基于LabVIEW的温湿度监测系统.

《农业生物环境检测与控制技术》

课程设计报告

题目基于LabVIEW的温湿度检测系统

专业农业电气化与自动化

班级农电1201

学号 3120506009

姓名宗鹏鹏

指导教师景亮、马长华

起止日期 2016/1/11——2016/1/14

江苏大学电气信息工程学院

2015.1

目录

引言 (1)

1 概述 (1)

1.1研究背景 (1)

1.2 LabVIEW简介 (2)

2 系统总体方案设计 (2)

2.1 系统结构框图 (3)

2.2 系统工作原理 (3)

2.3 系统单元模块设计 (3)

2.4 单元模块的连接 (5)

3 系统前面板介绍及运行情况 (6)

4 结论 (6)

总结 (7)

参考文献 (8)

引言

随着科学技术的发展，人们在监控与监测生产过程、居住环境、生活质量等过程中，制造了各种各样科学仪器。而传统仪器如模拟式仪器仪表、数字化仪表、内部有微处理器的智能仪器等，其对于用户来说是一个封闭的系统，仪器的面板、旋钮、开关和显示方式，内部电路及仪器所能提供的功能都是固定的，与其他设备的连接也受限制。随着计算机硬件技术、软件技术的不断发展与成熟，全新概念的第四代仪器——虚拟仪器应运而生。

虚拟仪器技术，就是用户在通用计算机平台上，根据测试任务的需要来定义和设计的测试功能，其实质是充分利用计算机来实现和扩展传统仪器功能。“软件就是仪器”反映了虚拟仪器技术的本质特征。美国国家仪器公司生产的NI-LabVIEW是目前最为成功，应用最广泛的虚拟仪器软件开发系统。它一种基于G语言的32位编译型图形化编程语言，其图形化界面可以方便的进行虚拟仪器的开发。在现代工业化生产中，需要进行温度测量和控制的场合越来越多。测温的方法也是多种多样的。虚拟仪器的构成如图1所示：

图1 虚拟仪器的构成

1概述

1.1 研究背景

随着气象事业的逐步发展，气象要素的数据测量也步入自动化。传统的气象要素测量系统体积庞大，所需要的硬件设备较多，使用时受人员、地点、空间等诸多因素的影响较大。而且这类测量系统和传统仪器一样，功能、作用都

由生产商在生产时定义好，一旦成型，用户就无法在使用过程中根据自身的需要对仪器的功能和作用进行重新定义。而如果借助虚拟仪器技术的易开发、灵活性强和使用方便等优点，将其和传统测量系统结合起来，来完成气象要素的数据采集和处理功能，还可以根据用户自身的需要来对系统的功能和作用进行自我定义和修改，节省了大量的人力、物力，使得对于气象要素的数据采集和处理变得更加简单、方便。粮食在存储期间，由于环境、气候和通风条件等因素的变化，粮仓内的温度或湿度会发生异常，这极易造成粮食的腐烂或发生虫害。同时粮仓中粮食储存质量还受到粮仓中气体、微生物以及其他虫害等因素的影响。为保证粮食仓库具有一个正常的温湿环境，有必要对仓内温度，包括粮食里面的温湿度进行监测，所以设计出一个简单方便的温湿度检测系统具有十分重要的意义。

1.2 Labview简介

伴随着以计算机和网络为代表的信息技术的快速发展，基于计算机软件平台的测量系统被广泛应用于各行各业中，“软件就是仪器”的思想得到广泛的认同和实践。美国国家仪器公司(National Instruments,NI)提供的虚拟仪器·程序设计语言LabVIEW，已经成为开发测量控制系统的重要工具，在各个领域得到了普遍的应用。

虚拟仪器的主要特点有：尽可能采用通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件；可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能强大的仪器；用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器，并且购置费用低、可重复利用；技术更新非常快、开发与维护费用较低、系统开放、方便与外设、网络连接。

2系统总体方案设计

传统的气象要素测量系统体积庞大，所需要的硬件设备较多，使用时受人员、地点、空间等诸多因素的影响较大。而且这类测量系统和传统仪器一样，功能、作用都由生产商在生产时定义好，一旦成型，用户就无法在使用过程中根据自身的需要对仪器的功能和作用进行重新定义，另外这类测量系统与其它仪器设备的连接也十分有限，并且图形界面较小，人工读取数据信息量很小，

数据无法编辑、存储，同时系统封闭、可扩展性差，技术更新速度慢，开发和维护费用较高。

本设计通过采用随机取值模拟温湿度，用波形显示器显示温度和湿度曲线，实时显示温度和湿度，当温度达到上限温度或者下限温度时能报警。系统自动记录温湿度数据，并且分别输出成Excel表格。

2.1 系统结构框图

图2 系统结构框图

传感器把被测量的物理量转换为电量；通过FPGA对传感器转换的电信号进行放大、滤波、隔离等预处理，并将数据传输到PC上，由LabVIEW编写上位机界面。

2.2 系统工作原理

本次设计是由一个随机选作为温度的产生，由波形图示显示温度的变化，收集并统计温湿度历史数据，设定上限下限值，用两个比较器件比较，超出设定值时报警。

2.3 系统单元模块设计

系统前面板主要显示温度和湿度的情况。主要由以下：

1）系统开关及停止按钮

运行程序后，开关作为使能信号，若处于关闭状态，不会产生随机数，则不会有相应的数据，开关打开则会产生随机数，系统开始工作。停止

按钮按下，则系统停止运行。

图3 系统结构框开关停止按钮

2）温度产生和湿度产生

开关打开后，选择器选择随机数信号进行传递，否则数值为0。通过加法减法运算，产生相应的温湿度数据。

图4 温湿度数据产生

3）温湿度显示

温度显示有三个器件：当前温度、温度计、温度波形图。

湿度显示有三个器件：当前湿度、湿度表、湿度波形图。

图5 温湿度显示

4）温度上下限报警

由两个比较器对比当前实际温度，大于90度或者小于10度报警。

图6 温度报警

5）温湿度数据统计

建立表格，将温湿度数据收集统计，然后将温湿度数据分别输出保存到两个Excel文件中。

图7 温湿度数据收集统计

6）时间延迟

设置相应的延迟时间。

图8 时间延迟

2.4 单元模块的连接

图9 总系统设计

3 系统前面板介绍及运行情况

通过前面板，可以很快获得当前温湿度数据，并且系统自动记录历史数据，可以随时翻阅。通过波形图可以很容易打看出温湿度走势，方便工作人员观察操作。系统正常运行时如下：

图10 系统前面板

4 结论

由于刚刚接触LabVIEW，并且课程时间短暂，无法真正的搭建温湿度检测系统。温湿度的信号也只是通过随机数简单的加减赋值，系统比较简陋，对数据的处理程度也比较浅和简略，调试和优化工作还未做，系统仍需进一步的开发和完善。

本次设计原计划使用FPGA芯片作为接收处理传感器的数据，进行内部算法相关逻辑处理，再上传到PC机，通过上位机LabVIEW搭建的人机交互界面，实现对温湿度的监测。从系统的数据结果显示，可以看出各部分均正常运行。

总结

经过为期一周的课程设计，自己各方面的能力显著提高。虽然从未接触过LabVIEW, 但是通过课程设计，走了一整套项目设计过程，基本上初级入门了该领域。

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，lanview已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握labview的开发技术是十分重要的。回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。

参考文献

[1]陈国顺，张桐，郭阳宽，王正林.精通LabVIEW程序设计(第二版), 2012：7-8.

[2]杨凤鸣，基于LabVIEW的温度检测系统，沈阳：沈阳理工大学，2008:2-3.

[3]董冬，司颉，基于LabVIEW的温湿度检测系统，科技论坛，2005.

[4] 黄震宇、温湿度控制系统设计[J]无锡广播电视大学，2008

[5] 乔芳, 林小玲, 余渊等. 基于LabVIEW实时数据采集系统的设计. 中国市政工程, 2009

[6] 孟武胜, 朱剑波, 黄鸿等. 基于LabVIEW数据采集系统的设计. 电子测量技术, 2008

[7] 王建群, 基于LabVIEW的虚拟仪器开发计算机工程与应用, 2003

[8] 李文军, 田瑞利, 易利鹏. 基于LabVIEW的数据采集与信号处理系统. 现代电子技术. 2005