī)上進(jìn)行實時的顯示。由于實驗時間和設(shè)備的限制，本論文中對虛擬儀器技術(shù)的研究僅限于實驗室和電腦仿真中，對于LabVIEW可以在實際生活中的使用優(yōu)勢沒有很好的體現(xiàn)出來，在今后的學(xué)習(xí)和研究中，應(yīng)該要更深入的探討LabVIEW在其他方面的應(yīng)用。因為參考資料有限，加上時間和自身水平等因素，論文還有以下一些地方不盡人意：硬件電路功能的實現(xiàn)不完全，而且采集數(shù)據(jù)的方式也比較簡單，如若想要應(yīng)用于實際工程中，則還需要進(jìn)一步的進(jìn)行功能的改善。軟件部分的設(shè)計比較簡單，它可以實現(xiàn)更多例如雨量的監(jiān)測，對于監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化后可以實現(xiàn)在線監(jiān)測和數(shù)據(jù)的及時分享等功能，這些在應(yīng)用于實際生產(chǎn)中，都可以進(jìn)行拓展去實現(xiàn)更多更完善的功能顯示。本系統(tǒng)是用于對果園生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測，如果能將本系統(tǒng)與果園栽培技術(shù)的專家分析系統(tǒng)相結(jié)合，除了能更快速的掌握果園實時的環(huán)境狀況外，還能根據(jù)專家分析系統(tǒng)來完善管理和預(yù)防病蟲災(zāi)害，或者能實現(xiàn)在線分析果園環(huán)境是否有助于果樹生長和病蟲災(zāi)害情況，這將會對于指導(dǎo)果園的生產(chǎn)管理具有更深遠(yuǎn)的意義。致 謝本課題從選題開始到撰寫完成的過程之中，我要特別感謝張重雄老師對我的悉心指導(dǎo)和幫助。在老師耐心講解下，我才能及時的獲得設(shè)計的思路，修改錯誤的地方，老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，讓我在完成選題的過程中獲得很大的幫助，受益匪淺，可以說沒有老師的指導(dǎo)就沒有這篇論文的順利完成。在此我要對我的導(dǎo)師張重雄老師表示我最衷心的感謝和崇高的敬意。感謝給予我?guī)椭耐瑢W(xué)們，感謝關(guān)心我支持我的朋友們，感謝學(xué)校四年來對我的培養(yǎng)，我真誠的對老師﹑同學(xué)和朋友說一聲“謝謝”。參 考 文 獻(xiàn)[1] [J].農(nóng)機(jī)化研究,2009,(7):156~158[2] 吳杰，侯媛彬 .基于虛擬儀器技術(shù)的溫室監(jiān)控系統(tǒng)[J].工礦自動化，2005，zl：214～216[3] (第四版)[M].[4] 劉小成,吳清,[M].上海: 華東理工大學(xué)出版[5] 蔣輝平，[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，[6] 徐愛鈞，彭秀華. 單片機(jī)高級語言C51 Windows環(huán)境編程與應(yīng)用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，[7] 劉媛，基于虛擬儀器技術(shù)的果園生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究[D]，合肥，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006[8] [M].北京：電子工業(yè)出版社，2005[9] [M].北京：電子工業(yè)出版社，2007[10] [M].北京：[11] 陳富安 .單片機(jī)與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2006[12] [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007[13] [M].北京：國防工業(yè)出報社，2004[14] [M].北京: 電子工業(yè)出版社, 2005[15] [M].北京: 中國鐵道出報社,2008[16] [M].北京:電子工業(yè)出版社,2008[17] 劉君華等. 虛擬儀器圖形化編程語言LabVIEW教程[M]. 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