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基于LabVIEW的温湿度测控系统设计

作　者: 张丽娜
导　师: 周润景
学　校: 内蒙古大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 婴儿培养箱温湿度测量温湿度控制 LabVIEW
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 4次
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内容摘要

目前婴儿培养箱温湿度测控系统大多基于智能仪器技术构建，其功能块如参数设置、显示、测控等，全部以硬件方式实现。基于该方式构建的系统存在以下缺点：面板繁杂，不便于操作；硬件磨损，易引发故障；连续工作时，系统的实时控制品质不可视。此外，目前的培养箱测控系统不能独立控制湿度。鉴于以上提出的问题，结合虚拟仪器界面人性化、功能可定制、显示图形化的特点，设计了基于LabVIEW的婴儿培养箱温湿度测控系统。采用数字温度传感器DS18B20、湿度传感器HS1101测量温、湿度；采用多传感器技术及数据融合技术实现传感器故障预警和数据优化；系统为双输入双输出系统，设计了温、湿度独立控制和解耦控制两套方案；数据传输采用串行方式；AT90S8515单片机和计算机双向通信；采用PWM方式控制电路，实现温湿度自动控制。内容主要包括以下方面：(1)婴儿培养箱现状及安全使用；(2)基于LabVIEW的温湿度测控系统结构图；(3)系统方案拟定；(4)系统方案可行性验证；(5)系统构建；(6)系统测试。测试结果表明：系统控制可靠；界面更加人性化，便于使用；所有操作均通过键盘或鼠标实现；温湿度测控曲线实时显示，系统连续控制品质实时可视；具有湿度调节机制，系统湿度可准确馈给。

全文目录

引言  10
第一章婴儿培养箱的基本原理、安全使用及现状  10-12
  1.1 婴儿培养箱的基本原理  11
  1.2 婴儿培养箱的安全使用  11-12
  1.3 婴儿培养箱测控系统现状  12
第二章基于LabVIEW的婴儿培养箱温、湿度测控系统设计  12-15
  2.1 虚拟仪器技术  12-14
    2.1.1 虚拟仪器的基本概念  12-13
    2.1.2 虚拟仪器测控系统结构  13
    2.1.3 虚拟仪器的特点  13-14
  2.2 基于虚拟仪器技术搭建温、湿度测控系统  14-15
    2.2.1 测控系统性能指标  14
    2.2.2 测控系统结构图  14-15
第三章系统设计方案拟定  15-30
  3.1 婴儿培养箱系统建模  15-17
    3.1.1 箱体的理论数学模型  15-16
    3.1.2 选定模型结构  16
    3.1.3 婴儿培养箱数学模型的建立  16-17
    3.1.4 参数确定  17
  3.2 系统温度测量  17-20
    3.2.1 DS18B20简介  18-20
    3.2.2 DS18B20温度测量  20
  3.3 系统湿度测量  20-21
    3.3.1 HS1101简介  20-21
    3.3.2 HS1101湿度测量  21
    3.3.3 多项式插值  21
  3.4 测量数据传输  21-23
    3.4.1 串行数据传输  21-22
    3.4.2 AT90S8515简介及其串行通信接口  22
    3.4.3 RS232接口特性  22-23
    3.4.4 MAX232接口特性  23
  3.5 计算机数据处理  23-24
    3.5.1 数字滤波  23
    3.5.2 多传感器数据融合及传感器故障预警  23-24
  3.6 系统控制算法设计  24-28
    3.6.1 方案1：温度、湿度独立控制  24-25
    3.6.2 方案2：温度、湿度解耦控制  25-28
  3.7 系统的PWM控制  28
  3.8 输出控制电路设计  28-29
    3.8.1 加热电路设计  28-29
    3.8.2 加湿电路设计  29
    3.8.3 风扇控制电路设计  29
  3.9 系统自检电路设计  29-30
    3.9.1 系统硬件自检  29
    3.9.2 系统软件自检  29-30
  3.10 系统抗干扰设计  30
    3.10.1 传输线的屏蔽技术  30
    3.10.2 控制信号负逻辑传输  30
第四章系统设计方案可行性验证  30-34
  4.1 系统加热策略可行性验证  30-33
    4.1.1 策略1：均匀加热  30
    4.1.2 策略2：局部、等温加热  30-32
    4.1.3 策略3：局部、不等温加热  32
    4.1.4 应急加热预案可行性验证  32-33
  4.2 系统控制方案可行性验证  33-34
    4.2.1 方案1：温度、湿度独立控制系统仿真  33-34
    4.2.2 方案2：温度、湿度解耦控制系统仿真  34
第五章系统外围电路实现及软件流程  34-42
  5.1 温度测量电路、软件流程及其调试  34-36
    5.1.1 DS18820温度测量硬件电路  35
    5.1.2 DS18820温度测量软件流程  35
    5.1.3 DS18820温度测量电路调试  35-36
  5.2 湿度测量电路、软件流程及其调试  36-37
    5.2.1 HS1101湿度测量硬件电路  36
    5.2.2 HS1101湿度测量软件流程  36-37
    5.2.3 HS1101湿度测量电路调试  37
  5.3 串行数据传输电路、软件流程及其调试  37-40
    5.3.1 串行数据传输硬件电路  38
    5.3.2 串行数据传输软件流程  38-39
    5.3.3 串行数据传输电路调试  39-40
  5.4 控制信号输出软件流程及其调试  40-41
    5.4.1 控制信号输出软件流程  40
    5.4.2 控制信号输出软件调试  40-41
  5.5 信号输出电路及其调试  41-42
    5.5.1 信号输出电路  41
    5.5.2 信号输出电路调试  41-42
第六章 LabVIEW中虚拟测控系统的实现  42-51
  6.1 系统初始化  42-43
  6.2 串行数据输入、输出子程序  43
  6.3 温度信号处理子程序  43-44
    6.3.1 温度信号数字滤波子程序  44
    6.3.2 温度信号数据融合子程序  44
  6.4 湿度信号处理子程序  44-45
    6.4.1 湿度信号数字滤波子程序  45
    6.4.2 多项式插值子程序  45
  6.5 系统控制算法实现子程序  45-48
    6.5.1 方案1：温度、湿度独立控制子程序  45-47
    6.5.2 方案2：温度、湿度解耦控制子程序  47-48
  6.6 系统控制信号输出子程序  48
  6.7 系统自检子程序  48-49
  6.8 系统语音报警子程序  49
  6.9 历史数据记录子程序  49
  6.10 历史数据回读子程序  49-50
  6.11 报表打印子程序  50-51
  6.12 婴儿培养箱测控系统前面板  51
第七章系统测试及数据分析  51-56
  7.1 数据传输与数据处理系统测试  52
  7.2 系统控制信号输出测试  52-53
  7.3 传感器故障报警测试  53
  7.4 自检系统测试  53-54
  7.5 语音报警系统测试  54
  7.6 数据记录系统测试  54-55
  7.7 数据回读系统测试  55-56
  7.8 报表打印系统测试  56
第八章结论  56-57
参考文献  57-59
致谢  59
攻读硕士学位期间发表的论文  59

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