基于_LabVIEW的溫濕度測控系統(tǒng)設(shè)計_畢業(yè)設(shè)計

1、摘 要隨著科技的飛速開展，各行各業(yè)對溫濕度測試與控制的要求也越來越高。傳統(tǒng)的溫濕度監(jiān)測模式是以人為根底，依靠人工輪流值班，人工巡回查看等方式來測量和記錄環(huán)境信息。在這種模式下，不僅效率低下，而且還會造成人力資源的浪費。課題針對這一問題，利用虛擬儀器技術(shù)實現(xiàn)了一種新型智能化的溫濕度監(jiān)測報警系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20和濕度傳感器HS1101進行環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)的采集；數(shù)據(jù)傳輸采用串行方式，使用AT89S51單片機完成環(huán)境數(shù)據(jù)向PC上位機的傳送，然后，在LabVIEW開發(fā)環(huán)境下，用LabVIEW這一圖形化設(shè)計語言來完成數(shù)據(jù)濾波、數(shù)據(jù)融合等數(shù)據(jù)優(yōu)化處理，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)

2、回讀及越限報警等功能。從而實現(xiàn)了基于虛擬儀器技術(shù)的環(huán)境度監(jiān)測報警系統(tǒng)的設(shè)計。測試說明，設(shè)計開發(fā)的館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)，可實現(xiàn)精確地溫濕度監(jiān)測與報警，且智能化的系統(tǒng)設(shè)計到達了節(jié)省人力和提高效率的目的。關(guān)鍵詞：虛擬儀器 館藏室溫濕度 LabVIEW 監(jiān)測系統(tǒng)目 錄 TOC o 1-3 u 摘 要 PAGEREF _Toc373434375 h i目 錄 PAGEREF _Toc373434376 h i第一章 緒 論 PAGEREF _Toc373434377 h 11.1 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc373434378 h 11.2 溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 PAGEREF

3、 _Toc373434379 h 11.3 虛擬儀器技術(shù) PAGEREF _Toc373434380 h 21.3.1 虛擬儀器技術(shù)的興起與開展 PAGEREF _Toc373434381 h 21.3.2 虛擬儀器技術(shù)簡介 PAGEREF _Toc373434382 h 31.3.3 虛擬儀器技術(shù)的特點 PAGEREF _Toc373434383 h 41.4 研究內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc373434384 h 51.4.1 研究內(nèi)容 PAGEREF _Toc373434385 h 51.4.2 論文整體結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc373434386 h 5第二章 館藏室溫

4、濕度監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計 PAGEREF _Toc373434387 h 62.1 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)工作原理 PAGEREF _Toc373434388 h 62.2 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc373434389 h 72.3 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)參數(shù) PAGEREF _Toc373434390 h 82.4 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)功能特點 PAGEREF _Toc373434391 h 9第三章 系統(tǒng)硬件的設(shè)計 PAGEREF _Toc373434392 h 113.1 館藏室溫濕度要求 PAGEREF _Toc373434393 h 113.2 硬件電路設(shè)計

5、 PAGEREF _Toc373434394 h 113.3 溫度監(jiān)測電路的設(shè)計 PAGEREF _Toc373434395 h 113.3.1 DS18B20數(shù)字式溫度傳感器簡介 PAGEREF _Toc373434396 h 123.3.2 DS18B20測量溫度 PAGEREF _Toc373434397 h 143.4 濕度監(jiān)測電路的設(shè)計 PAGEREF _Toc373434398 h 153.4.1 HS1101濕度傳感器簡介 PAGEREF _Toc373434399 h 153.4.2 HS1101測量濕度 PAGEREF _Toc373434400 h 163.5 數(shù)據(jù)采集電路

6、的設(shè)計 PAGEREF _Toc373434401 h 173.5.1 數(shù)據(jù)傳輸 PAGEREF _Toc373434402 h 183.6 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計 PAGEREF _Toc373434403 h 183.6.1 傳輸線的屏蔽技術(shù) PAGEREF _Toc373434404 h 183.6.2 控制信號負邏輯傳輸 PAGEREF _Toc373434405 h 18第四章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計 PAGEREF _Toc373434406 h 194.1 LabVIEW簡介 PAGEREF _Toc373434407 h 194.2 系統(tǒng)用戶登陸界面 PAGEREF _Toc373434408

7、 h 204.3 系統(tǒng)自檢 PAGEREF _Toc373434409 h 214.4 溫度監(jiān)測軟件的實現(xiàn) PAGEREF _Toc373434410 h 224.4.1 溫度數(shù)據(jù)的處理 PAGEREF _Toc373434411 h 224.4.2 溫度數(shù)據(jù)的顯示與報警 PAGEREF _Toc373434412 h 244.5 濕度監(jiān)測軟件的實現(xiàn) PAGEREF _Toc373434413 h 254.5.1 濕度數(shù)據(jù)的處理 PAGEREF _Toc373434414 h 254.5.2 濕度數(shù)據(jù)的顯示與報警 PAGEREF _Toc373434415 h 254.6 數(shù)據(jù)記錄與歷史數(shù)據(jù)回

8、讀 PAGEREF _Toc373434416 h 254.6.1 數(shù)據(jù)記錄 PAGEREF _Toc373434417 h 264.6.2 歷史數(shù)據(jù)回讀 PAGEREF _Toc373434418 h 26第五章 總結(jié)與展望 PAGEREF _Toc373434419 h 27參考文獻 PAGEREF _Toc373434420 h 29第一章 緒 論 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)概述我們國家擁有大量的圖書館和博物館，珍藏著大量價值不菲的書籍、文物和文獻資料。各企事業(yè)單位也擁有自己的重要紙質(zhì)和電子類檔案資料的存放庫房?？茖W(xué)研究說明，館藏室的溫度和濕度直接影響著珍貴的書籍、文物和文獻資料的保存時間，因

9、此為了使圖書館和博物館中的書籍、文物和文獻資料保存的時間更久遠，有必要對圖書館和博物館館藏室的溫度和濕度進行嚴格監(jiān)控。傳統(tǒng)的監(jiān)控方式是利用人工記錄溫濕度計的數(shù)值，一天兩次，不能實現(xiàn)24小時監(jiān)視，從而不能及時發(fā)現(xiàn)問題。隨著計算機和現(xiàn)代測控技術(shù)的開展，虛擬儀器技術(shù)也得到了迅速開展并在諸多的工程實踐領(lǐng)域得到了很好地應(yīng)用。充分利用普通計算機這個通用而且功能又相當(dāng)強大的資源，借助于虛擬儀器技術(shù)來開發(fā)館藏室溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)不失為一個很好的設(shè)想。 溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀近年來，國內(nèi)外溫濕度傳感器測量系統(tǒng)正向集成化、智能化開展，隨著科研人員的不斷努力，該類型系統(tǒng)取得了巨大的成就。現(xiàn)代溫濕度傳感器測量系統(tǒng)技術(shù)主

10、要以數(shù)據(jù)采集為依據(jù)，主要類型包括：虛擬儀器、智能儀器、數(shù)字式儀器等等。伴隨電子科學(xué)技術(shù)的進一步開展，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也發(fā)生了日新月異的變化，其整體的性能、實用性方面都有所改良。因此，依托于數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)而開展的溫濕度傳感器測量系統(tǒng)在實際應(yīng)用中也發(fā)揮著越來越重要的作用。計算機和儀器的密切結(jié)合是目前儀器開展的一個重要方向。粗略地說，這種結(jié)合有兩種方式：一種是將計算機裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計算機功能的日益強大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器；另一種方式是將儀器裝入計算機，以通用的計算機硬件及操作系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)各種儀器功能。虛擬儀器主

11、要是指這種方式。隨著科技的進步，傳統(tǒng)的溫濕度測試技術(shù)在穩(wěn)定性、精度等方面已經(jīng)無法滿足市場的需求，因此，基于虛擬儀器的新型溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的探究顯得尤為重要。 虛擬儀器技術(shù)測量儀器開展至今，大體經(jīng)歷了四代開展歷程，即模擬儀器、分立元件式儀器、數(shù)字化儀器和智能儀器。隨著電子技術(shù)、計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速開展，及其在電子測量技術(shù)與儀器領(lǐng)域中的應(yīng)用，新的測試理論、新的測試方法、新的測試領(lǐng)域以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)。其中計算機處于核心地位，計算機軟件技術(shù)和測試系統(tǒng)更緊密地結(jié)合成一個有機整體，導(dǎo)致儀器的結(jié)構(gòu)、概念和設(shè)計觀點等也發(fā)生突破性的變化。在這一背景下，出現(xiàn)了新的儀器概念虛擬儀器1。.1 虛擬儀器技術(shù)的興

12、起與開展現(xiàn)代儀器儀表技術(shù)是計算機技術(shù)和多種根底學(xué)科緊密結(jié)合的產(chǎn)物。隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速開展，新的測試理論、測試方法、測試領(lǐng)域以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，在許多方面已經(jīng)沖破了傳統(tǒng)儀器的概念，電子測量儀器的功能和作用發(fā)生了質(zhì)的變化。在此背景下，1986年美國國家儀器公司(National Instruments，NI)提出了虛擬儀器(Virtual Instrument，VI)的概念2。 盡管迄今為止虛擬儀器還沒有一個統(tǒng)一的定義，但是一般認為3：虛擬儀器是在PC機根底上通過增加相關(guān)硬件和軟件構(gòu)建而成的、具有可視化界面的可重用測試儀器系統(tǒng)。作為現(xiàn)代儀器儀表開展的方向，虛

13、擬儀器已迅速開展成為一種新的產(chǎn)業(yè)。美國是虛擬儀器的誕生地，也是全球最大的虛擬儀器制造國。到1994年底，虛擬儀器制造廠已達95家，共生產(chǎn)1000多種虛擬儀器產(chǎn)品，銷售額達億美元，占整個儀器銷售額73億美元的4%4。到1996年，虛擬儀器已在儀器儀表市場中占有10%的份額5。生產(chǎn)虛擬儀器的主要廠家NI、HP等公司，目前都生產(chǎn)數(shù)百個型號的虛擬儀器產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在國際市場上有較強的競爭力，已進入中國市場。國內(nèi)虛擬儀器研究的起步較晚，最早的研究也是從引進消化NI的產(chǎn)品開始。但經(jīng)過多年研究，我國已經(jīng)在虛擬儀器開發(fā)方面形成了自己的特色6。我國國民經(jīng)濟的持續(xù)快速開展，加快了企業(yè)的技術(shù)升級步伐，先進儀器設(shè)備的

14、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開展，這些都為虛擬儀器在我國的普及奠定了良好的根底。因此，我國的虛擬儀器存在巨大的開展?jié)摿Α?2 虛擬儀器技術(shù)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(shè)備與接口、PC機、設(shè)備驅(qū)動軟件和虛擬儀器面板組成。其中，硬件設(shè)備與接口可以是各種以PC機為根底的內(nèi)置功能卡如DAQ、通用接口總線GPIB接口卡、串行口和VXI總線儀器接口等，或者其他可程控的外部測試設(shè)備。設(shè)備驅(qū)動軟件是直接控制各種可控制硬件接口的驅(qū)動程序。虛擬儀器通過低層設(shè)備驅(qū)動軟件與真實的儀器系統(tǒng)進行直接通信，并通過虛擬儀器面板的形式在計算機屏幕上顯示與真實

15、儀器操作元素相對應(yīng)的各種控件虛擬儀器面板。應(yīng)用程序負責(zé)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(yīng)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。虛擬儀器實際上是一個按照儀器需求組織的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。虛擬儀器的研究中涉及的根底理論主要有計算機數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號處理。目前在這一領(lǐng)域內(nèi)，使用較為廣泛的計算機語言是美國NI公司的LabVIEW。LabVIEW8Laboratory Virtual Instrument Engineer Workbench，實驗室虛擬儀器工作平臺是美國NI公司推出

16、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(lǐng)先的測試、測量和控制系統(tǒng)的開發(fā)工具。虛擬儀器的概念9是用戶在通用計算機平臺上，在必要的數(shù)據(jù)采集硬件的支持下，根據(jù)測試任務(wù)的需要，通過軟件設(shè)計來實現(xiàn)和擴展傳統(tǒng)儀器的功能。傳統(tǒng)臺式儀器是由廠家設(shè)計并定義好功能的一個封閉結(jié)構(gòu)，有固定的輸入/輸出接口和儀器操作面板。每種儀器只能實現(xiàn)一類特定的測量功能，并以確定的方式提供應(yīng)用戶。虛擬儀器那么打破了傳統(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(shè)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，真正表達了

17、“軟件就是儀器這一新概念。作為虛擬儀器的開發(fā)軟件，LabVIEW的特點如下：1具有圖形化的編程方式，設(shè)計者無需編寫任何文本格式的代碼，是真正的工程師語言。2提供傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)調(diào)試手段，例如，設(shè)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(shè)計者觀察到程序運行的細節(jié)使程序的調(diào)試和開發(fā)更為便捷。3囊括了PCI，GPIB，PXI，VXI，RS-232/485，USB等各種儀器通信總線標(biāo)準(zhǔn)的所有功能函數(shù)，使得不懂得總線標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)者也能使用不同總線標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)備與儀器。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。5具有強大的Internet

18、功能，支持常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，方便開發(fā)網(wǎng)絡(luò)和遠程測控儀器。在測試和測量方面，LabVIEW已經(jīng)變成一種工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)工具；在過程控制和工廠自動化應(yīng)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)。LabVIEW具有信號采集、測量分析與數(shù)據(jù)顯示功能，集開發(fā)、調(diào)試、運行于一體，而且LabVIEW虛擬儀器可以非常容易地?zé)o縫集成各種數(shù)據(jù)采集硬件和以太網(wǎng)系統(tǒng)，鏈接各種主流的現(xiàn)場總線通信機和大多數(shù)通用數(shù)據(jù)庫?！败浖褪莾x器反映了虛擬儀器技術(shù)的本質(zhì)特征。用LabVIEW設(shè)計的虛擬儀器可脫離LabVIEW開

19、發(fā)環(huán)境，用戶最終看見的是和實際硬件儀器相似的操作界面。如今，虛擬儀器已是現(xiàn)代檢測系統(tǒng)中非常重要的一局部。 .3 虛擬儀器技術(shù)的特點和傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有巨大的優(yōu)越性：1) 融合計算機強大的硬件資源，突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲等方面的限制，大大增強了傳統(tǒng)儀器的功能；2) 利用計算機豐富的軟件資源，實現(xiàn)了局部儀器硬件的軟件化，節(jié)省了物質(zhì)資源，增加了系統(tǒng)靈活性；通過軟件技術(shù)和相應(yīng)數(shù)值算法，實時、直接地對測試數(shù)據(jù)進行各種分析與處理；通過圖形用戶界面技術(shù)，真正做到界面友好、人機交互；3) 虛擬儀器的硬、軟件都具有開放性、模塊化、可重復(fù)使用及互換性等特點。因此，用戶可根據(jù)自己的需要，選用不

20、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。1.4 研究內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu) 研究內(nèi)容課題以虛擬儀器技術(shù)作為主要技術(shù)手段，采取多點監(jiān)測的方式，硬件采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20和濕度傳感器HS1101來進行環(huán)境溫濕度的數(shù)據(jù)采集，通過使用單片機來進行數(shù)據(jù)的傳輸，最后在PC機上利用LabVIEW軟件編程進行數(shù)據(jù)的處理與顯示。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?？朔藗鹘y(tǒng)監(jiān)測方法硬件結(jié)構(gòu)與軟件編程復(fù)雜、可擴展性能不強和顯示方式單一的問題，提高了測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和精確度，為虛擬儀器在日常生活中的應(yīng)用開辟了一條新思路。 論文整體結(jié)構(gòu)首章主要介紹

21、了論文的背景以及論文中所涉及到的相關(guān)技術(shù)的開展現(xiàn)狀，梳理論文脈絡(luò)。尾章那么為論文的總結(jié)和展望，總結(jié)涵蓋了對整個研究工作進行的歸納和綜合，以及論文尚存在的問題和進一步開展研究的見解與建議。全文主要章節(jié)的主要內(nèi)容如下：第二章從總體上介紹溫濕度測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，以及整個系統(tǒng)的工作原理，使讀者對本設(shè)計先有一個宏觀上的認識。第三章的主要內(nèi)容為系統(tǒng)硬件局部的設(shè)計。分別對溫度傳感器的選擇及監(jiān)測電路的設(shè)計和濕度傳感器的選擇及監(jiān)測電路的設(shè)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(shè)計進行了介紹。第四章是設(shè)計的重點，主要內(nèi)容為系統(tǒng)軟件局部的設(shè)計。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

22、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(shè)計思路。第二章 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計隨著科技的開展，傳統(tǒng)的人工監(jiān)測溫濕度的方法因其低效率低精度已不能再滿足人們的需求，而簡單基于單片機的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)又存在著軟硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可擴展性不強等弊端。故而，設(shè)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。2.1 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)工作原理館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)以虛擬儀器技術(shù)為主要技術(shù)支持，利用PC機軟件和外圍硬件電路的相互結(jié)合來實現(xiàn)環(huán)境溫濕度監(jiān)測報警等功能。系統(tǒng)工作原理框圖如圖2.1所示。圖2.1 系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)工作流程如下：傳感

23、器測量被測信號，將其轉(zhuǎn)換為電量信號；信號處理電路將傳感器輸出信號進行整形、轉(zhuǎn)換、濾波處理，變成標(biāo)準(zhǔn)信號；IO接口設(shè)備完成輸入信號的采集；通過設(shè)備驅(qū)動程序，計算機可處理的數(shù)字信號進入計算機：數(shù)據(jù)操作和顯示局部在LabVIEW平臺進行，首先設(shè)計虛擬儀器前面板，形成具有不同儀器功能的應(yīng)用程序，然后調(diào)用信號處理子模板，按照一定的功能控制算法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)融合等處理，并通過圖形化的編程方式編寫程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)記錄、系統(tǒng)報警、系統(tǒng)自檢以及歷史數(shù)據(jù)回讀等功能，從而到達監(jiān)測庫房溫濕度的目的。2.2 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)由硬件和軟件兩大局部組成。硬件局部主要由PC機、

24、數(shù)據(jù)采集電路、信號調(diào)理電路和溫濕度傳感器等組成，用于實現(xiàn)環(huán)境溫濕度信息的采集并轉(zhuǎn)化為計算機能處理的電信號；軟件局部以LabVIEW為開發(fā)平臺，通過編程實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、記錄等主要功能。館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖2.2所示。圖2.2 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖外圍電路：外圍電路主要由傳感器電路、信號調(diào)理電路和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，用于完成外界溫濕度信息的采集和轉(zhuǎn)化為PC機能接受的電信號。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。外圍電路采集到的環(huán)境信號經(jīng)I/O接口送入計算機中進行數(shù)據(jù)處理，在LabVIEW平臺上，經(jīng)數(shù)據(jù)處理子程序處理的信號以及溫濕度控制

25、子程序產(chǎn)生的控制信號也通過計算機I/O接口送至外圍電路中。3系統(tǒng)控制：系統(tǒng)控制局部主要實現(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。數(shù)據(jù)處理子程序采用了數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)融合的方法來到達剔除錯誤數(shù)據(jù)，減小測量誤差的目的。數(shù)據(jù)記錄通過調(diào)用數(shù)據(jù)記錄子程序?qū)崿F(xiàn)測得數(shù)據(jù)的自動記錄，并將其保存于Excel表格中。在本模塊中，設(shè)計了系統(tǒng)報警功能，包括溫濕度的上下限報警，可以根據(jù)需要人工設(shè)定溫濕度的上下限，在超越限制后，報警燈點亮。歷史數(shù)據(jù)回讀子程序?qū)崿F(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

26、溫濕度變化。4系統(tǒng)自檢：系統(tǒng)自檢局部包括系統(tǒng)硬件自檢和系統(tǒng)軟件自檢。因為本設(shè)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。系統(tǒng)硬件自檢主要實現(xiàn)對這些壞值的檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)傳感器故障時，相應(yīng)的故障報警指示燈將會點亮。系統(tǒng)軟件自檢那么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(jié)果的比照來到達系統(tǒng)軟件自檢的目的。當(dāng)產(chǎn)生處理錯誤時，相應(yīng)的故障指示燈也將點亮。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(shè)計必須直觀簡便。設(shè)計采用了數(shù)值顯示、圖表顯示、溫度計顯示等多種顯示方式，直觀

27、快捷地將環(huán)境溫濕度狀況展示了出來，而且界面布局人性化，溫濕度設(shè)定、系統(tǒng)自檢、數(shù)據(jù)記錄等操作按鈕便于使用，充分滿足了用戶的應(yīng)用要求。 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(shè)定極其重要，設(shè)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)。1溫度測量范圍及準(zhǔn)確度：-1060 準(zhǔn)確度 -25-10 準(zhǔn)確度 2濕度測量范圍及準(zhǔn)確度：范圍：0%RH100%RH準(zhǔn)確度：5%RH3使用環(huán)境溫度濕度范圍：-2560；0%RH100%RH4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2.4 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

28、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。1自動監(jiān)測功能：系統(tǒng)設(shè)計有自動監(jiān)測功能。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。相比于傳統(tǒng)的人工監(jiān)測溫濕度方式，本設(shè)計的自動監(jiān)測功能大大節(jié)省了人力，提高了監(jiān)測的準(zhǔn)確度。2自動記錄功能：系統(tǒng)設(shè)計有自動數(shù)據(jù)記錄的功能。按下系統(tǒng)操作主面板的數(shù)據(jù)記錄按鈕，可以啟動數(shù)據(jù)記錄子程序。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(diào)用查看。3自動報警功能：系統(tǒng)允許用戶在主面板對館藏室溫濕度的上下限進行相應(yīng)的設(shè)置。當(dāng)實際測得的溫濕度值超越相應(yīng)的

29、上限或者下限時，系統(tǒng)自動啟動報警裝置，相應(yīng)的報警指示燈將會點亮。4多形式顯示功能：系統(tǒng)設(shè)計采用的多形式顯示功能。對測得的溫濕度信息，采用四位數(shù)值顯示和圖標(biāo)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。5數(shù)據(jù)回放功能：為了用戶能對記錄的數(shù)據(jù)有一個更好地了解，系統(tǒng)設(shè)計了數(shù)據(jù)回放功能。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。系統(tǒng)將把記錄在“溫濕度測量數(shù)據(jù)表中的歷史溫濕度數(shù)據(jù)以波形的形式進行回放，便于用戶對館藏室溫濕度狀況進行分析。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；所有操作均通過鍵盤和鼠標(biāo)實現(xiàn)；溫濕度測控曲線實時顯示；高精確度、高穩(wěn)

30、定性；節(jié)約本錢，提高效率等特點。第三章 系統(tǒng)硬件的設(shè)計3.1 館藏室溫濕度要求系統(tǒng)根據(jù)?檔案館溫濕度管理暫行規(guī)定?的要求，進行館藏室溫濕度要求的設(shè)定。一、溫濕度參數(shù)制定原那么：1有利于檔案制成材料的保存。2盡可能限制檔案霉腐菌的生長繁殖。3參考設(shè)備和專用房間的特殊要求。4考慮國民經(jīng)濟條件的可行性。5根據(jù)我國地理位置和氣候條件。二、參考依據(jù)：1現(xiàn)行測定紙張物理強度的標(biāo)準(zhǔn)溫度為202；相對濕度為50%60%。2參考了有關(guān)檔案制成材料測定的標(biāo)準(zhǔn)溫度。如：雙面復(fù)寫紙標(biāo)準(zhǔn)(GB 280181)中規(guī)定復(fù)寫次數(shù)，正反色差測定的打印溫度為251；又如：藍黑墨水標(biāo)準(zhǔn)(QB 55181)中貯存溫度為237。三、館

31、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。晝夜溫濕度波動幅度：溫度5，濕度5%。為了到達以上溫濕度參數(shù)的控制要求，需選擇相應(yīng)的硬件。 硬件電路設(shè)計硬件電路設(shè)計主要考慮溫濕度傳感器的選擇，數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計，信號調(diào)理電路的設(shè)計，數(shù)據(jù)傳輸電路的設(shè)計以及系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計。 溫度監(jiān)測電路的設(shè)計考慮到館藏室空間較大，為了保證測得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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。本設(shè)計采用Dallas公司1-Wire系列數(shù)字傳感器DSl8B20測溫。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、

32、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)本錢和技術(shù)難度。.1 DS18B20數(shù)字式溫度傳感器簡介DSl8B20的總體特點 DSl8B20具有節(jié)省I0口線資源，結(jié)構(gòu)簡單，本錢低廉，便于總線擴展和維護等諸多優(yōu)點。其提供912位精度的溫度測量；電源供電范圍是V；溫度測量范圍-55+125，在-10+85范圍內(nèi)，溫度遲滯；增量值最小可為00625。將測量溫度轉(zhuǎn)換為12-bit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64-bit序列碼，即多個DSl8820可在一條單總線上工作。硬件配置 DSl8B20的單總線端

33、口為漏極開路，其內(nèi)部等效電路如下圖。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。如果總線保持低電平的時間超過480s以上的，總線上所有的器件將復(fù)位。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)。訪問DSl8820必須嚴格遵守這一命令序列。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(fù)位脈沖和DSl8B20發(fā)出的應(yīng)答脈沖構(gòu)成。當(dāng)DSl8B20發(fā)出應(yīng)答脈沖時，即已處在總線上并且準(zhǔn)備工作。ROM命令：ROM命令通過器件的64-bit 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

34、之進行通信。DSl8B20的ROM如表所示，每個ROM命令都是8 bit長。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(zhuǎn)換。DSl8B20的功能命令如表所示。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。該協(xié)議定義了幾種信號類型：復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫0、寫1、讀0和讀1。除應(yīng)答脈沖外，所有這些信號都由主機發(fā)出同步信號。總線上傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)和命令都是以字節(jié)的低位在前。初始化波形如下圖。在寫時隙期間，主機向DSl8B20寫入數(shù)據(jù)；而在讀時隙期間，主機讀入來自DSl8B20的數(shù)據(jù)。在每一個時隙，總線只能傳輸一位

35、數(shù)據(jù)。讀/寫時隙如下圖。.2 DS18B20測量溫度在電路設(shè)計中選擇3腳封裝的DSl8B20，并采用外加電源的工作方式。采用此種方式能增強DSl8B20的抗干擾能力，保證工作的穩(wěn)定性。測溫電路如下圖DSl8820加電后，處在空閑狀態(tài)。處理器向其發(fā)出Convert T44h命令，啟動溫度測量和模數(shù)轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換完成后，DSl8820回到空閑狀態(tài)。溫度數(shù)據(jù)是以帶符號位的16-bit補碼存儲在溫度存放器中。處理器發(fā)出讀溫度命令，在讀時隙讀出系統(tǒng)溫度，實現(xiàn)對溫度的測量。系統(tǒng)采用3個DSl8820進行測溫。 濕度監(jiān)測電路的設(shè)計根據(jù)館藏室的濕度控制范圍和測量精度的要求，濕度信號使用具有無需校準(zhǔn)的完全互換性、高

36、可靠性、長期穩(wěn)定性、響應(yīng)時間快特性的HSll01電容傳感器構(gòu)成的頻率輸出電路進行測量。 .1 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399RH；電源電壓DC 5V(max 7V)；等效電容175185pE(544RH，10KHz)；恢復(fù)時間10s(在100RH中存放150h后)；濕度遲滯RH；穩(wěn)定期RH/yr；響應(yīng)時間10s(3376RH，流速1m/Sec)；線性度1RH(1097RH，曲線擬合線性度)/3RH(1097RH，直線擬合線性度)。其工作的溫、濕度范圍如下圖。濕度/電容轉(zhuǎn)換曲線如下圖。.2 HS1101測量濕度HS1101

37、電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。將電容的變化量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C易于接受的信號，常用兩種方法：一是將該濕敏電容置于運放與阻容組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號經(jīng)整流、直流放大、再A/D轉(zhuǎn)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(zhuǎn)為與之呈反比的電壓頻率信號。本系統(tǒng)采用555定時器搭建頻率發(fā)生電路。濕度測量的原理框圖如下圖。HS1101搭建頻率發(fā)生電路來測量系統(tǒng)濕度，濕度與頻率的典型值如表所示。當(dāng)頻率信號進入計算機后，采用多項式插值(內(nèi)插法)的方式將頻率值轉(zhuǎn)換為濕度值。 數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計系統(tǒng)使用DSl882

38、0進行溫度測量，而所有1-Wire總線的根本要求為：微處理器的通信端口必須是雙向的，其輸出為漏極開路，且線上具有弱上拉；微處理器必須能產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)速度1-Wire通信所需的精確l u s延時；通信過程不能被中斷。而系統(tǒng)為溫濕度測量，對系統(tǒng)的測控頻率要求不高，因此系統(tǒng)采用AT90S8515單片機接收溫、濕度數(shù)據(jù)，并由RS232口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C。即采用串行通信方式進行數(shù)據(jù)傳輸。.1 數(shù)據(jù)傳輸3.6 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計單片機數(shù)字輸入輸出信號時，在數(shù)字信號接口局部是外界干擾竄入系統(tǒng)的主要渠道之一。因此，對數(shù)字信號的輸入輸出過程必須采取可靠的抗干擾措施。3.6.1 傳輸線的屏蔽技術(shù)在使用串口進行數(shù)據(jù)傳輸時，

39、使用屏蔽電纜線。銅或鋁為屏蔽層的屏蔽電纜能抑制高頻電磁場干擾，屏蔽層接地后還可以抑制變化的電場對芯線的靜電感應(yīng)。3.6.2 控制信號負邏輯傳輸系統(tǒng)控制信號采用負邏輯方式進行傳輸。因為負邏輯方式是具有較強的耐噪聲能力，從工程實踐積累的經(jīng)驗看，開關(guān)輸入的控制指令有效狀態(tài)采用低電平比采用高電平的效果要好得多，一般微型計算機接口電路中經(jīng)常采用這種方式。第四章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計系統(tǒng)軟件局部是設(shè)計的重點和創(chuàng)新點，該局部主要利用以PC機為平臺的LabVIEW圖形化程序設(shè)計語言進行程序設(shè)計及儀器用戶操作面板的設(shè)計，實現(xiàn)系統(tǒng)的登陸，數(shù)據(jù)的采集、處理以及數(shù)據(jù)的顯示、記錄和躍限報警等功能。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)框圖如下圖。圖4

40、.1 系統(tǒng)功能框圖 LabVIEW簡介LabVIEW9Laboratory Virtual instrument Engineering是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)。這是一個功能強大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣。圖形化的程序語言，又稱為“G語言。使用這種語言編程時，根本上不寫程序代碼，

41、取而代之的是流程圖。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，LabVIEW是一個面向最終用戶的工具。它可以增強你構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。使用它進行原理研究、設(shè)計、測試并實現(xiàn)儀器系統(tǒng)時，可以大大提高工作效率。利用LabVIEW，可產(chǎn)生獨立運行的可執(zhí)行文件，它是一個真正的32位編譯器。像許多重要的軟件一樣，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多種版本。LabVIEW與虛擬儀器有著密切的聯(lián)系，在LabVIEW中開發(fā)的程序都被稱為VI虛擬儀器，其擴展名默認為.vi。所有的VI都包

42、括前面板Front panel、框圖Block diagram及圖標(biāo)和連接器窗格Icon and connector pane3局部。LabVIEW程序設(shè)計在前面板開發(fā)窗口和流程圖編輯窗口中完成。虛擬儀器的交互式用戶接口被稱為前面板，它模仿了實際儀器的面板。前面板包含旋鈕、按鈕、圖形和其他的控制與顯示對象。前面板通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)，通過鼠標(biāo)控制按鈕，可在計算機屏幕上觀看結(jié)果。前面板主要完成顯示和控制功能。流程圖編輯窗口主要完成圖形化編程，即選用工具模板中相應(yīng)的工具去取用功能模板上的有關(guān)圖標(biāo)來設(shè)計、制作虛擬儀器流程圖以完成虛擬儀器的設(shè)計工作。一個虛擬儀器的圖標(biāo)和連接器窗格就像一個圖形的參數(shù)列表，這

43、樣，其他的虛擬儀器才能將數(shù)據(jù)傳輸給子儀器。圖標(biāo)和連接器窗格允許將此儀器作為最高級的程序，也可以作為其他程序或子程序的子程序子儀器。LabVIEW提供了3個模板來編輯虛擬儀器：工具模板Tools Palettes、控制模板Controls Palettes和功能模板Functions Palettes。工具模板提供用于圖形操作的各種工具，諸如移動，選取，設(shè)置卷標(biāo)、斷點，文字輸入等?？刂颇０迥敲刺峁┧杏糜谇懊姘寰庉嫷目刂坪惋@示對象的圖標(biāo)及一些特殊的圖形。功能模板包含一些根本的功能函數(shù)，也包含一些已設(shè)置好的子儀器，這些子儀器能實現(xiàn)一些根本的信號處理功能，具有普遍性?？刂颇０?、功能模板都有預(yù)留端，用

44、戶可將自己制作的子儀器圖標(biāo)放入其中，便于以后調(diào)用。4.2 系統(tǒng)用戶登陸界面為了保證溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)不被他人誤用而造成不必要的損失，確保專門人員對本系統(tǒng)的使用，本文設(shè)計了用戶注冊與登錄系統(tǒng)。假設(shè)要使用該系統(tǒng)進行溫濕度監(jiān)測觀察，用戶必須先進行系統(tǒng)注冊，然后在登陸界面輸入正確的用戶名和密碼前方可進入系統(tǒng)。登錄系統(tǒng)用戶界面如圖4.2所示。圖4.2 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)登錄界面系統(tǒng)用戶注冊程序框圖如下圖。在用戶名和密碼不為空的情況下，將注冊信息寫入配置文件中，完成注冊后會彈出“注冊成功對話框。在輸入的用戶名與密碼和配置文件中的注冊信息一致時，系統(tǒng)彈出“登陸成功，歡送您！對話框，完成登陸。 系統(tǒng)自檢為了確保

45、系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及系統(tǒng)的正常工作，在系統(tǒng)運行之前先進行自檢操作。在軟件報警程序中參加自檢程序，由軟件生成鼓勵信號，驅(qū)動自檢程序，進行軟件自檢，當(dāng)自檢出系統(tǒng)故障時，進行報警。從而防止由于系統(tǒng)本身故障造成的對監(jiān)測結(jié)果的干擾。系統(tǒng)自檢前面板如圖4.5所示。圖4.5 館藏室溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)自檢面板自檢過程中，由系統(tǒng)提供一個數(shù)值常量，在經(jīng)過程序運算后，通過將所得值與理論值的比照實現(xiàn)軟件自檢功能。 溫度監(jiān)測軟件的實現(xiàn)系統(tǒng)溫度監(jiān)測軟件局部包括系統(tǒng)溫度數(shù)據(jù)的采集、溫度數(shù)據(jù)的處理和溫度數(shù)據(jù)的顯示三個主要局部。下面分別進行介紹。.1 溫度數(shù)據(jù)的處理首先，因為測量過程是利用熱敏電阻的電阻隨溫度變化而變化的原理，

46、將環(huán)境溫度信號轉(zhuǎn)化為電壓信號工作的。故而必須先根據(jù)MF52溫度-電阻擬合公式，將電壓值復(fù)原為溫度值，再進行相應(yīng)的運算處理。又因設(shè)計為多點溫度測量，故需使用多個溫度傳感器進行監(jiān)測。為確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，防止個別傳感器硬件故障的影響，設(shè)計采用了數(shù)字濾波和數(shù)據(jù)融合的數(shù)據(jù)處理方式。1溫度數(shù)據(jù)復(fù)原根據(jù)硬件電路局部電阻分壓原理知溫度傳感器電阻值與輸出電壓值關(guān)系式為 4-1其中，R溫為傳感器當(dāng)前電阻值，Rref為與傳感器分壓的參考電阻值，Uo為當(dāng)2數(shù)字濾波13為確保系統(tǒng)的可靠運行，對輸入的數(shù)字數(shù)據(jù)序列剔除其最大值和最小值后，采用遞推平均濾波法進行數(shù)據(jù)處理。遞推平均濾波法：把N個測量數(shù)據(jù)看成一個隊列，隊列的長度為

47、N，每進行一次新的測量，就把測量結(jié)果放入隊尾，而扔掉原來隊首的一次數(shù)據(jù)，并對隊列中的N個數(shù)據(jù)進行平均，平均值即為系統(tǒng)操作數(shù)。3多傳感器溫度數(shù)據(jù)融合13數(shù)據(jù)融合指模仿人腦的數(shù)據(jù)綜合處理能力，利用計算機技術(shù)對按時序獲得的多傳感器觀測信息在一定的準(zhǔn)那么下予以分析和綜合，以完成所需要的決策和估計而進行的信息處理過程。館藏室溫度測量數(shù)據(jù)融合的目的是依據(jù)有限的傳感器資源，消除測量中的不確定性，獲得比有限個傳感器測量信息的算術(shù)平均值更準(zhǔn)確、更可靠的測量結(jié)果。由于采用了數(shù)據(jù)融合處理，當(dāng)館藏室溫度測量系統(tǒng)中的某些傳感器失效時，系統(tǒng)可以依據(jù)其它非失效傳感器提供的信息，通過數(shù)據(jù)融合獲得各溫區(qū)的準(zhǔn)確溫度?；谙嗳诰仃?/p>

48、的多傳感器失效數(shù)據(jù)剔除：三個溫度傳感器測量館藏室同一區(qū)域溫度時，設(shè)第i個傳感器和第j個傳感器所測得的數(shù)據(jù)為Ti、Tj,計算相融距離測度dij。 4-2式中erf為誤差函數(shù)，Qi為Ti的均方差。dij的值越小，表示i、j兩個傳感器的觀測值越接近，否那么偏差就越大。將三個傳感器的相融距離測度值組成數(shù)據(jù)融合度矩陣D3， 4-3根據(jù)屢次試驗結(jié)果，給出有界線值，根據(jù)規(guī)那么rij=1 dij，得到多傳感器數(shù)據(jù)相融矩陣 4-4假設(shè)rij=0，那么認為第i個傳感器與第j個傳感器相融性差；假設(shè)rij=1，那么認為第i個傳感器與第j個傳感器相融性好。如果一個傳感器只與少數(shù)傳感器相融性好，那么這個傳感器的數(shù)據(jù)為失效

49、數(shù)據(jù)，假設(shè)這個傳感器的讀數(shù)長期失效，那么輸出傳感器故障報警信號。多傳感器數(shù)據(jù)融合12：使用Bayes估計計算最正確融合數(shù)據(jù)T， 4-5其中，L為有效傳感器數(shù)量，Tk為第K個傳感器的觀測值，Qk為第K個傳感器的測量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，T0為第L個傳感器觀測值的均值，Q0為第L個傳感器測量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。.2 溫度數(shù)據(jù)的顯示與報警為了讓用戶更直觀的觀測溫度值以及它的變化，本設(shè)計采用了數(shù)值顯示、波形圖表顯示和溫度計顯示三種顯示方式。并且在溫度超越所設(shè)上下限時，會產(chǎn)生報警顯示，提醒用戶采取相應(yīng)措施。顯示界面如圖4.16所示。圖4.16 溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)顯示界面 濕度監(jiān)測軟件的實現(xiàn)與系統(tǒng)溫度監(jiān)測類似，系統(tǒng)濕度監(jiān)測

50、局部也包括濕度數(shù)據(jù)的采集，濕度數(shù)據(jù)的處理和濕度數(shù)據(jù)的顯示三個主要局部。下面分別進行介紹.1 濕度數(shù)據(jù)的處理濕度數(shù)據(jù)復(fù)原根據(jù)圖3.6 CHR-01濕度傳感器測量電路，利用模擬電子線路的知識可以得到輸出電壓與濕敏電阻電阻值的關(guān)系式如下: 4-6 4-7其中，Uref為振蕩電路輸出電壓，U+為放大電路正相端電壓，Uo為電路輸出電壓，R濕為濕敏電阻當(dāng)前電阻值。再根據(jù)圖3.4 CHR-01濕度-阻抗特性，得出環(huán)境濕度與濕敏電阻阻值的相關(guān)關(guān)系，從而得到環(huán)境濕度與電路輸出電壓的關(guān)系式。運算公式如圖4.18所示。數(shù)字濾波濕度數(shù)據(jù)的數(shù)字濾波目的和原理與溫度數(shù)據(jù)一致，這里不再贅述。.2 濕度數(shù)據(jù)的顯示與報警為了使用戶更直觀準(zhǔn)確的對館藏室當(dāng)前濕度值進行觀察監(jiān)測，設(shè)計采用了多種數(shù)據(jù)顯示方式，如數(shù)值顯示，波形顯示等，來對測得的濕度數(shù)據(jù)進行顯示。在環(huán)境濕度超越所設(shè)定的濕度范圍時，在圖顯示面板中會產(chǎn)生報警顯示，提醒用戶采取相應(yīng)措施。 數(shù)據(jù)記錄與歷史數(shù)據(jù)回讀數(shù)據(jù)的記錄與歷史數(shù)據(jù)的回讀是監(jiān)測系統(tǒng)必須具備的根本功能，采用文件的形式記錄與回放監(jiān)測數(shù)據(jù)可以滿足大多數(shù)應(yīng)用場所的需要，具有方便靈活與本錢低廉的特點。LabVIEW支持多種