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温室大棚多路温度测量系统的研究与设计

作　者: 常晓玮
导　师: 王祖强
学　校: 山东大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 单片机 温度传感器 串行通信 LabVIEW
分类号: TH811
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


温度是保证作物良好生长的重要因素,我国作为一个农业大国,在耕种过程中广泛利用温室大棚来种植蔬菜,良好的控制大棚中的温度在一定程度上可以增加蔬菜的产量,因此大棚内温度的实时观测尤为重要。温度是温室中常见的重要被测、被控参数。传统的测量方法使用常规表,人工操作控制,复杂繁琐；而基于单片机的嵌入式实时测量技术的应用通过将计算机技术与测量技术的融合,使传统的测量方法和手段发生了根本性变革。用单片机为核心的嵌入式测量系统取代采用传统仪器、仪表的常规测量方法,可以方便地实现测量过程的自动化、测量结果的数字化处理以及测量仪表功能的多样化,并对大幅度提高温室的测量精度、降低操作工作人员劳动强度具有十分重要的促进作用。本课题根据实际需要设计了一种基于单片机并采用数字化单总线技术的多点温度测量系统。该多点温度测量系统是由上位机和下位机两大部分组成。下位机是由温度采集电路、时钟电路、显示电路、RS485接口电路等组成的以单片机为核心的嵌入式测量模块。下位机主要完成温度的采集、显示与上传功能。上位机主要为安装有数据采集与管理软件的PC机组成。上位机数据采集与管理软件在LabVIEW环境进行开发。LabVIEW是一个图形化编程环境,直观、易学、开发功能强,开发出的程序的可重用性高,能与第三方软件轻松连接。使用LabVIEW进行软件开发,可以充分利用计算机强大的数据处理和传输能力及LabVIEW提供的大量扩展功能库和软件工具包,大大丰富和增强了仪器的功能。上位机的作用主要完成数据的显示、报警、保存和查询功能。上位机数据采集与管理软件的设计分为两大部分,第一部分是前面板程序的设计,第二部分是框图程序的设计。该测量系统安装简单方便,系统稳定可靠,可维护性好。该系统能够实时测量温室大棚内的温度,测量结果不仅能在各个下位机显示,还可以通过RS-485总线将采集的数据传送到上位机,做进一步的处理；同时能够将各个时刻的温度数据进行存储,方便了随时查询历史数据。该系统还设定了报警功能,当温度值超过预先设定的上、下限值时,系统便启动报警模块进行报警,提醒温室大棚管理人员对大棚内温度进行控制和调整。论文中对系统的硬件设计以及软件设计过程进行了详细的论述。文中着重分析了主要硬件电路的器件选择、电路设计以及下位机关键程序和上位机程序的设计开发过程。论文中给出了完整的下位机原理框图、下位机电路板图、RS232/485转换电路原理图、RS232/485转换电路电路板图,给出了上位机数据采集与管理程序的温度数据采集与存储界面以及记录数据的回放界面。

全文目录


摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
第一章 绪论  12-18
  1.1 温室大棚温度测量系统的研究现状及发展趋势  12-13
  1.2 课题的目的和意义  13-14
  1.3 系统的设计要求及方案  14-16
    1.3.1 系统的设计要求  14
    1.3.2 系统的设计方案  14-15
    1.3.3 系统的结构  15-16
  1.4 研究内容及论文安排  16-18
    1.4.1 课题研究内容  16-17
    1.4.2 论文内容安排  17-18
第二章 系统硬件电路设计  18-39
  2.1 系统硬件电路的组成  18-20
  2.2 RS232/485转换电路设计  20-22
  2.3 下位机电路设计  22-39
    2.3.1 温度测量电路设计  22-27
    2.3.2 时钟电路设计  27-31
    2.3.3 显示电路设计  31-33
    2.3.4 电源电路设计  33-34
    2.3.5 RS485接口电路设计  34-39
第三章 系统软件设计  39-62
  3.1 下位机软件的设计  39-49
    3.1.1 下位机主程序设计  40-41
    3.1.2 系统初始化程序的设计  41-42
    3.1.3 温度测量程序设计  42-44
    3.1.4 时钟程序设计  44-46
    3.1.5 LCD显示程序设计  46-48
    3.1.6 RS485通讯程序设计  48-49
  3.2 上位机软件设计  49-62
    3.2.1 上位机程序开发环境介绍  49-54
    3.2.2 LabVIEW程序的开发过程  54-55
    3.2.3 上位机程序设计流程图  55-56
    3.2.4 上位机程序模块设计  56-62
第四章 系统调试  62-67
  4.1 仿真调试环境介绍  62-63
    4.1.1 下位机仿真环境  62
    4.1.2 联合调试仿真环境  62-63
  4.2 电路综合仿真  63-64
  4.3 仿真结果分析  64-67
第五章 总结  67-70
  5.1 主要研究内容及结论  67-68
  5.2 展望  68-70
附录  70-72
  附录A 下位机原理框图  70
  附录B 下位机电路板图  70-71
  附录C RS232/485转换电路原理图  71
  附录D RS232/485转换电路电路板图  71-72
参考文献  72-74
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  74-75
致谢  75-76
学位论文评阅及答辩情况表  76

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 热工量的测量仪表 > 温度测量仪表
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