【正文】 最后就是上位機的制作，用得軟件是 LABVIEW，此款軟件以前沒有學習和用到過，對其的了解很 少，在用其編寫上位機程序的時候，參考了許多資料以及網(wǎng)上的現(xiàn)成的程序，在不斷學習、參考、摸索以及找其他同學指導，上位機程序不斷改進，最終使上位機成功完成。制冷時也是遇到了與加熱時一樣的問題，進行研究之后，該用小風扇和電機來實現(xiàn)降溫，當需要降溫時，電機和小風扇同時開啟，電機的作用是模擬開啟通風口，與小風扇共同實現(xiàn)降溫功能。因為反應器溫度過高或過低時會導致發(fā)酵效率很低甚至停產(chǎn)，還會導致反應器的損壞甚至會爆炸，單獨 用一個 ds18b20 來檢測環(huán)境溫度，如果溫度過高或者過低，則開啟報警，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現(xiàn)。而且本系統(tǒng)可以與 PC 機實現(xiàn)上位機通訊，通過上位 機顯示所采集的溫濕度值以及顯示報警器、加熱器、加濕器和制冷器的相應的狀態(tài)。 上位機的運行結(jié)果如圖 、圖 、圖 所示，為三種不同情況。 上位機用 LABVIEW 做的界面，在上位機編輯過程中遇到的問題是對 LABVIEW運用的不熟悉，經(jīng)過同學的指導，使該部分順利完成。 在下位機總體調(diào)試過程中，液晶顯示時，所顯示內(nèi)容基本看不清，這是供電不足導致，最后加了一個外部電源來帶動控制輸出部分，之后液晶顯示恢復正常。 在下位機總體程序編譯時，程序出現(xiàn)了許多錯誤，經(jīng)過檢查是原因各個子程序在整個總程序當中不能協(xié)調(diào)，有的定義 的變量以及單片機串口重復等等，經(jīng)過仔細檢查、編譯和修改程序后，使錯誤排除，系統(tǒng)正常運行。該模塊與降溫中的電機一樣，在調(diào)試過程中主要是要求對步進電機的熟悉使用。 (7) 測試控制加濕模塊，通過液晶顯示濕度值來觀測，當數(shù)值低于 設定值時，觀察是否相應的控制輸出步進電機工作，否則重新檢查該模塊。 該模塊開始選用的是制冷片，但是在實際操作過程中達不到使用要求，因此，該模塊用小風扇和步進電機來進行散熱，當達到降溫要求時，電機轉(zhuǎn)動而且小風扇開始工作，開啟電機的作用是模擬開啟通風口，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，當數(shù)值低于設定下限值時，觀察是否相應的控制輸出工作，否則重新檢查該模塊。 (4) 測試報警模塊，通過液晶所顯示采集的溫度值，來檢驗報警模塊是否正常，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，當按鍵按下時，是否顯示相應的界面，否則重新檢查該模塊。 在液晶顯示時，遇到了一些小問題，因為以前使用過該液晶顯示屏，所以在遇到問題時，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)與實際值不相符，經(jīng)過參考一些現(xiàn)有的有關 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 機上顯示，看是否正常顯示且是否與實際數(shù)據(jù)值相符，否則檢查這一模塊。程序框圖如圖 所示，單片機發(fā)送數(shù)據(jù)至 PC 機，一個字節(jié)為通道號數(shù)，四個數(shù)據(jù)分別為所采集的溫濕度值，另外六個數(shù)據(jù)為控制輸出的狀態(tài)值，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，顯示在上位機上。 其具體特點如下： (1) 圖形化編程方式，不需要設計者編寫類似 C 語言的文本程序代碼； (2) 有龐大的數(shù)據(jù)采集、分析、及存儲庫函數(shù)； (3) 有 32 位的編譯器和 32 位的應用程序，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) 提供設置斷點、單步運行等傳統(tǒng)調(diào)試手段，同時還提供它特有的執(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 等各種總線標準的功能函數(shù)； (6) 提供大量連接機制，可以和外部代碼及軟件進行連接，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 Labview 可利用單片機的通訊串口，向上位機輸出實時采集的數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進行處理，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域中，應用最廣泛、功能最強大、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：靈活性高、性價比高、用戶化設計簡便，以上特點讓它在工業(yè)應用領域和學校學習領域都占據(jù)了舉足輕重的地位。在本部分，需要對兩個傳感器的周圍進行濕度的控制，其中用電機模擬加濕過程，當濕度值低于設定值時，電機一直會處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，直到濕度值高于 60%RH 以上，電機停止轉(zhuǎn)動。在本部分，需要對兩個傳感器的周圍進行溫度的控制，其中溫度控制是兩個加熱片控制加熱、兩個風扇控制降溫。 該系統(tǒng)是通過蜂鳴器達到 報警目的的，報警過程是單片機檢測到外部的測量溫度值超過系統(tǒng)所需報警的溫度設定值，然后通過 I/O 端口輸出控制信號，以控制蜂鳴器報警裝置，達到報警目的。 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 一 數(shù) 據(jù) 顯 示 主 界 面 顯 示 地 點 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序列號發(fā)送跳過 ROM指令溫度轉(zhuǎn)換復位 ds18b20結(jié)束并保存數(shù)據(jù)重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 4 軟件設計 21 報警程序 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℃，當溫度高于 45℃或低于 25℃時沼氣產(chǎn)氣率會很低甚至停產(chǎn)，甚至溫度過高還會造成反應器的損壞等。 開 始P 1 7 輸 出 低 電 平m s 延 時P 1 7 輸 出 高 電 平u s 延 時讀 P 1 7 引 腳 判 斷 是 否為 低 電 平從 機 8 0 u s 低 電 平是 否 結(jié) 束從 機 8 0 u s 高 電 平是 否 結(jié) 束單 片 機進 行 數(shù) 據(jù) 接 收將 數(shù) 據(jù) 按 十 進 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)重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 4 軟件設計 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 軟件設計 主程序 主程序進入后首先對一些系統(tǒng)進行初始化，主程序中在完成初始化后進入系統(tǒng)循環(huán) while（），首先進行溫濕度數(shù)據(jù)的采集，在 LCD 上顯示相應的所采集的溫濕度數(shù)據(jù)，然后定時進行刷新，再將采集到的溫濕度值以及各個模塊的狀態(tài)值發(fā)送到上位機，在上位機上進行相應的顯示，然后掃描按鍵程序，選擇通道號數(shù)，發(fā) 送到相應的上位機顯示。另外重要 的一點，只 需要 看一下編譯后 所 生成的匯編代碼，就能體會到 KEIL 生成的目標代碼效率非常之高，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、宏匯編和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個 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，分別為下位機和上位機軟件兩部分。 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)設計 \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 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 4 軟件設計 18 4 軟件設計 通過前面的介紹已經(jīng)對溫控系統(tǒng)有了基本了解。進行串行通訊時要需要滿足一定的條件，電腦的串口是 RS232電平的，而單片機的串口是 TTL 電平的，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，重慶科 技學院本科生畢業(yè)設計 3 系統(tǒng)硬件電路設計 17 我們采用了專用芯片 MAX232 進行轉(zhuǎn)換。 控制電路如圖 所示，當單片機串口發(fā)出“ 1”時，繼電器常開端閉合開始工作?？煞譃殡姎饬浚ㄈ珉娏?、電壓、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調(diào)節(jié)、安全保護、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 500mA，并且能夠在關態(tài)時承受 50V 的電壓，輸出還可以在高負載電流并行運行。 ULN2020 概 述與特點 ： ULN2020 是高耐壓、大電流達林頓陳列，由七個硅 NPN 達林頓管組成?？梢酝ㄟ^控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的；同時還可以通過控制脈沖個來控制角位移量，從而達到準確定位的目的。 步進電機簡介： 步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。 ADR 型電加熱式加濕器創(chuàng)造一個加濕環(huán)境的三個過程： (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控制蒸汽的產(chǎn)生和供應； (3) 傳播：通過蒸汽擴散裝置把水蒸汽送入空氣處理機或風管內(nèi)的氣流。電加熱 式加濕器是技術最簡單的加濕方式。 如圖 為加熱控制驅(qū)動電路，如圖 是降溫控制驅(qū)動電路。利用冷端面來冷卻，而熱端面散出的熱量則必需靠風扇來排出。 半導體制冷片簡介： 致冷器件是由半導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，電子負極 ()出發(fā)，首先經(jīng)過 P 型半導體，于此吸熱量，到了 N 型半導體，又將熱量放出，每經(jīng)過一個 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。空氣加熱器的加熱元件不銹鋼加熱管，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 是主要對氣體流進行加熱的電加熱設備。 再根據(jù)實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 ，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(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 技學院本科生畢業(yè)設計 3 系統(tǒng)硬件電路設計 13 圖 按鍵接口電路 報警電路設計 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 P14 發(fā)出低電壓信號，三極管導通，蜂鳴器響。按鍵在孔的位置，按下按鍵的時候，兩張帶導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 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)動電壓輸入端 4 RS(CS) H/L 并行的指令 /數(shù)據(jù)選擇信號；串行的片選信號 5 R/W(SID) H/L 并行的讀 寫選擇信號；串行的數(shù)據(jù)口 6 E(CLK) H/L 并行的使能信號；串行的同步時鐘 7 DB0 H/L 數(shù)據(jù) 0 8 DB1 H