【正文】 模擬輸入 AI:范圍 10~10V 輸入圖形 :Input configuration=res(單端輸入 ) 采樣率 :rate=1000HZ 采樣點(diǎn) :samples to read=100 由于實(shí)驗(yàn)室條件限制 ,只利用模擬信號(hào)調(diào)試 ? 首先通過(guò)登陸口登陸 ,進(jìn)入實(shí)時(shí)采集部分 ,系統(tǒng)開始采集數(shù)據(jù)后 ,可以在系統(tǒng)前面板設(shè)置溫濕度的上下限 (也可以在系統(tǒng)運(yùn)行前 ,進(jìn)行設(shè)置 )?按照上面的步驟 ,進(jìn)行溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的調(diào)試 ,最終的調(diào)試結(jié)果如圖 : 圖 運(yùn)行結(jié)果 總 結(jié) 本次設(shè)計(jì)用 PCI—6221 數(shù)據(jù)采集卡 ?PC 機(jī)及其 I/O 接口 ?熱電偶等連接硬件電路 ,利用 LabVIEW 軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的監(jiān)控 ,實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)預(yù)計(jì)的功能 ,數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集 ?存儲(chǔ)?溫濕度越限的聲光報(bào)警及報(bào)警歷史記錄及清除等 ? 經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn) ,本 文設(shè)計(jì)的監(jiān)控 系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計(jì)的 所有 功能 ,但結(jié)合當(dāng)前的技術(shù)分析 ,本 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還可以進(jìn)一步 完善 ?如可以對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行噪聲過(guò)濾 ,還可以對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行 PID運(yùn)算處理 ,輸出信號(hào)到執(zhí)行器 ,控制執(zhí)行器動(dòng)作 ,再利用反饋原理 ,進(jìn)一步調(diào)節(jié)執(zhí)行器的動(dòng)作 ,以達(dá)到系統(tǒng)全自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的 目的 ?完善后的系統(tǒng)的使用范圍將大大擴(kuò)展 ,如使用在農(nóng)業(yè)上 ,溫室應(yīng)用該系統(tǒng)后 ,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉 ?加熱等功能 ,不但大大減少人們的勞動(dòng)量 ,也避免了人為因素 (疲勞 ?興奮等 )導(dǎo)致的監(jiān)測(cè)不精確 ,這樣在一定程度上可以增加了農(nóng)作物的產(chǎn)量 ? 參考文獻(xiàn) .測(cè)控電路 [M].天津大學(xué) .機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020 ,孫洪程編著 .過(guò)程控制系統(tǒng)及工程 [M].化學(xué)工業(yè)出版社 ,2020 .虛擬儀器實(shí)用編程技術(shù) [M].機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020 .虛擬儀器技術(shù)分析與設(shè)計(jì) [M].電子工業(yè)出版社 ,2020 .虛擬儀器技術(shù)分析與應(yīng)用 [M].機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020 ,謝宣松等編著 .虛擬儀器原理及應(yīng)用 [M].科學(xué)出版社 ,2020 湛編著 .虛擬儀器與 labview7 程序設(shè)計(jì) [M].北京航空航天大學(xué)出版社 ,2020 .控制儀表及裝置 [M].化學(xué)工業(yè)出版社 ,2020 .傳感器與檢測(cè)技術(shù) [M].電子工業(yè)出版社 .溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].無(wú)錫廣播電視大學(xué) ,2020, .圖書保管的溫濕度控制 [J].青島建工學(xué)院 ,2020 新 ?張曉森 .溫濕度控制系統(tǒng) [J].蘭州大學(xué) ,2020 ?何敏 ?何昭輝 .基于多變量模糊控制的智能溫濕度控制儀的實(shí)現(xiàn) [J].湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 ,2020 .制藥車間溫濕度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究 [D].中南大學(xué)碩士論文 ,2020 .現(xiàn)代新潮傳感器應(yīng)用手冊(cè) [M].機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020 .傳感器與檢測(cè)技術(shù) [M].中國(guó)林業(yè)出版社 ,2020 .現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù) [M].機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020 附錄 A 系統(tǒng)前面板 附錄 B 程序總圖 致謝 在本 次 設(shè)計(jì)完成之時(shí) ,我要衷心的感謝我的指導(dǎo) 教師左鴻飛老師 ,在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中 ,左老師傾注了大量的心血 ,給予了我悉心的指導(dǎo) ,對(duì)我的設(shè)計(jì)提供了許多寶貴的意見和建議 ,讓 我學(xué)會(huì)了 做事要從實(shí)際出發(fā) ?左 老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度 ,和藹可親的教學(xué)方式以及 談話式 的答疑方式 ,都給了我深刻的啟發(fā)和鼓勵(lì) ? 在此 ,向左老師表示最誠(chéng)摯的感謝 ! 此外 ,我還要向所有幫助過(guò)我的老師和同學(xué)表示由衷的感謝 !在他們的幫助下 ,我的設(shè)計(jì)才能如期完成 ? 。當(dāng)濕度不適于農(nóng)作物生長(zhǎng)時(shí) ,系統(tǒng)報(bào)警 ,通過(guò)灌溉或者增加光照等措施 ,調(diào)節(jié) 濕度 ?還需對(duì)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示 ?存儲(chǔ) ?報(bào)警歷史記錄等功能?如圖 所示 ? 溫 度 傳 感 器濕 度 傳 感 器D A Q 采 集 計(jì) 算 機(jī)濕 度 顯 示 及 存 儲(chǔ)溫 度 顯 示 及 存 儲(chǔ)報(bào) 警 歷 史 記錄 及 清 除溫 濕 度 上下 限 報(bào) 警 圖 基于虛擬儀器溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)流程框圖 本系統(tǒng)的組成和其他基于虛擬儀器的系統(tǒng)組成一樣 ,都由系統(tǒng)前面板及與之相對(duì)應(yīng)的程序框圖兩大部分構(gòu)成 ? 系統(tǒng)前面板 前面板由兩部分組成 :登錄界面 ?實(shí)時(shí)采集界面 ? 登陸界面可以阻止非操作人員操作系統(tǒng) ,只有規(guī)定的操作人員可進(jìn)行相關(guān)的操作 ,這樣不僅可以保證系統(tǒng)的安全 ,同時(shí)大大減少由于操作人員的誤操作導(dǎo)致的不良后果 ?登陸界 面如圖 ? 圖 在“用戶名”一欄輸入與設(shè)置相同的內(nèi)容 ,在“密碼”輸入與設(shè)置相同的密碼 ,點(diǎn)擊“確定” ,就可以登陸系統(tǒng) ,進(jìn)行下一步的操作 ? 實(shí)時(shí)采集部分可以實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的顯示 ?溫濕度上下限的報(bào)警 ?報(bào)警歷史的記錄 及清除 ?熱電偶 類型的選擇等功能 ?如圖 ? 圖 實(shí)時(shí)采集 前面板 程序子模塊 根據(jù)系統(tǒng)預(yù)期的目標(biāo)來(lái)分析 ,可以把系統(tǒng)分成五個(gè)模塊 ,如圖 : 基 于 虛 擬 儀 器 的 溫 濕 度 控 制登 陸 口 數(shù) 據(jù) 采 集 自 動(dòng) 存 儲(chǔ) 越 限 報(bào) 警 報(bào) 警 歷 史 記 錄 及 清 除 圖 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu) 與前面板登陸界面 (圖 )相對(duì)應(yīng)的程序框圖 (圖 )具體的工作過(guò)程是 :當(dāng)操作人員輸入用戶名與已設(shè)定的值相等時(shí) ,程序向下執(zhí)行 ,進(jìn)入第二個(gè) while結(jié)構(gòu) ,輸入的密碼值與設(shè)定值再次相等時(shí) ,點(diǎn)擊確認(rèn)登陸 ,系統(tǒng)登陸成功 ,否則 ,系統(tǒng)不能登陸 ?而選項(xiàng)卡使登陸界面與實(shí)時(shí)采集界面有序的組成一個(gè)完整的系統(tǒng) ,換句話說(shuō) ,不執(zhí)行登陸界面的程序 ,將無(wú)法執(zhí)行實(shí)時(shí)采集的程序 ,這大大增加了該系統(tǒng)的安全性 ?保密性 ? 圖 數(shù)據(jù)采集部分 ,如框圖 ,可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集 ?顯示 ?存儲(chǔ)等功能 ?由傳感器傳來(lái)的信號(hào)由 DAQmx采集卡采集并送到 PC機(jī)上 ,通過(guò)示波器可以顯示波形 ,拆分信號(hào)模塊將信號(hào)分成兩路 ,即溫度與濕度信號(hào) ?選擇其中一支 ,再進(jìn)行拆分 ,將其中一路信號(hào)轉(zhuǎn)換成其他 VI和函數(shù)配合使用的數(shù)據(jù) ,波形等進(jìn)行存儲(chǔ) ,另一路送往熱電偶讀數(shù)模塊 ,將采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成攝氏度 ,在前面板顯示 ,最后一路送到比較器 ,進(jìn)行上下限的設(shè)置 ?從 DAQms出來(lái)的另一路信號(hào) (即濕度信號(hào) ),與溫度信號(hào)處理的方法相似 ,唯一不同的是 ,由于沒(méi)有轉(zhuǎn)換濕度傳感器讀數(shù)的模塊 ,所以選擇比較線性的濕度傳感器 ,在最后轉(zhuǎn)換的時(shí)候 ,將采集到的信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算 ?該部分還有一個(gè)重要 的功能 —— 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) ? 圖 實(shí)現(xiàn)報(bào)警歷史記錄與刪除功能的程序框圖 ,如圖 ?本塊程序主要是對(duì)報(bào)警信號(hào)的記錄 ,方便相關(guān)人員對(duì)報(bào)警數(shù)據(jù)分析 ,并對(duì)研究過(guò)的或無(wú)用的報(bào)警信號(hào)清除 ?具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下 :將溫度 ?濕度兩路 已報(bào)警的信號(hào)引出來(lái) ,分別接入注冊(cè)事件 ,構(gòu)成兩個(gè)用戶事件 ?并將輸出接到事件結(jié)構(gòu)上 ,當(dāng)有報(bào)警的信號(hào)時(shí) ,事件結(jié)構(gòu)執(zhí)行 ,將此報(bào)警信號(hào)記錄下來(lái) 。溫室中農(nóng)作物的生長(zhǎng) 。減少了整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)的費(fèi)用 ?因此 ,采用虛擬儀器產(chǎn)品及 LabVIEW 來(lái)開發(fā)控制系統(tǒng) ,可以說(shuō)是一個(gè)非常好的選擇 ? 基于虛擬儀器的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)控制系 統(tǒng)的控制過(guò)程可分為三個(gè)步驟 :實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集 ?實(shí)時(shí)決策和實(shí)時(shí)控制 ,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可用下圖 表示 ? 控 制 器D / A執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 被 控 對(duì) 象測(cè) 量 變 送A / D被 測(cè) 控 量 y給 定 量rU— 圖 結(jié)構(gòu)圖 基于虛擬儀器的控制系統(tǒng)實(shí)際上就是一種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) ,它以計(jì)算機(jī)及軟件為中心 ,結(jié)合模塊化的數(shù)據(jù)采集及輸出硬件 ,完成控制過(guò)程的三個(gè)步驟 ?其中的自動(dòng)化軟件可以是 LabVIEW?Windows?CVI 等虛擬儀器開發(fā)平臺(tái) ? 對(duì)于采用 LabVIEW作為自動(dòng)化軟件的控制系統(tǒng) ,可以用另一種方式來(lái)表示 ?圖 以 LabVIEW 為中心的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ?LabVIEW 通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序控制數(shù)據(jù)采集和輸出設(shè)備 ,LabVIEW 程序進(jìn)行采集信號(hào)的處理 ?分析并做出決策 ?數(shù)據(jù)采集和輸出可以是不同的板卡 ,也可以用同一塊卡來(lái)實(shí)現(xiàn) ,因?yàn)楝F(xiàn)有的虛擬儀器數(shù)據(jù)采集卡一般都有模擬輸出端口 ,而且輸入輸出都有獨(dú)立的緩存 ,可以并行 ? 圖 LabVIEW為中心的控制 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 第四章 基于虛擬儀器溫濕度 監(jiān)控系統(tǒng) 的 方案設(shè)計(jì) 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) ,有很多的方法 ,各有優(yōu)缺點(diǎn) ,例如基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)室溫濕度監(jiān)控系統(tǒng) ,它 以單片機(jī)為核心 ,用 LED數(shù)碼管顯示 溫濕 度值 ,根據(jù)不同的 溫 濕度要求 ,通過(guò)硬件設(shè)定不同的調(diào)節(jié)終態(tài) ,從而將實(shí)驗(yàn)空間的 溫 濕度調(diào)節(jié)到設(shè)定值 ?但它需要利用 C語(yǔ)言進(jìn)行大量的編程 ,這無(wú)疑是一個(gè)復(fù)雜 ?繁瑣的工作 ? 本 次設(shè)計(jì)是利用虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì) 了一個(gè) 適用于農(nóng)業(yè)溫室的 溫濕度測(cè)控系統(tǒng) ,使用LabVIEW和數(shù)據(jù)采集卡相互配合采集溫濕度信號(hào)并輸出控制信號(hào) ?由于 LabVIEW本身的圖形化編程平臺(tái) ,使得 本系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單 ,實(shí)現(xiàn)的結(jié)果 更形象 ?直觀 ,操作也 方便 ,并且還可以較容易地實(shí)現(xiàn)功能 增減 ? 基于虛擬儀器溫濕度監(jiān)控系統(tǒng) 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)主要是為了監(jiān)測(cè)某個(gè)地方的溫度和濕度 ,并采取相應(yīng)的措施 ,以保證該地方的溫度和濕度向人們所期望的方向變化 ?本系統(tǒng)適用范圍較廣 ,如圖書館貴重書籍的保護(hù) 。使實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)具有更高的性能 。數(shù)據(jù)采集卡采集信號(hào)調(diào)理電路的電壓信號(hào) ,轉(zhuǎn)換成 計(jì)算機(jī)能處理的數(shù)字信號(hào) 。觸發(fā)器使測(cè)量在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間開始 ? 第三類是 模擬頻域信號(hào) ?與時(shí)域信號(hào)類似 ,但不同的是 從頻域信號(hào)中提取的信息是基于信號(hào)的頻域內(nèi)容 ,而不是波形的形狀 ,也不是隨時(shí)間變化的特性 ?用于測(cè)量一個(gè)頻域信號(hào)的系統(tǒng)必須有一個(gè) A/D?一個(gè)簡(jiǎn)單時(shí)鐘和一個(gè)用于精確捕捉波形的觸發(fā)器 ?系統(tǒng)必須有必要的分析功能 ,用于從信號(hào)中提取頻域信息 ?為了實(shí)現(xiàn)這樣的數(shù)字信號(hào)處理 ,可以使用應(yīng)用軟件或特殊的 DSP硬件來(lái)迅速而有效地分析信號(hào) ?模擬頻域信 號(hào)也很多 ,比如聲音 信號(hào) ?地球物理信號(hào) ?傳輸信號(hào)等 ? 上述信號(hào)分類不是互相排斥的 ?一個(gè)特定的信號(hào) 往往 運(yùn)載 著 不只一種信息 ,可以用幾種方式來(lái)定義信號(hào)并測(cè)量它 ,用不同類型的系統(tǒng)來(lái)測(cè)量同一個(gè)信號(hào) ,從信號(hào)中取出需要的各種信息 ? 基于 LabVIEW 的數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ) LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering)是 一種開放型的通用程序開發(fā)系統(tǒng) ,具有 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集 ?數(shù)據(jù)處理 ?數(shù)據(jù)分析和儀器控制功能 ?而數(shù)據(jù)采集的硬件部分的核心是 ( Data AcquisitionDAQ)卡 ,它和 LabVIEW 有很好的接口程序 ,用 LabVIEW 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集 ,就是在 LabVIEW 中控制各種 DAQ 卡 (或設(shè)備 )完成特定的功能 ,這都離不開DAQ 驅(qū)動(dòng)程序的支持 ? LabVIEW開發(fā)環(huán)境安裝時(shí) ,會(huì)自動(dòng)安裝 NIDAQ軟件 ,包括兩個(gè)驅(qū)動(dòng)程序 ——DataAcquisition和 DAQmxDataAcquisition,其中前者是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集 VI,后者是數(shù)據(jù)采集 DAQmx類型的數(shù)據(jù)采集 VI,它們位于 NI Measurements子模板 ,各有獨(dú)特的應(yīng)用程序編程接口 API,方便用不同的硬件和軟件設(shè) 置方法 ,形成兩套獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ? 由于傳統(tǒng) DAQ 和 DAQmx 二者之間是互不兼容的 ,所以計(jì)算機(jī)中同時(shí)安裝 DAQmx 和傳統(tǒng) DAQ時(shí) ,一定要注意它們只能單獨(dú)使用 ?另外 ,在一臺(tái)計(jì)算機(jī)中使用了一種技術(shù) ,如果再使用另外的一種驅(qū)動(dòng)函數(shù)時(shí) ,一定要先在 MAX 中進(jìn)行軟件復(fù)位 ,因?yàn)樗J(rèn)正使用前一種的數(shù)據(jù)采集驅(qū)動(dòng)函數(shù) ? 在了解了 LabVIEW的這些功能后 ,可以確定初步的設(shè)計(jì)思路 :傳感器把被測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換為電量 。帶寬要足夠高 ,用于高速率采樣 。測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式 。另一種是 按傳感器的工作原理分類 ,如按應(yīng)變?cè)砉ぷ魇??按電容原理工作式 ?按壓點(diǎn)原理工作式等 ,相應(yīng)的有應(yīng)變式傳感器 ?電容式傳感器 ?壓電式傳感器等 ? 傳感器選用是設(shè)計(jì)中要考慮的幾個(gè)重要問(wèn)題之一 ,具體的可以從下面幾個(gè)方面考慮 : 要進(jìn)行一次具體測(cè)量工作 ,首先要考慮采用何種原理傳感器 ,這需要分析多方面的因素之后才能確定 ?根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件需要考慮下面的問(wèn)題 :量程的大小 。在機(jī)械測(cè)量中的轉(zhuǎn)矩 ?轉(zhuǎn)速測(cè)量