基于虛擬儀器溫濕度測(cè)量系統(tǒng)

1、LabVIEW課程設(shè)計(jì)題目名稱： 基于虛擬儀器溫濕度測(cè)量系統(tǒng)專業(yè)班級(jí)： 測(cè)控技術(shù)與儀器1101班學(xué)生姓名：xxx學(xué) 號(hào)：xxxxxxxxxxxx指導(dǎo)教師：xxxxxxxxxxx 成績(jī)：評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)老師簽名： 日期： 學(xué)生姓名陳鐘德專業(yè)班級(jí)測(cè)控1101班學(xué)號(hào)題 目流水燈控制器課題性質(zhì)工程設(shè)計(jì)課題來(lái)源自擬指導(dǎo)教師xxx主要內(nèi)容（參數(shù)） 虛擬儀器具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，并且具備多種儀器設(shè)備功能于一體，能夠從分享用計(jì)算機(jī)所有資源，實(shí)現(xiàn)普通儀器所不能實(shí)現(xiàn)的功能。而且擁有良好的人機(jī)設(shè)計(jì)界面，簡(jiǎn)單易學(xué)，設(shè)備集成度高，靈活多變。本文設(shè)計(jì)就是建立在VI基礎(chǔ)上，在此平臺(tái)上完成對(duì)溫度和濕度的實(shí)時(shí)測(cè)量在數(shù)據(jù)采集部分中，

2、向AI-date（模擬數(shù)據(jù)輸入）輸入任意數(shù)值，在各子程序設(shè)定好的數(shù)值下，會(huì)顯示出溫度和濕度的數(shù)值以及超限時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。任務(wù)要求（進(jìn)度）1.瀏覽課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求，網(wǎng)上查找相關(guān)資料，確定設(shè)計(jì)題目，擬定設(shè)計(jì)方案。2.依照擬定的方案設(shè)計(jì)單元程序，且單元程序的設(shè)計(jì)要有依據(jù)和詳細(xì)論述。3.軟件設(shè)計(jì)，程序編寫及調(diào)試。4.撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、文理流暢、格式規(guī)范、方案合理、設(shè)計(jì)正確。主要參考資料【1】童剛.虛擬儀器實(shí)用編程技術(shù)M.機(jī)械工業(yè)出版社，2008【2】張重雄編著.虛擬儀器技術(shù)分析與設(shè)計(jì)M.電子工業(yè)出版社，2007【3】張毅等編著.虛擬儀器技術(shù)分析與應(yīng)用M.機(jī)械工業(yè)出版社，20

3、04【4】黃震宇、溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J無(wú)錫廣播電視大學(xué)，2008 審查意見(jiàn)系（教研室）主任簽字： 年 月 日 虛擬儀器 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 摘 要.51系統(tǒng)概述.52 基于虛擬儀器溫濕度監(jiān)控系統(tǒng).62.1 設(shè)計(jì)目的.62.2 設(shè)計(jì)思路.63 VI的子程序框圖的設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)過(guò)程.63.1 數(shù)據(jù)采集的程序設(shè)計(jì).63.1.1 數(shù)值常量的設(shè)計(jì).63.1.2 數(shù)值符號(hào)的設(shè)計(jì).73.1.3 選擇符號(hào)的設(shè)計(jì).73.2 濕度超限報(bào)警及其波形顯示設(shè)計(jì).73.2.1比較符的設(shè)計(jì).73.2.2 濕度表盤的設(shè)計(jì).73.2.3 指示燈的設(shè)計(jì).73.2.4 波形圖的設(shè)計(jì).73.2.5報(bào)警器的設(shè)計(jì).73.3 溫度超限報(bào)警機(jī)器波形

4、顯示設(shè)計(jì).83.3.1圓形指示燈的設(shè)計(jì).83.3.2 溫度計(jì)的設(shè)計(jì).83.4 濕度和溫度數(shù)據(jù)顯示的程序設(shè)計(jì).83.4.1 溫濕度數(shù)據(jù)表格的設(shè)計(jì).83.4.2 文件路徑創(chuàng)建的設(shè)計(jì).84 總程序框圖.95 VI前面板.106 程序調(diào)試數(shù)據(jù)結(jié)果.117設(shè)計(jì)心得.12 參考文獻(xiàn).13摘 要 虛擬儀器（virtual instrumention）是基于計(jì)算機(jī)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。使用虛擬儀器用戶可以通過(guò)操作顯示屏上的“虛擬”按鈕或面板，完成對(duì)被測(cè)量的采集、分析、判斷、調(diào)節(jié)和存儲(chǔ)等功能。本文設(shè)計(jì)就是建立在VI基礎(chǔ)上，在此平臺(tái)上完成對(duì)溫度和濕度的實(shí)時(shí)測(cè)量。本次設(shè)計(jì)是利用

5、虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)了一個(gè)適用生活的溫濕度測(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。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；采集；VI；溫度；濕度1系統(tǒng)概述LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國(guó)國(guó)家儀器（NI）公司研制開發(fā)的，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言都是采用基于文本的語(yǔ)言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語(yǔ)言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。與C和BASIC一樣，LabV

6、IEW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(kù)。LabVIEW的函數(shù)庫(kù)包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，等等。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?；谶@種形勢(shì)下，開發(fā)一些服務(wù)與社會(huì)的控制系統(tǒng)是很必要的，本文主要是對(duì)溫濕度的監(jiān)控設(shè)計(jì)。虛擬儀器（virtual instrumention）是基于計(jì)算機(jī)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。粗略地說(shuō)這種結(jié)合有兩種方式，一種是將計(jì)算機(jī)裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計(jì)算機(jī)功能的日益強(qiáng)

7、大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來(lái)越強(qiáng)大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。虛擬儀器的主要特點(diǎn)有：盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件?？沙浞职l(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。2 基于虛擬儀器溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)2.1 設(shè)計(jì)目的： 為了便于人們?cè)谏顒谧髦袑?duì)溫濕度有一定的掌控，以滿足人們所需，這樣不僅可以減少人力物力，還能減少很多不必要的麻煩，對(duì)農(nóng)作物所需溫度的監(jiān)控，對(duì)室內(nèi)溫濕度的監(jiān)控起到很大大的作用。2.2 設(shè)計(jì)思路：溫濕度上下限報(bào)警 由溫濕度傳感器檢測(cè)信號(hào)，信號(hào)被DAQ采集卡采集，進(jìn)入計(jì)算機(jī)虛擬儀器程序，對(duì)采集到的溫濕度進(jìn)行判斷，當(dāng)溫度不適于農(nóng)作

8、物生長(zhǎng)時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，可以通過(guò)空調(diào)、電風(fēng)扇等工具降溫；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1.2.1和1.2.2。溫度顯示及存儲(chǔ)溫度傳感器計(jì)算機(jī)DAQ采集濕度傳感器濕度顯示及存儲(chǔ)報(bào)警指示燈2.2.1 基于虛擬儀器溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)流程框圖基于虛擬儀器溫濕度控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)指示燈亮滅超限報(bào)警數(shù)據(jù)采集圖1.2.2系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖3 VI的子程序框圖的設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)過(guò)程3.1 數(shù)據(jù)采集的程序設(shè)計(jì)3.1.1 數(shù)值常量的設(shè)計(jì): 在【函數(shù)】選板中選擇【數(shù)學(xué)】子選板中的【數(shù)值】，然后選擇數(shù)值常量。3.1.2 數(shù)值符號(hào)的設(shè)計(jì)：

9、 在【函數(shù)】選板中選擇【編程】，然后選擇【數(shù)值】子選板中的乘和加。3.1.3 選擇符號(hào)的設(shè)計(jì)： 在函數(shù)選板中選擇【編程】，然后選擇【比較】子選板中的選擇在【函數(shù)】選板中選擇。程序框圖如圖3.1所示。圖3.1 數(shù)據(jù)采集程序框圖3.2 濕度超限報(bào)警及其波形顯示設(shè)計(jì)3.2.1比較符的設(shè)計(jì)： 在【函數(shù)】選板中選擇【編程】子選板中的【比較】，然后選擇小于和大于符號(hào)放置合適的位置；3.2.2 濕度表盤的設(shè)計(jì)： 在【控件選板】中選擇【經(jīng)典數(shù)值】，然后選擇【儀表】控件，放置前面板合適的位置，將標(biāo)簽改為濕度。3.2.3 指示燈的設(shè)計(jì): 在【控件】選板中選擇【指示燈】中的方形指示燈放置合適的位置。3.2.4 波形

10、圖的設(shè)計(jì)： 在【控件選版】中的【express】中選擇【圖形顯示控件】，然后選擇【波形圖】。3.2.5報(bào)警器的設(shè)計(jì)： 在【函數(shù)】選板中選擇【編程】子選板的【聲音與圖形】，然后選擇蜂鳴器，程序框圖如圖3.2所示。圖3.2 濕度報(bào)警及波形顯示程序框圖3.3 溫度超限報(bào)警機(jī)器波形顯示設(shè)計(jì)3.3.1圓形指示燈的設(shè)計(jì)： 在【控件】選板中選擇【指示燈】中的圓形指示燈放置合適的位置。3.3.2 溫度計(jì)的設(shè)計(jì)： 在【控件】選板中選擇【經(jīng)典】子選板中的【經(jīng)典數(shù)值】，然后選擇溫度計(jì)放置合適的位置；其余過(guò)程類似于3.2所述，其程序框圖如圖3.3所示。圖3.3 溫度報(bào)警及波形顯示程序框圖3.4 濕度和溫度數(shù)據(jù)顯示的程

11、序設(shè)計(jì)3.4.1 溫濕度數(shù)據(jù)表格的設(shè)計(jì)： 在【控件選板】選擇【新式】中的【列表與表格】中的【express表格】放置合適的位置。3.4.2 文件路徑創(chuàng)建的設(shè)計(jì)： 在函數(shù)選板中選擇編程子選板中的文件I/O，然后選擇寫入電子表格，再創(chuàng)建輸入控件。程序框圖如圖3.4所示。圖3.4 溫濕度數(shù)據(jù)顯示程序框圖4 總程序框圖圖 4.1 溫濕度系統(tǒng)控制圖5 VI前面板 在數(shù)據(jù)采集部分中，向AI-date（模擬數(shù)據(jù)輸入）輸入任意數(shù)值，在各子程序設(shè)定好的數(shù)值下，會(huì)顯示出溫度和濕度的數(shù)值，設(shè)計(jì)過(guò)程如圖5.1所示。圖 5.1 溫濕度前面板控制圖6 程序調(diào)試數(shù)據(jù)結(jié)果 程序運(yùn)行后的數(shù)據(jù)結(jié)果顯示如圖6.1.1和6.1.2所

12、示。圖6.1.1 濕度數(shù)據(jù)結(jié)果 圖6.1.2 溫度數(shù)據(jù)結(jié)果 7設(shè)計(jì)心得 通過(guò)本次課題，鍛煉了自己動(dòng)手實(shí)踐操作的能力，學(xué)到了很多書本上學(xué)不到的東西，使實(shí)踐與實(shí)際結(jié)合起來(lái)，對(duì)LabVIEW有也了更深層次的理解和掌握。經(jīng)本學(xué)期的學(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)：【1】童剛.虛擬儀器實(shí)用編程技術(shù)M.機(jī)械工業(yè)出版社，2008【2】張重雄編著.虛擬儀器技術(shù)分析與設(shè)計(jì)M.電子工業(yè)出版社，2007【3】張毅等編著.虛擬儀器技術(shù)分析與應(yīng)用M.機(jī)械工業(yè)出版社，2004【4】黃震宇、溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J無(wú)錫廣播電視大學(xué)，2008 【5】張國(guó)雄主編.測(cè)控電路M.天津大學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社，2006【6】