【正文】 如果數(shù)量過多，會(huì)使供電電源電壓過低，從而造成信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定。 技術(shù)性能描述 ； (1)獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微 處理器與 DS18B20 的雙向通訊。封裝后的 DS18B20 可用于電纜溝測(cè)溫，高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室測(cè)溫，彈藥庫測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。 溫度傳感器 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有 LTM8877， LTM8874 等等。其中溫度傳感器選用DS18B20 智能溫度傳感器，作用是采集大棚內(nèi)的溫度，并進(jìn)行判斷。所有這些采樣方式，對(duì)于數(shù)據(jù)采集器來說都可以在軟面板上進(jìn)行選擇。 （ 5） 采樣方式控制 總結(jié)各種自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的采樣方式不外乎軟件觸發(fā)采樣和硬件觸發(fā)采樣。所有這些選擇設(shè)置可以在虛擬儀器軟面板上進(jìn)行。整個(gè)控制在傳感器將被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào) 數(shù)據(jù)采集卡采集模擬信號(hào) ,轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào) 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)?shù)字信號(hào)讀入計(jì)算機(jī) 在開發(fā)平臺(tái)上設(shè)計(jì)信號(hào)測(cè)量流程和面板 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 14 虛擬儀器軟面板上進(jìn)行操作，通過消息基接口將命令寫在這部分的控制寄存器中，從而設(shè)置計(jì)數(shù)器的初值以及采樣的通道總數(shù)。利用消息基接口進(jìn)行設(shè)計(jì)。消息基接口的作用是通過總線傳送命令，從而控制儀器硬件的操作。 硬件電路基本功能描述如圖 圖 硬件功能分析 （ 1） 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 設(shè)置具有通用性的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)，一般應(yīng)滿足能對(duì)多路信號(hào)盡可能同步地進(jìn)行采集， 為了使所采集到的數(shù)據(jù)不但能夠在數(shù)據(jù)采集器上進(jìn)行存儲(chǔ)，而且還能及時(shí)地在采集過程中將數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，選用存儲(chǔ)量比較適中的先進(jìn)先出存儲(chǔ)器，這樣既能滿足少量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需要，又能在需要實(shí)時(shí)傳送數(shù)據(jù)時(shí)，在 A/D 轉(zhuǎn)換的同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，不丟失任何數(shù)據(jù)。儀器 硬件，溫度傳感器，插入式數(shù)據(jù)采集卡 DAQ，信號(hào)調(diào)理器等，通用總線用來把獨(dú)立的儀器連接到計(jì)算機(jī)上，目前較為常用的儀器系統(tǒng)是數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)， GPIB 儀器控制系統(tǒng)， VXI 儀器系統(tǒng)以及三者之間的任意結(jié)合。 如 圖 測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 ，這圖只是簡(jiǎn)化了我們的測(cè)量過程 。 首先我們先選好被測(cè)地點(diǎn)，然后再進(jìn)行測(cè)溫。除此之外， LabVIEW還支持各種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和嵌入式設(shè)備，比如常見的 PDA、 FPGA 以及運(yùn)行 VxWorks和 PharLap 系統(tǒng)的 RT設(shè)備。 LabVIEW 具有良好的平臺(tái)一致性。所以，如果項(xiàng)目 開發(fā)時(shí)間緊張，應(yīng)該優(yōu)先考慮使用 LabVIEW，以縮短開發(fā)時(shí)間。除了應(yīng)用于玩具， LabVIEW 還有專門用于中小學(xué)生教學(xué)使用的版本。著名的可編程玩具 “ 樂高積木 ” 使用的就是LabVIEW 編程語言。 兒童教育：由于圖形外觀漂亮且容易吸引兒童的注意力，同時(shí)圖形比文本更容易被兒童接受和理解，所以 LabVIEW 非常受少年兒童的歡迎。在設(shè)計(jì)機(jī)電設(shè)備之前，可以先在計(jì)算機(jī)上用 LabVIEW 搭建仿真原型，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，找到潛在的問題。使用 LabVIEW 可以非常方便的編制各種 控制程序。 LabVIEW 擁有專門用于控制領(lǐng)域的模塊LabVIEWDSC。有時(shí)甚至于只需簡(jiǎn)單地調(diào)用幾個(gè)工具包中的函數(shù)，就可以組成一個(gè)完整的測(cè)試測(cè)量應(yīng)用程序。同時(shí)，用戶也可以十分方便地找到各種 適用于測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域的 LabVIEW 工具包。經(jīng)過多年的發(fā)展， LABVIEW 在測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域獲得了廣基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 11 泛的承認(rèn)。 LABVIEW 有很多優(yōu)點(diǎn)，尤其是在某些特殊領(lǐng)域其特點(diǎn)尤其突出。這些卡插入標(biāo)準(zhǔn)的 VXI 機(jī)箱，再與 計(jì)算機(jī)相連，就組成了一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)。目前作為計(jì)算機(jī)化儀器的一個(gè)重要發(fā)展方向是制定了 VXI 標(biāo)準(zhǔn)，這是一種插卡式的儀器。 普通的 PC 有一些不可避免的弱點(diǎn)。目前 LabVIEW 的最新版本為 LabVIEW2020， LabVIEW 2020 為多線程功能添加了更多特性，這種特性在 1998 年的版本中被初次引入。 PC 機(jī)出現(xiàn)以后，儀器級(jí)的計(jì)算機(jī)化成為可能，甚至在 Microsof t 公司的 Windows 誕生之前， NI 公司已經(jīng)在 Macintosh 計(jì)算機(jī)上推出了 以前的版本。目前在這一領(lǐng)域內(nèi)，使 用較為廣泛的計(jì)算機(jī)語言是 美國 NI 公司的 LabVIEW。 虛擬儀器 實(shí)際上是一個(gè)按照儀器需求組織的 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 。以通用的計(jì)算機(jī)硬件及 操作系統(tǒng) 為依托，實(shí)現(xiàn)各種儀器功能。隨著計(jì)算機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強(qiáng)大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含 嵌入式 系統(tǒng)的儀器。計(jì)算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向。像許多重要的軟件一樣， LabVIEW 提供了 Windows、 UNIX、 Linux、 Macintosh的多種版本。使用它進(jìn)行原理研究、設(shè)計(jì)、測(cè)試并實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)時(shí)，可以大大提高工作效率。它盡可能利用了技術(shù)人員、 科學(xué)家 、 工程師 所熟悉的術(shù)語、圖標(biāo)和概念，因此，基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 10 LabVIEW 是一個(gè)面向最終用戶的工具。圖形化的程序語言，又稱為 “G” 語言。這是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活 的軟件。 LabVIEW 集成了與滿足 GPIB、 VXI、 RS232 和 RS485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。未來的儀器也應(yīng)當(dāng)是網(wǎng)絡(luò)化的。 虛擬儀器研究的另一個(gè)問題是各種標(biāo)準(zhǔn)儀器的互連及與計(jì)算機(jī)的連接。 可充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的能力，有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強(qiáng)的儀器。 LabVIEW 的圖形化源代碼在某種程度上類似于流程圖，因此又被稱作程序框圖代碼。使用圖標(biāo)和連線，可以通過編程對(duì)前面板上的對(duì)象進(jìn)行控制。 LabVIEW 提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器（如示波器、萬用表）類似的控件，可用來方便地創(chuàng)建 用戶界面 。傳統(tǒng)文本編程語言根據(jù)語句和指令的先后順序決定程序執(zhí)行順序，而 LabVIEW 則采用數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流向決定了 VI及函數(shù)的執(zhí)行順序。 LabVIEW 也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置 斷點(diǎn) 、以動(dòng)畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序（子 VI）的結(jié)果、單 步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試。 與 C 和 BASIC 一樣， LabVIEW 也 是通用的編程系統(tǒng)，有一個(gè)完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫。 然后再從新啟動(dòng)，進(jìn)行新建。 的安裝 Labview 如何安裝是我們先要解決的問題，下面是我安裝的截圖，這樣可以系統(tǒng)的反應(yīng)出我們的安裝過程。該軟件在編程語言和 VXI 總線之間建立連接，提供對(duì) VXI背板總線的控制和支持，是實(shí)現(xiàn) VXI 系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)。 “ 軟面板 ” 設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)具有可變性、多層性、自助性、人性化的面板，這個(gè)面板應(yīng)不僅同傳統(tǒng)儀器面板一樣具有顯示器、 LED、指針式表頭、旋鈕、滑動(dòng)條、開關(guān)按鈕、報(bào)警裝置等功能部件，而且應(yīng)還具有多個(gè)連貫操作面板、在線幫助功能等 。因此，消息基器件適用于虛擬儀器中數(shù)字信號(hào)處理部分的模塊。消息基器件用一組意義 明 確的 “ 字串行協(xié)議 ” 相互進(jìn)行通信，這種異步協(xié)議定義了在器件之間傳送命令和數(shù)據(jù)所需的掛鉤要求。因此，寄存器基器件適用于虛擬儀器中信號(hào) /輸出部分的模塊（如開關(guān)、多路復(fù)用器、數(shù) /模轉(zhuǎn)換輸出卡、模 /數(shù)轉(zhuǎn)換輸入卡、信號(hào)調(diào)理等）。他的明顯優(yōu)點(diǎn)在于速度寄存器基器件完全是在直接硬件控制這一層次上進(jìn)行通信的。將 VXI 儀器制作成寄存器基器件還是消息基器件是首先要做出的決策。存儲(chǔ)器器件不過是專用寄存器基器件，用來保存和傳輸大量數(shù)據(jù)。 VXI儀器模塊又稱為器件。系統(tǒng)的主要硬件包括控制器、主機(jī)箱和儀器模塊。例如使用高速數(shù)據(jù)采集模塊和高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊就能構(gòu)成 1 臺(tái)示波器、 1 臺(tái)數(shù)字化儀或 1臺(tái)頻譜分析儀；使用信號(hào)輸出與控制模塊和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊就能構(gòu)成 1 臺(tái)函數(shù)發(fā)生器、 1臺(tái)信號(hào)源或 1臺(tái)控制器。這3部分概括了數(shù)字化儀器的基本組成。因此硬件電路的設(shè)計(jì)一般可以選擇用現(xiàn)有的 各種不同的功能模塊來搭建。因?yàn)樗哂型ㄓ眯詮?qiáng)、可擴(kuò)充性好、傳輸速率高、抗干擾能力強(qiáng)以及良好的開放性能等優(yōu)點(diǎn)，因此自 1987 被首次推出后迅速得到各大儀器生產(chǎn)廠家的認(rèn)可，目前 VXI 模塊化儀器被認(rèn)為是虛擬儀器的最理想平臺(tái)，是儀器硬件的發(fā)展方向。 硬件電路的設(shè)計(jì)主要根據(jù)用戶所面對(duì)的任務(wù)決定，其中接口設(shè)計(jì)可選用的接口總線標(biāo)準(zhǔn)包括GPIB 總線、 VXI 總線等。測(cè)量完后還可打印、顯示所 需的報(bào)表或曲線，這些都使得儀器的可操作性大大提高而且易用、靈活。 可操作性強(qiáng)，易用靈活 虛擬儀器面板可由用戶定義，針對(duì)不同應(yīng)用可以設(shè)計(jì)不同的操作顯示界面。這樣形成的測(cè)試儀器系統(tǒng)功能更靈活、更高效、更開放、系統(tǒng)費(fèi)用更低。用戶完全可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，將先進(jìn)的信號(hào)處理算法、人工智能技術(shù)和專家系統(tǒng)應(yīng)用于儀器設(shè)計(jì)與集成，從而將智能儀器水平提高到一個(gè)新的層次。 虛擬儀器特點(diǎn) 與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有高效、開放、易用靈活、功能強(qiáng)大、性價(jià)比高、可操作性好等明顯優(yōu)點(diǎn)，具體表現(xiàn)為： 智能化程度高，處理能力強(qiáng) 。 虛擬儀器技術(shù)，就是用戶在通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)上，根據(jù)測(cè)試任務(wù)的需要來定義和設(shè)計(jì)的測(cè)試功能，其實(shí)質(zhì)是充分利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)和擴(kuò) 展傳統(tǒng)儀器的功能，軟件就是儀器反映了虛擬儀器技術(shù)的本質(zhì)特征，美國國家儀器公司生產(chǎn)的 NILABVIEW 是目前最為成功，應(yīng)用最為廣泛的虛擬儀器開發(fā)系統(tǒng)，它是一種基于 G 語言的 32 位編譯型圖形化編程語言，其圖形化界面可以方便的進(jìn)行虛擬儀器的開發(fā)，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，需要對(duì)溫度測(cè)量和控制的場(chǎng)合越來越多，測(cè)量溫度方法也是多種多樣的 。常用的數(shù)字萬用表，示波器，信號(hào)發(fā)生器，數(shù)據(jù)記錄儀，以及溫度和壓力監(jiān)控儀器就是這種傳統(tǒng)儀器的代表。本文重點(diǎn)介紹了虛擬儀器的界面， LabVIEW 應(yīng)用，并設(shè)計(jì)了一個(gè)基于虛擬儀器的溫度 監(jiān)測(cè) 和控制系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)開發(fā)過程中數(shù)據(jù)的采集 和軟硬件的設(shè)計(jì)，虛擬儀器設(shè)備可以由使用者自己定義，這意味著可以自由地組合計(jì)算機(jī)平臺(tái)，硬件 、 軟件 、 以及各種實(shí)現(xiàn)應(yīng)用所需要的附件。 需要對(duì) LabVIEW 進(jìn)行學(xué)習(xí)，然后 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的前面板，對(duì)溫度傳感器進(jìn)行選擇。所以我們要在不同的位置等分安裝三個(gè)溫度傳感器，并且還對(duì)應(yīng)著三個(gè)數(shù)據(jù)采集卡。計(jì)算機(jī)主要是進(jìn)行編程，對(duì)溫度進(jìn)行顯示、報(bào)警和控制等；溫度傳感器是對(duì)大棚內(nèi)溫度進(jìn)行測(cè)量，顯示； 數(shù)據(jù)采集卡是 讀 取 溫度傳感器的溫度值，并 且 溫度值通過 數(shù)據(jù)采集卡 送入計(jì)算機(jī)；其原理圖如圖 。 還要 進(jìn)行 LabVIEW 虛擬儀器編程，通過對(duì)前面板的設(shè)基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 3 置來顯示溫室大棚內(nèi)的溫度，并進(jìn)行報(bào)警，進(jìn)而對(duì)大棚內(nèi)溫度進(jìn)行控制。虛擬儀器技術(shù)從本質(zhì)上說是一個(gè)集成的軟硬 件概念，隨著產(chǎn)品的功能上不斷趨于復(fù)雜，工程師們通常需要集成多個(gè)測(cè)量設(shè)備來滿足完整的測(cè)試需求，而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費(fèi)大量的時(shí)間， NI的虛擬儀器軟件平臺(tái)為所有的 I/O設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口，幫助用戶輕松地將多個(gè)測(cè)量設(shè)備集成到單個(gè)系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復(fù)雜性。 NI 設(shè)計(jì)這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時(shí)還提供了靈活性和強(qiáng)大的功能，使用戶輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護(hù)和修改高性能、低成本的測(cè)量和控制解決方案。 三、開發(fā)時(shí)間少。 二、擴(kuò)展性強(qiáng)。虛擬儀器技術(shù)是在 PC 技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以完全繼承了以現(xiàn)成即用的 PC 技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，包括功能卓越的處理器和文件I/O，使用戶在數(shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤的同時(shí)，就能實(shí)時(shí)進(jìn)行復(fù)雜的分析。 虛擬儀器技術(shù)越來越完善，所以，選用虛擬儀器來改善大棚的溫度控制系統(tǒng)。 不解決這些問題只會(huì)讓勞動(dòng)人民更加的辛苦 ，所以我們要研究自動(dòng)控制，擺脫簡(jiǎn)單的勞動(dòng)力，一切進(jìn)行機(jī)械化。這些操作都是在人工情況下進(jìn)行的，這些都浪費(fèi)了大量的人力物力，對(duì)于大棚數(shù)量很多來說，是面臨的一個(gè)難題。 基于虛擬儀器的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 2 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 隨著大棚技術(shù)的普及，溫室大 棚數(shù)量不斷增多，溫室大棚的溫度控制成為一個(gè)難題。由于溫室大棚能帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，溫室大棚技術(shù)越來越普及。 溫室大棚就是建立一個(gè)模擬適合生物生長(zhǎng)的氣候條件，創(chuàng)造一個(gè)人工氣象環(huán)境，來消除溫度對(duì)生物生長(zhǎng)的限制。利用溫室大棚可以解決我國人們對(duì)蔬菜等農(nóng)作物的需求，特 別是在北方 地區(qū) ，由于冬季寒冷，農(nóng)作物無法生長(zhǎng)，在冬天土地得不到利用。 研究 背景 我國人多，人均占有耕地面積少。 我們這里研究的是對(duì)于生態(tài)環(huán)境因素采用單因子控制。目前日本、荷蘭、以色列、美國等發(fā)達(dá)國家可以根據(jù)作物的要求和特點(diǎn)，對(duì)溫室內(nèi)光照、溫度、水、氣、肥等諸多因子進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控。一般以光照條件為始變因素，溫度、濕度和二氧化碳濃度為隨變因素，使這 4 個(gè)主要環(huán)境因素隨時(shí)處于最佳配合狀態(tài)。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 20 世紀(jì) 80年代采取多因素綜合控制方法，這是利用計(jì)算機(jī)控制溫室環(huán)境因素的方法。目 錄 第 1 章 緒論 ...................................................................................................................... 1 研究背景 ...............................................