【正文】 流放大、再 A/D 轉換為數(shù)字信號；另一種是將該濕敏電容置于 555 振蕩電路中，將電容值的變化轉為與之呈反比的電壓頻率信號。濕度 /電容轉換曲線如圖所示。 1％ RH(10％～ 97％RH，曲線擬合線性度 )/ 3％ RH(10％～ 97％ RH，直線擬合線性度 )。 HS1101 濕度傳感器簡介 HS1101 濕 度傳感器等效于一個電容單元，其系統(tǒng)參數(shù)特性如下：測量范圍為3～ 99％ RH；電源電壓 DC 5V(max 7V)；等效電容 175～ 185pE(54． 4％ RH， 10KHz)；恢復時間 10s(在 100％ RH 中存放 150h 后 )；濕度遲滯177。系統(tǒng)采用 3 個 DSl8820 進行測溫。溫度數(shù)據(jù)是以帶符號位的 16bit 補碼存儲在溫度寄存器中。測溫電路如圖所示 第三章 系統(tǒng)硬件的設計 DSl8820 加電后，處在空閑狀態(tài)。 DS18B20 測量溫度 在電路設計中選擇 3 腳封裝的 DSl8B20，并采用外加電源的工作方式。在每一個時隙，總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)。 初始化波形如圖所示。除 應答脈沖外，所有這些信號都由主機發(fā)出同步信號。 DSl8B20 的信號方式 DSl8820 采用嚴格的單總線通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。 功能命令：主機通過功能命令對 DSl8820 進行讀／寫 Scratchpad 存儲器，或者啟動溫度轉換。 ROM 命令： ROM 命令通過器件的 64bit ROM 碼使主機指定某一特定器件 (如有多個器件掛在總線上 )與之進行通信。 初始化： DSl8B20 所有的數(shù)據(jù)交換都由一個初始化序列開始，由主機發(fā)出的復 第三章 系統(tǒng)硬件的設計 位脈沖和 DSl8B20 發(fā)出的應答脈沖構成。 命令序列 步驟一、初始化；步驟二、 ROM 命令跟隨著需要交換的數(shù)據(jù)；步驟三、功能命令跟隨著需要交換的數(shù)據(jù)。 單總線需接一個 的外部上拉電阻，因此 DSl8B20 的閑置狀態(tài)為高電平。將測量溫度轉換為 12bit 的數(shù)字量最長需750ms； DSl8B20 可采用信號線寄生供電，無需外部供電；每個 DSl8820 有唯一的64bit 序列碼，即多個 DSl8820 可在一條單總線上工作。其提供 9~12 位精度的溫度測量；電源供電范圍是 ~；溫度測量范圍 55℃ ~+125℃ ，在 10℃ ~+85℃ 范圍內，溫度遲滯177。采用數(shù)字溫度傳感器的好處是與 CPU接口方便，可不必過多考慮前向通道中諸如信號放大、零點漂移、傳感器供電和干擾等因素，可以在滿足系統(tǒng)要求的前提下最大限度的減少系統(tǒng)開發(fā)成本和技術難度。 第三章 系統(tǒng)硬件的設計 溫度監(jiān)測電路的設計 考慮到館藏室空間較大，為了保證測得數(shù)據(jù)的準確性，系統(tǒng)采用多點測量的方法對館藏室溫度進行監(jiān)測。 為了達到以上溫濕度參數(shù)的控制要求，需選擇相應的硬件。 5℃ ，濕度177。 三、館藏室要求： 館藏室參考 面積： 2 000 m2；參考高度： 6 m；溫度要求： t30℃ ；濕度要求：RH65％。如：雙面復寫紙標準 (GB 2801— 81)中規(guī)定復寫次數(shù)，正反色差測定的打印溫度為 25177。 2℃ ；相對濕度為 50%～ 60%。 5）根據(jù)我國地理位置和氣候條件。 3）參考設備和專用房間的特殊要求。 一、溫濕度參數(shù)制定原則： 1）有利于檔案制成材料的保存。 除了以上各大功能，系統(tǒng)還具有控 制可靠；界面更加人性化，便于使用；所有 第二章 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的總體設計 操作均通過鍵盤和鼠標實現(xiàn)；溫濕度測控曲線實時顯示；高精確度、高穩(wěn)定性；節(jié)約成本，提高效率等特點。按下系統(tǒng)操作主面板的歷史數(shù)據(jù)回讀按鈕，即可啟動數(shù)據(jù)回放功能。對測得的溫濕度信息，采用四位數(shù)值顯示和圖標波形顯示的方式來展現(xiàn)給用戶，直觀便捷，讓用戶能更好的了解環(huán)境狀況。當實際測得的溫濕度值超越相應 的上限或者下限時，系統(tǒng)自動啟動報警裝置，相應的報警指示燈將會點亮。系統(tǒng)將自動的將實時監(jiān)測到的溫濕度信息記錄在名為“溫濕度測量數(shù)據(jù)表”的 Excel 表格中，便于用戶調用查看。 2）自動記錄功能：系統(tǒng)設計有自動數(shù)據(jù)記錄的功能。按下系統(tǒng)運行按鈕，系統(tǒng)將自動進行環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)的連續(xù)監(jiān)測。 5%RH 3）使用環(huán)境溫度濕度范圍： 25℃ ～ 60℃ ； 0%RH～ 100%RH 4）顯示方式： 溫度：四位數(shù)值顯示、波形顯示濕度：四位數(shù)值顯示、波形顯示 5）報警方式： 指示燈報警 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)功能特點 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)自動監(jiān)測、自動記錄、自動保存、自動報警、對監(jiān)測的數(shù)據(jù)實現(xiàn)了自動上傳、多形式查詢、數(shù)據(jù)回放等功 能。 ℃ 25℃ ～ 10℃ 準確度 177。 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)參數(shù) 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的參數(shù)設定極其重要，設計根據(jù)《檔案館溫濕度系統(tǒng)管理規(guī)定》確定了監(jiān)測系統(tǒng)的一些重要參數(shù) 。 5）系統(tǒng)前面板： 系統(tǒng)操作前面板是用戶對系統(tǒng)進行觀察和使用的主要窗口，因此設計必須直觀簡便。系統(tǒng)軟件自檢則主要用于對軟件程序的檢查，啟動軟件自檢后，將由系統(tǒng)產(chǎn)生一些信號值作為外界采集獲得的溫濕度信號，通過與理想的數(shù) 據(jù)處理結果的比照來達到系統(tǒng)軟件自檢的目的。因為本設計采用多傳感器多點測量的方法實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，難免有的傳感器會產(chǎn)生故障而得到壞值。歷史數(shù)據(jù)回讀子程序實現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)的回讀顯示，將記錄的數(shù)據(jù)以波形的形式在歷史數(shù)據(jù)回讀窗口顯示出來，便于用戶更直觀的觀察環(huán)境的溫濕度變化。數(shù)據(jù)記錄通過調用數(shù)據(jù)記錄子程序實現(xiàn)測得數(shù)據(jù)的自動記錄，并將其保存于 Excel表格中。 3）系統(tǒng)控制： 第二章 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的總體設計 系統(tǒng)控制部分主要實現(xiàn)在 LabVIEW軟件平臺上，進行數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)的處理，以及數(shù)據(jù)的記錄、越限報警和歷史數(shù)據(jù)回讀等功能。 2）計算機 I/O接口： 計算機 I/O接口為計算機與外部電路的連接提供硬件支持。 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)總體結構圖如圖 。 第二章 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的總體設計 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)組成結構 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。 系統(tǒng)工作原理框圖如圖 。故而，設計提出基于虛擬儀器的館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)來解決這些問題。首先對軟件開發(fā)的開發(fā)環(huán)境 LabVIEW 軟件進行了介紹，然后介紹了系統(tǒng)的用戶登錄、自檢、溫濕度數(shù)據(jù)的監(jiān)測、處理、顯示以及報警、數(shù)據(jù)記錄與歷史數(shù)據(jù)回讀等功能的設計思路。分別對溫度傳感器的選擇及監(jiān)測電路的設計 和濕度傳感器的選擇及監(jiān)測電路的設計進行了介紹，最后對數(shù)據(jù)采集電路以及系統(tǒng)抗干擾設計進行了介紹。 全文主要章節(jié)的主要內容如下： 第二章從總體上介紹溫濕度測控系統(tǒng)的結構組成，以及整個系統(tǒng)的工作原理，使讀者對本設計先有一個宏觀上的認識。 論文整體結構 首章主要介紹了論文的背景以及論文中所涉及到的相關技術的發(fā)展現(xiàn)狀，梳理論文脈絡。具有數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)多種方式顯示，越限報警，數(shù)據(jù)記錄以及歷史數(shù)據(jù)回讀等功能。 第一章緒論 因此，用戶可根據(jù)自己的需要，選用不 同廠家的產(chǎn)品，使儀器系統(tǒng)的開發(fā)更為靈活，效率更高，縮短了系統(tǒng)組建時間。如今，虛擬儀器已是現(xiàn)代檢測系統(tǒng)中非常重要的一部分 ?！败浖褪莾x器”反映了虛擬儀器技術的本質特征。 在測試和測量方面， LabVIEW 已經(jīng)變成一種工業(yè)的標準開發(fā)工具；在過程控制和工廠自動化應用方面， LabVIEW 非常適用于過程監(jiān)測和控制；在 研究和分析方面，LabVIEW 有力的軟件分析庫提供了幾乎所有經(jīng)典的信號處理函數(shù)和大量現(xiàn)代的高級信號分析系統(tǒng)。 4）提供大量與外部代碼或軟件進行連接的機制，諸如 DLL（動態(tài)鏈接庫）， DDE（共享庫）， ActiveX 等。 2）提供傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)調試手段，例如，設置斷點、單步運行；提供獨具特色的執(zhí)行工具，使程序動畫式進行，便于設計者觀察到程序運行的細節(jié)使程序的調試和開發(fā)更為便 捷。虛擬儀器則打破了傳統(tǒng)儀器中其功能由廠家定義且用戶無法改變的模式，使得用戶可以根據(jù)自己的需求，設計自己的儀器系統(tǒng)，并可通過修改軟件來改變或增減儀器的功能，真正體現(xiàn)了“軟件就是儀器”這一新概念。傳統(tǒng)臺式儀器是由廠家設計并定義好功能的一個封閉結構，有固定的輸入 /輸出接口和儀器操作面板。 LabVIEW[8]（ Laboratory Virtual Instrument Engineer Workbench，實驗室虛擬儀器工作平臺）是美國 NI 公司推出的一種基于 G 語言（ Graphics Language，圖形化編程語言）的、具有革命性的、圖形化虛擬儀器開發(fā)環(huán)境，是業(yè)界領先的測試、測量和控制系統(tǒng)的開發(fā)工具。虛擬儀器的研究中涉及的基礎理論主要有計算機數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號處理。應用程序負責對采集來的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析、圖像顯示、數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)據(jù)打印等操作，面板上的按鈕對應各種功能，并伴有動態(tài)幫助，這樣不僅充分實現(xiàn)單鍵操作和 OSD，而且用戶對虛擬儀器面板的操作比對真實儀器的操作更為方便 [7]。設備驅動軟件是直接控制各種可控制硬件接口的驅動程序。 虛擬儀器技術簡介 虛擬儀器簡稱 VI，是具有虛擬面板的 PC 機儀器，由硬件設備與接口、 PC 機、設備驅動軟件和虛擬儀器面板組成。我國國民經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，加快了企業(yè)的技術升級步伐，先進儀器設備的需求更加強勁；虛擬儀器賴以生存的個人計算機最近幾年以極高的速度在中國發(fā)展，這些都為虛 第一章緒論 擬儀器在我國 的普及奠定了良好的基礎。 國內虛