【正文】 最后就是上位機(jī)的制作，用得軟件是 LABVIEW，此款軟件以前沒有學(xué)習(xí)和用到過，對其的了解很 少，在用其編寫上位機(jī)程序的時(shí)候，參考了許多資料以及網(wǎng)上的現(xiàn)成的程序，在不斷學(xué)習(xí)、參考、摸索以及找其他同學(xué)指導(dǎo)，上位機(jī)程序不斷改進(jìn)，最終使上位機(jī)成功完成。制冷時(shí)也是遇到了與加熱時(shí)一樣的問題，進(jìn)行研究之后，該用小風(fēng)扇和電機(jī)來實(shí)現(xiàn)降溫，當(dāng)需要降溫時(shí)，電機(jī)和小風(fēng)扇同時(shí)開啟，電機(jī)的作用是模擬開啟通風(fēng)口，與小風(fēng)扇共同實(shí)現(xiàn)降溫功能。因?yàn)榉磻?yīng)器溫度過高或過低時(shí)會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵效率很低甚至停產(chǎn)，還會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器的損壞甚至?xí)?，單?dú) 用一個(gè) ds18b20 來檢測環(huán)境溫度，如果溫度過高或者過低，則開啟報(bào)警，以提醒工作人員。由于條件的限制，許多理想的功能都沒有實(shí)現(xiàn)。而且本系統(tǒng)可以與 PC 機(jī)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)通訊，通過上位 機(jī)顯示所采集的溫濕度值以及顯示報(bào)警器、加熱器、加濕器和制冷器的相應(yīng)的狀態(tài)。 上位機(jī)的運(yùn)行結(jié)果如圖 、圖 、圖 所示，為三種不同情況。 上位機(jī)用 LABVIEW 做的界面，在上位機(jī)編輯過程中遇到的問題是對 LABVIEW運(yùn)用的不熟悉，經(jīng)過同學(xué)的指導(dǎo)，使該部分順利完成。 在下位機(jī)總體調(diào)試過程中，液晶顯示時(shí)，所顯示內(nèi)容基本看不清，這是供電不足導(dǎo)致，最后加了一個(gè)外部電源來帶動(dòng)控制輸出部分，之后液晶顯示恢復(fù)正常。 在下位機(jī)總體程序編譯時(shí)，程序出現(xiàn)了許多錯(cuò)誤，經(jīng)過檢查是原因各個(gè)子程序在整個(gè)總程序當(dāng)中不能協(xié)調(diào)，有的定義 的變量以及單片機(jī)串口重復(fù)等等，經(jīng)過仔細(xì)檢查、編譯和修改程序后，使錯(cuò)誤排除，系統(tǒng)正常運(yùn)行。該模塊與降溫中的電機(jī)一樣，在調(diào)試過程中主要是要求對步進(jìn)電機(jī)的熟悉使用。 (7) 測試控制加濕模塊，通過液晶顯示濕度值來觀測，當(dāng)數(shù)值低于 設(shè)定值時(shí)，觀察是否相應(yīng)的控制輸出步進(jìn)電機(jī)工作，否則重新檢查該模塊。 該模塊開始選用的是制冷片，但是在實(shí)際操作過程中達(dá)不到使用要求，因此，該模塊用小風(fēng)扇和步進(jìn)電機(jī)來進(jìn)行散熱，當(dāng)達(dá)到降溫要求時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而且小風(fēng)扇開始工作，開啟電機(jī)的作用是模擬開啟通風(fēng)口，來模擬降溫過程。再后來查閱該加熱片的使用說明，得知是額定功率打不到要求，電流不夠，經(jīng)過參考資料決定用繼電器驅(qū)動(dòng)加熱片工作，經(jīng)過一系列改正之后，加熱片正常 工作。 (5) 測試控制加熱模塊，通過液晶顯示 值來觀測，當(dāng)數(shù)值低于設(shè)定下限值時(shí)，觀察是否相應(yīng)的控制輸出工作，否則重新檢查該模塊。 (4) 測試報(bào)警模塊，通過液晶所顯示采集的溫度值，來檢驗(yàn)報(bào)警模塊是否正常，否則重新檢查該模塊。 (3) 測試按鍵控制模塊，通過液晶顯 示程序來檢驗(yàn)，當(dāng)按鍵按下時(shí)，是否顯示相應(yīng)的界面，否則重新檢查該模塊。 在液晶顯示時(shí)，遇到了一些小問題，因?yàn)橐郧笆褂眠^該液晶顯示屏，所以在遇到問題時(shí)，解決起來比較容易，在該部分遇到的問題是由于疏忽造成的，就是在顯示的時(shí)候液晶顯示屏沒有顯示，經(jīng)過檢查后，發(fā)現(xiàn)是由于液晶的 PSB 口要接地，當(dāng)接好線路后，液晶正常顯示。在數(shù)據(jù)采集過程中，遇到了許多問題：首先是 DHT11 溫濕度數(shù)據(jù)采集，該傳感器所采集顯示的數(shù)據(jù)與實(shí)際值不相符，經(jīng)過參考一些現(xiàn)有的有關(guān) DHT11 傳感器的采集顯示程序，使程序更加完善，使采集的數(shù)據(jù)更加精確；再是 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)采集，該傳感器以前接觸過，所以用起來還是比其他的傳感器 要順手，但是，本次涉及到單總線采集，在參考了一些材料后，成功完成該采集模塊。 具體調(diào)試如下： (1) 測試數(shù)據(jù)采集模塊，通過串口顯示程序?qū)⒉杉臄?shù)據(jù)在 PC 機(jī)上顯示，看是否正常顯示且是否與實(shí)際數(shù)據(jù)值相符，否則檢查這一模塊。程序框圖如圖 所示，單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)至 PC 機(jī)，一個(gè)字節(jié)為通道號(hào)數(shù)，四個(gè)數(shù)據(jù)分別為所采集的溫濕度值，另外六個(gè)數(shù)據(jù)為控制輸出的狀態(tài)值，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，顯示在上位機(jī)上。 其具體特點(diǎn)如下： (1) 圖形化編程方式，不需要設(shè)計(jì)者編寫類似 C 語言的文本程序代碼； (2) 有龐大的數(shù)據(jù)采集、分析、及存儲(chǔ)庫函數(shù)； (3) 有 32 位的編譯器和 32 位的應(yīng)用程序，可以保證用戶數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)測量測試高速、精確執(zhí)行； (4) 提供設(shè)置斷點(diǎn)、單步運(yùn)行等傳統(tǒng)調(diào)試手段，同時(shí)還提供它特有的執(zhí)行工具，使程序的編寫和調(diào)試更為簡便； (5) 提供 PXI， PCI， VXI， GPIB， RS232/485， USB 等各種總線標(biāo)準(zhǔn)的功能函數(shù)； (6) 提供大量連接機(jī)制，可以和外部代碼及軟件進(jìn)行連接，例如 DDE、 DLL、ActiveX 等。它與 C 語言， C++， VB，Basic 等傳統(tǒng)的編程語言，有非常多的相似之處，比如他們的數(shù)據(jù)類型、調(diào)試工具、數(shù)據(jù) 控制結(jié)構(gòu)，以及模塊化等。 軟件功能特點(diǎn) Labview 可利用單片機(jī)的通訊串口，向上位機(jī)輸出實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并顯示在曲線圖和表格中。LABVIEW 是美國 NI（ National Instrument）公司的軟件產(chǎn)品，它是目前在國際上虛擬儀器領(lǐng)域中，應(yīng)用最廣泛、功能最強(qiáng)大、發(fā)展最迅速的圖形化虛擬儀器開發(fā) 環(huán)境之一，主要應(yīng)用范圍是：儀器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有以下特點(diǎn)：靈活性高、性價(jià)比高、用戶化設(shè)計(jì)簡便，以上特點(diǎn)讓它在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域和學(xué)校學(xué)習(xí)領(lǐng)域都占據(jù)了舉足輕重的地位。在本部分，需要對兩個(gè)傳感器的周圍進(jìn)行濕度的控制，其中用電機(jī)模擬加濕過程，當(dāng)濕度值低于設(shè)定值時(shí)，電機(jī)一直會(huì)處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，直到濕度值高于 60%RH 以上，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。在本部分，需要對兩個(gè)傳感器的周圍進(jìn)行溫度的控制，其中溫度控制是兩個(gè)加熱片控制加熱、兩個(gè)風(fēng)扇控制降溫。 該系統(tǒng)是通過蜂鳴器達(dá)到 報(bào)警目的的，報(bào)警過程是單片機(jī)檢測到外部的測量溫度值超過系統(tǒng)所需報(bào)警的溫度設(shè)定值，然后通過 I/O 端口輸出控制信號(hào)，以控制蜂鳴器報(bào)警裝置，達(dá)到報(bào)警目的。 開 始是 否 有 按 鍵 按 下U p 鍵 按 下 d n 鍵 按 下M o d e 鍵 按 下顯 示 地 點(diǎn) 一 數(shù) 據(jù) 顯 示 主 界 面 顯 示 地 點(diǎn) 二 數(shù) 據(jù)否是是 是是E n t 鍵 按 下顯 示 環(huán) 境 溫 度是返 回 圖 按鍵程序流程圖 開始讀 ds18b20序列號(hào)發(fā)送跳過 ROM指令溫度轉(zhuǎn)換復(fù)位 ds18b20結(jié)束并保存數(shù)據(jù)重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 軟件設(shè)計(jì) 21 報(bào)警程序 國內(nèi)沼氣池發(fā)酵主要采用中溫發(fā)酵，溫度范圍為 3040℃，最理想溫度為35℃，當(dāng)溫度高于 45℃或低于 25℃時(shí)沼氣產(chǎn)氣率會(huì)很低甚至停產(chǎn)，甚至溫度過高還會(huì)造成反應(yīng)器的損壞等。 開 始P 1 7 輸 出 低 電 平m s 延 時(shí)P 1 7 輸 出 高 電 平u s 延 時(shí)讀 P 1 7 引 腳 判 斷 是 否為 低 電 平從 機(jī) 8 0 u s 低 電 平是 否 結(jié) 束從 機(jī) 8 0 u s 高 電 平是 否 結(jié) 束單 片 機(jī)進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 接 收將 數(shù) 據(jù) 按 十 進(jìn) 制 數(shù)位 存 入 數(shù) 組結(jié) 束 并 保 存 高 電 平否是是是否否 圖 溫濕度采集流程圖 開始系統(tǒng)初始化數(shù)據(jù)采集串口發(fā)送函數(shù)按鍵函數(shù)控制函數(shù)重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 軟件設(shè)計(jì) 20 DS18B20 采集程序 DS18B20 數(shù)字量傳感器單總線采集數(shù)據(jù)流程圖如圖 所示。 下位機(jī) 軟件設(shè)計(jì) 主程序 主程序進(jìn)入后首先對一些系統(tǒng)進(jìn)行初始化，主程序中在完成初始化后進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán) while（），首先進(jìn)行溫濕度數(shù)據(jù)的采集，在 LCD 上顯示相應(yīng)的所采集的溫濕度數(shù)據(jù)，然后定時(shí)進(jìn)行刷新，再將采集到的溫濕度值以及各個(gè)模塊的狀態(tài)值發(fā)送到上位機(jī)，在上位機(jī)上進(jìn)行相應(yīng)的顯示，然后掃描按鍵程序，選擇通道號(hào)數(shù)，發(fā) 送到相應(yīng)的上位機(jī)顯示。另外重要 的一點(diǎn)，只 需要 看一下編譯后 所 生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 KEIL 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊， 比較 容易理解。 KEIL 提供了包括 C 編譯器 、連接器、庫管理、宏匯編和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè) 集成開發(fā)環(huán)境 將這些部分 統(tǒng)一 組合在一起 。軟 件系統(tǒng)主要包括兩部分組成，分別為下位機(jī)和上位機(jī)軟件兩部分。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i o nS iz eBD a t e : 14 J un 20 13 S h e e t o f F il e : H : \崔榮利 畢業(yè)設(shè)計(jì) \電路圖 \ M y D e s i g n1 .d d b D r a w n B y:C 1+V+ C 1 C 2+ C 2 V T 2O U T R 2I N V C C G N D T 1O U T R 1I N R 1O U T T 1I N R 2O U T T 2I N S1M A X 2 32C?10 4V C CP 31P 30162738495J6D B 9C910 4C710 4C610 4V C CC810 4 圖 串口電路圖 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 軟件設(shè)計(jì) 18 4 軟件設(shè)計(jì) 通過前面的介紹已經(jīng)對溫控系統(tǒng)有了基本了解。進(jìn)行串行通訊時(shí)要需要滿足一定的條件，電腦的串口是 RS232電平的，而單片機(jī)的串口是 TTL 電平的，兩者之間必須有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，重慶科 技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 17 我們采用了專用芯片 MAX232 進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 控制電路如圖 所示，當(dāng)單片機(jī)串口發(fā)出“ 1”時(shí)，繼電器常開端閉合開始工作?？煞譃殡姎饬浚ㄈ珉娏鳌㈦妷?、頻率、功率等）繼電器及非電氣量（如溫度、壓力、速度等）繼電器兩大類。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。圖 所示為加濕電路。工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá) 500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受 50V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。 ULN2020 概 述與特點(diǎn) ： ULN2020 是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列，由七個(gè)硅 NPN 達(dá)林頓管組成?？梢酝ㄟ^控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的；同時(shí)還可以通過控制脈沖個(gè)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。 步進(jìn)電機(jī)簡介： 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 ADR 型電加熱式加濕器創(chuàng)造一個(gè)加濕環(huán)境的三個(gè)過程： (1) 產(chǎn)生水汽：通過電加熱使水沸騰產(chǎn)生水汽； (2) 控制：通過加濕器配有的微機(jī)控制蒸汽的產(chǎn)生和供應(yīng)； (3) 傳播：通過蒸汽擴(kuò)散裝置把水蒸汽送入空氣處理機(jī)或風(fēng)管內(nèi)的氣流。電加熱 式加濕器是技術(shù)最簡單的加濕方式。 如圖 為加熱控制驅(qū)動(dòng)電路，如圖 是降溫控制驅(qū)動(dòng)電路。利用冷端面來冷卻，而熱端面散出的熱量則必需靠風(fēng)扇來排出。 半導(dǎo)體制冷片簡介： 致冷器件是由半導(dǎo)體所組成的一種冷卻裝置，其工作原理是由直流電源提供電子流所需的能量，通上電源后，電子負(fù)極 ()出發(fā)，首先經(jīng)過 P 型半導(dǎo)體，于此吸熱量，到了 N 型半導(dǎo)體，又將熱量放出，每經(jīng)過一個(gè) NP 模塊，就有熱量由一邊被送到令外一邊造成溫差而形成冷熱端?？諝饧訜崞鞯募訜嵩讳P鋼加熱管，是在無縫鋼管內(nèi)裝入電熱絲，空隙部分填滿有良好導(dǎo)熱性和絕緣性的氧化鎂粉后縮管而成的。 空氣加熱器簡介： 空氣 加熱器 是主要對氣體流進(jìn)行加熱的電加熱設(shè)備。 再根據(jù)實(shí)際的要求來確定所選的器件的功率。在陶瓷片的兩面 都 鍍上銀 電極 ，經(jīng)老化和極化 等 處理后，再與不銹鋼片或黃銅片粘在一起 。當(dāng)接通 電源 后（ ~15V 直流工作電壓） ， 多 諧振蕩器起振 ， 輸出 ~ 的 音頻信號(hào) ，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。有的 壓電式蜂鳴器外殼上還裝有 發(fā)光二極管 。 重慶科 技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 13 圖 按鍵接口電路 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 如圖 所示，選用最常見，亦最常用的聲音提示方式 —— 蜂鳴器，連接的端口是 P14，當(dāng) P14 發(fā)出低電壓信號(hào)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器響。按鍵在孔的位置，按下按鍵的時(shí)候，兩張帶導(dǎo)電橡膠的薄膜透過中間的圓孔，接通電路，通過芯片編碼，輸出。 模塊引腳說明 表 128X64HZ 引腳說明 引腳號(hào) 引腳名稱 方向 功能說明 1 VSS 模塊的電源地 2 VDD 模塊的電源正端 3 V0 LCD驅(qū)動(dòng)電壓輸入端 4 RS(CS) H/L 并行的指令 /數(shù)據(jù)選擇信號(hào)；串行的片選信號(hào) 5 R/W(SID) H/L 并行的讀 寫選擇信號(hào)；串行的數(shù)據(jù)口 6 E(CLK) H/L 并行的使能信號(hào)；串行的同步時(shí)鐘 7 DB0 H/L 數(shù)據(jù) 0 8 DB1 H