【正文】 程序應(yīng)該采用結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)。要保證連接件的接觸可靠。要有超量程和過載保護(hù)，保證輸入、輸出通道正常工作。a）經(jīng)濟(jì)合理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中，一定要注意在滿足件能指標(biāo)的前提下，盡可能地降低價(jià)格，以便得到高的性價(jià)比，這是硬件設(shè)計(jì)中優(yōu)先考慮的一個(gè)重要因素，也是一個(gè)產(chǎn)品爭取市場的主要因素之一。 對于不同的采集對象系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求是不相同的。與此同時(shí)，將計(jì)算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和打印，以便對某些物理量的監(jiān)視。根據(jù)信號通道的結(jié)構(gòu)方式分類：單通道方式，多通道方式。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入又稱為數(shù)據(jù)的收集；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸出又稱為數(shù)據(jù)的分配。上述整個(gè)過程都可以看成是數(shù)據(jù)采集技術(shù)涵蓋的內(nèi)容。外部實(shí)現(xiàn)對象通過接口和計(jì)算機(jī)交換信息，在實(shí)現(xiàn)對象中，信息變現(xiàn)為不同的形式并有明確的物理意義，輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)部后部變成二進(jìn)制數(shù)，統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)。現(xiàn)今數(shù)以萬計(jì)的工程師、科學(xué)家以及技術(shù)人員在使用labview來構(gòu)建測量與自動化系統(tǒng)。綜上所述，labview是一個(gè)高效的圖形化程序設(shè)計(jì)環(huán)境，它結(jié)合了簡單易用的圖形式開發(fā)環(huán)境與靈活強(qiáng)大的G編程語言。labview的分析庫功能強(qiáng)大、應(yīng)用范圍廣，可以和那些專用的分析軟件包相媲美。插入式對高速和直接控制的應(yīng)用是非常理想的。a)儀器控制labview中的GPIB、VXI和串口VI庫使用NI工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備驅(qū)動程序軟件來對儀器系統(tǒng)進(jìn)行全面的控制。e)模塊化和層次化labview的vi設(shè)計(jì)成為模塊化，所以任何vi可以自己運(yùn)行或作為其他vi的一部分，你甚至可以為你自己的vi創(chuàng)建圖標(biāo)，做為你自己的vi和subVI的層次圖（hierarchy）[20]。d)數(shù)據(jù)流編程labview使用獲得的數(shù)據(jù)流編程方法，從而使你從基于廣西語言的徒工結(jié)構(gòu)編程中解脫出來。從labview的Function菜單中選擇對象（圖標(biāo)）、塊和下一塊間用線來連接，來傳遞數(shù)據(jù)。當(dāng)vi完成后，你可以全用前面板來控制系統(tǒng)，當(dāng)vi運(yùn)行時(shí)，通過選擇開關(guān)，移動滾動條、放大和縮小圖像，或從鍵盤輸入數(shù)值。具體編程步驟如下：b）創(chuàng)建前面板前面板就是labview,中應(yīng)用程序的人機(jī)界面。 labview的基本功能：a）使用圖形編程方法來生成vi在labview中，一個(gè)vi即是一個(gè)應(yīng)用程序，其表現(xiàn)形式就是一個(gè)由代表各種控制、顯示等功能或?qū)ο蟮膱D標(biāo)或圖形模塊及其間的連接線組成的圖。具有實(shí)時(shí)性,支持?jǐn)?shù)據(jù)采集板和GPIB、串口設(shè)備、VXI儀器、.PIC、工業(yè)現(xiàn)場總線以及用戶特殊的板卡，免費(fèi)提供世界各大廠商的600多種GPIB儀器、串口儀器、VXI儀器、CAMMAC設(shè)備的驅(qū)動程序。在任何一個(gè)平臺上開發(fā)的labview應(yīng)用程序可直接移植到其它平臺上。繼承傳統(tǒng)的編程語言中的結(jié)構(gòu)化和模塊化編程的優(yōu)點(diǎn),采用編譯方式運(yùn)行32位應(yīng)用程序,提高了運(yùn)行程序的速度。提供程序調(diào)試功能。通過控制編輯器可將現(xiàn)有的控制對象修改成適合自己工作領(lǐng)域的控制對象。在這個(gè)平臺上,各種領(lǐng)域的專業(yè)工程師和科學(xué)家們通過定義和連接代表各種功能模塊的圖標(biāo)來方便迅速地建立高水平的應(yīng)用程序。labview是一個(gè)高效的圖形化程序設(shè)計(jì)環(huán)境，它結(jié)合了簡單易用的圖形式開發(fā)環(huán)境與靈活強(qiáng)大的G編程語言。顯然LabVIEW依附并發(fā)展了模塊化程序設(shè)計(jì)的概念。用LabVIEW編制出的圖形化VI是分層次和模塊化的。首先,從功能菜單中選擇需要的功能節(jié)點(diǎn),將之置于面板上適當(dāng)?shù)奈恢?；然后用?dǎo)(Wires)連接各功能節(jié)點(diǎn)在程序圖中的端口,用來在功能節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)把一個(gè)控件或指示器放置到前面板上時(shí)，LabVIEW在程序圖中相應(yīng)地放置了一個(gè)端口(Terminals),這個(gè)從屬于控件或指示器的端口不能隨意刪除,只有刪除它對應(yīng)的控件或指示器時(shí)它才隨之一起被刪除[18]。前面板接收來自程序圖的指令。LabVIEW的核心是VI。這樣,LabVIEW中被連接的功能節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流控制著程序的執(zhí)行次序,而不象文本程序受到行順序執(zhí)行的約束。數(shù)據(jù)流程序設(shè)計(jì)規(guī)定,一個(gè)目標(biāo)只有當(dāng)它的所有輸入有效時(shí)才能執(zhí)行；而目標(biāo)的輸出,只有當(dāng)它的功能完成時(shí)才是有效的。諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的執(zhí)行方式。進(jìn)一步而言,許多低級SubVI可以完成一些常用功能,因此,用戶可以開發(fā)特定的SubVI庫,以適用一般的應(yīng)用程序。用戶可以將一個(gè)應(yīng)用分解為一系列任務(wù),再將任務(wù)細(xì)分,將一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用分解為一系列的簡單子任務(wù),為每個(gè)子任務(wù)建立一個(gè)VI,然后把這些VI組合在一起完成最終的應(yīng)用程序。一個(gè)VI由交互式用戶接口、數(shù)據(jù)流框圖和圖標(biāo)連接端口組成。LabVIEW的動態(tài)連續(xù)跟蹤方式，可以連續(xù)、動態(tài)地觀察程序中的數(shù)據(jù)其變化情況，比其它語言的開發(fā)環(huán)境更方便、更有效。像C或C++等其它計(jì)算機(jī)高級語言一樣，LabVIEW也是一種通用編程系統(tǒng)，具有各種各樣、功能強(qiáng)大的函數(shù)庫，包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串行儀器控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲，甚至還有目前十分熱門的網(wǎng)絡(luò)功能。也不必去記憶那眼花繚亂的文本式程序代碼。LabVIEW與其它計(jì)算機(jī)語言相比，有一個(gè)特別重要的不同點(diǎn)：其它計(jì)算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼行，而LabVIEW采用圖形化編程語言——G語言，產(chǎn)生的程序是框圖的形式，易學(xué)易用，特別適合硬件工程師、實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員、生產(chǎn)線工藝技術(shù)人員的學(xué)習(xí)和使用，可在很短的時(shí)間內(nèi)掌握并應(yīng)用到實(shí)踐中去。它可以把復(fù)雜、繁瑣、費(fèi)時(shí)的語言編程簡化成用菜單或圖標(biāo)提示的方法選擇功能(圖形),用線條將各種功能(圖形)連接起來的簡單圖形編程方式,為沒有編程經(jīng)驗(yàn)的用戶進(jìn)行編程、查錯(cuò)、調(diào)試提供了簡單方便、完整的環(huán)境和工具，尤其適合于從事科研、開發(fā)的科學(xué)家和工程技術(shù)人員使用[16]。第3章 LabVIEW語言及功能簡介LabVIEW是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境(laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)的簡稱,是目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強(qiáng)的圖形化軟件開發(fā)集成環(huán)境。也就是說，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)這些模塊所能實(shí)現(xiàn)的所有功能，將這些功能組合在了一起構(gòu)成了一個(gè)完整的溫濕度檢測功能的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對大棚種植的室內(nèi)溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制，良好的達(dá)到對溫濕度的預(yù)期控制，從而取得收益。 傳感器把被測量的物理量轉(zhuǎn)換為電量；信號調(diào)理電路對傳感器轉(zhuǎn)換的電信號進(jìn)行放大、濾波、隔離；數(shù)據(jù)采集卡采集信號調(diào)理電路的電壓信號，轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能處理的數(shù)字信號；通過數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動程序，將數(shù)字信號讀入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對信號進(jìn)行采集和處理以達(dá)到預(yù)期效果，并將信號采集到計(jì)算機(jī)的軟件程序中，然后由示波器在前面板顯示出信號的變化曲線，同時(shí)利用信號拆分模塊將送進(jìn)來的信號拆分，以便對溫濕度不同的信號做不同的處理，從而實(shí)現(xiàn)對溫濕度雙通道的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)自動存儲、顯示以及越限報(bào)警。并將輸出接到事件結(jié)構(gòu)上，當(dāng)有報(bào)警的信號時(shí)，事件結(jié)構(gòu)執(zhí)行，將此報(bào)警信號記錄下來； 當(dāng)不需要某類記錄（溫度或者濕度）的時(shí)候，點(diǎn)擊該記錄對應(yīng)的清除按鈕，程序?qū)?zhí)行該按鈕所在的程序框中的程序，將所對應(yīng)的歷史清零。同時(shí)也可以查詢歷史數(shù)據(jù)。Excel下打開。 數(shù)據(jù)存儲的功能是利用數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)的，然后運(yùn)行系統(tǒng)，DAQmx采集到的所有數(shù)據(jù)及其對應(yīng)的采集時(shí)間都存放在該文件中。其中，溫濕度的顯示窗口中可以實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前空間的溫度和濕度的值，設(shè)定窗口可以人為的設(shè)定溫濕度的臨界值，當(dāng)空間溫度或者濕度超過預(yù)設(shè)的臨界值時(shí)會啟動報(bào)警系統(tǒng)，位于前面板上面的報(bào)警指示燈會變成紅色的。 用戶可以將采集到的溫濕度數(shù)據(jù)的一部分或者全部保存在Excel表格中，方便查詢和打印。 檢測參數(shù)的顯示:如測試時(shí)間、設(shè)定溫濕度、當(dāng)前溫濕度等，當(dāng)溫濕度超出某個(gè)范圍進(jìn)行報(bào)警等。也不必去記憶那眼花繚亂的文本式程序代碼。并且特別適合硬件工程師、實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員、生產(chǎn)線工藝技術(shù)人員的學(xué)習(xí)和使用，可在很短的時(shí)間內(nèi)掌握并應(yīng)用到實(shí)踐中去[15]。LabVIEW的代碼不需任何修改就可以運(yùn)行在常見的三大臺式機(jī)操作系統(tǒng)(Windows、MasOS及Linux)上除此之外，LabVIEW還支持各種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和嵌入式設(shè)備，常見的有：PDA、FPGA以及運(yùn)行VxWorks和PharLap系統(tǒng)的RT設(shè)備[14]。 跨平臺：LabVIEW具有良好的平臺一致性。在設(shè)計(jì)機(jī)電設(shè)備之前，可以現(xiàn)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)域的塊———LabVIEWDSC。有時(shí)甚至于只需簡單地調(diào)用幾個(gè)工具包中的函數(shù)，就可以組成一個(gè)完整的測試測量應(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試測量領(lǐng)域的LabVIEW工具包。經(jīng)過多年的發(fā)展，LabVIEW在測試測量領(lǐng)域獲得了廣泛的承認(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。可充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的能力，有非常強(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是NI公司開發(fā)的一種虛擬儀器平臺目前利用LabVIEW的開發(fā)通常建立在LabVIEW所支持的昂貴的數(shù)據(jù)采集卡上，而本系統(tǒng)采用上位機(jī)（PC機(jī)）串口與單片機(jī)進(jìn)行通信，大大降低了系統(tǒng)的成本。這就方便了設(shè)計(jì)的時(shí)候可以根據(jù)自己的想法很容易的設(shè)計(jì)出一個(gè)系統(tǒng)。這次設(shè)計(jì)的測試系統(tǒng)上位機(jī)軟件采用LabVIEW編寫。而且這類測量系統(tǒng)和傳統(tǒng)儀器一樣，功能和作用都由生產(chǎn)商在生產(chǎn)時(shí)定義好，一旦成型，用戶就無法在使用過程中根據(jù)自身的需要對儀器的功能和作用進(jìn)行重新定義，另外這類測量系統(tǒng)與其它儀器設(shè)備的連接也十分有限，并且圖形界面較小，人工讀取數(shù)據(jù)信息量很小，數(shù)據(jù)無法實(shí)時(shí)地編輯、存儲，同時(shí)系統(tǒng)封閉、可擴(kuò)展性差，技術(shù)更新速度慢，開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用也較高。為了能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度檢測系統(tǒng)所提出的各項(xiàng)具體的功能，上位機(jī)為裝有LabVIEW2005軟件的PC機(jī)，上位機(jī)部分完成對硬件的驅(qū)動，溫濕度數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)處理與存儲，溫濕度超限報(bào)警及人機(jī)交互操作界面的生成。第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本論文設(shè)計(jì)開發(fā)的是基于LabVIEW的溫濕度檢測器上位機(jī)設(shè)計(jì)。 虛擬儀器還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是，由于虛擬儀器天生的優(yōu)勢，技術(shù)人員可以通過極少的硬件投資和極少甚至無需軟件上的升級就能改進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)。根據(jù)工作環(huán)境的不同能方便的調(diào)節(jié)與輸入溫濕度上限下限，更好的控制相關(guān)環(huán)境的溫度和濕度。工作人員可以通過打開溫濕度調(diào)控器進(jìn)行及時(shí)的調(diào)節(jié)被測環(huán)境的溫濕度。當(dāng)溫度過高或過低或者是濕度過高或過低時(shí)，都能通過系統(tǒng)實(shí)時(shí)向工作人員發(fā)出警告。 對所做工作進(jìn)行總結(jié)和評估，對未來的研究作相關(guān)展望。 溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)方案，對系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺進(jìn)行選擇的結(jié)果。 論文構(gòu)成及研究內(nèi)容本文重點(diǎn)介紹：利用LabVIEW開發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)上位機(jī)的檢測界面，從而實(shí)現(xiàn)了對大棚內(nèi)溫濕度的檢測。其中溫濕度檢測是現(xiàn)代檢測技術(shù)中的重要組成部分，在保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源和安全生產(chǎn)等方面起著關(guān)鍵的作用。基于生活的需要，方便了生產(chǎn)中對溫濕度的控制，有效的提高了生產(chǎn)質(zhì)量。因此性價(jià)比更高。同時(shí)，不僅僅是農(nóng)業(yè)，虛擬儀器將在航天、通信、醫(yī)療、電力、石油、鐵路等行業(yè)也普及并且開始應(yīng)用。伴隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器將逐步取代傳統(tǒng)儀器而成為測試儀器的主流。世界各國的公司，特別是美國的NI公司，為了使虛擬儀器能適應(yīng)所有的總線配置，開發(fā)了大量的軟件和適應(yīng)要求的硬件，從而可以使得使用者靈活地組建各種各樣的不同復(fù)雜程度的虛擬儀器自動測控系統(tǒng)，方便使用。當(dāng)然，除了這兩個(gè)影響力比較大的，還有美國HP公司開發(fā)的HVEE和HPTIG軟件，美國Tektronix公司開發(fā)的EzTest和TekTNS軟件，以及美國 HEM Data公司開發(fā)的SanpMaster軟件，都是國際上公認(rèn)的非常優(yōu)秀虛擬儀器開發(fā)軟件[12]。在這些許多的開發(fā)軟件中，尤其以美國NI公司的LabVIEW和Labwindows/CVI開發(fā)最早且最具影響力。所以，對溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制就成了現(xiàn)在必須并且需要加大技術(shù)支持的時(shí)候了。所以國內(nèi)正在逐步消化吸收有關(guān)技術(shù)，一般第一步先搞調(diào)溫、調(diào)光照，控通風(fēng)；第二步搞溫濕度自動控制及CO2測控。于是，漸漸的各地建立了越來越多的新型溫室大棚，用來種植反季蔬菜，花卉；與此同時(shí)，養(yǎng)殖業(yè)對環(huán)境的測控也日感迫切；調(diào)溫冷庫的大量興建給溫濕度測控技術(shù)提供了廣闊的市場。尤其在食品行業(yè)里，更是憑借經(jīng)驗(yàn)，很少有使企業(yè)用溫濕度傳感器[9]。例如紡織行業(yè)，溫濕度是影響紡織品質(zhì)量的重要因素，但紡織企業(yè)對溫濕度的測控手段仍然很粗糙，十分落后，絕大多數(shù)的企業(yè)仍在使用干濕球濕度計(jì)測量溫濕度，采用人工觀測，人工調(diào)節(jié)閥門、風(fēng)機(jī)的方法控制溫濕度，其控制效果可想而知。進(jìn)入21世紀(jì)后，特別是在我國加入WTO后，國內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品面臨巨大挑戰(zhàn)?，F(xiàn)代溫室及配套的設(shè)施已采用專業(yè)化、集約化和規(guī)模化的生產(chǎn)，規(guī)范有序的市場經(jīng)營和國際化的市場運(yùn)作體系,成為當(dāng)今世界最具活力的新興產(chǎn)業(yè)之一和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的亮點(diǎn)之處。像園藝強(qiáng)國荷蘭，以先進(jìn)的鮮花生產(chǎn)技術(shù)著稱于世，其玻璃溫室全部由計(jì)算機(jī)操作。80年代末開始出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)，就是現(xiàn)在正在開發(fā)并研制的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。 國外企業(yè)對這類的環(huán)境控制技術(shù)研究的比較早，起始于20世紀(jì)70年代。到21世紀(jì)初，全球已有超過32000用戶在使用虛擬儀器技術(shù)，其中不乏有許多國際知名的大公司，像Nokia、Simens、Tektronix等。針對上述的幾種系統(tǒng)的不足之處，設(shè)計(jì)一種基于LabVIEW的溫濕度檢測系統(tǒng)，通過VISA對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和傳輸，實(shí)現(xiàn)對溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸、分析、顯示與存儲等功能。并且傳輸信號很容易收到電磁信號的干擾，信號很容易衰減，形成測量誤差。為保證溫室大棚具有一個(gè)適合的溫濕度環(huán)境，有必要對大棚內(nèi)的溫度，包括大棚里面的濕度進(jìn)行監(jiān)測，所以設(shè)計(jì)出一個(gè)簡單方便的溫濕度檢測系統(tǒng)具有十分重要的意義。溫室大棚里的植物在生長過程中，由于環(huán)境、氣候和通風(fēng)條件等因素的變化，大棚內(nèi)的溫度或濕度會發(fā)生異常，這極易造成農(nóng)作物的腐爛或發(fā)生蟲害，影響其生長發(fā)育。因此，基于虛擬儀器的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念應(yīng)運(yùn)而生，與傳統(tǒng)的溫濕度測控系統(tǒng)相比較，本系統(tǒng)使用更加簡單方便，便于技術(shù)升級與更新，系統(tǒng)的使用及維護(hù)費(fèi)用極低，同時(shí)具有極高的可靠性，性價(jià)比比以前更高。 虛擬