開題報告--基于labview和usb 技術(shù)的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告</p><p>　　題目：　 基于LabVIEW和USB 技術(shù)的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 　　</p><p><b>　　選題背景和意義</b></p><p>　　隨著虛擬儀器技術(shù)在測控系統(tǒng)的廣泛使用，測控技術(shù)走向軟件化、圖形

2、化的趨勢明顯，虛擬儀器“以軟代硬”的思想，在大大降低工程中硬件所占比重的同時，也大大降低了工程技術(shù)人員使用門檻．但在學(xué)習(xí)LabVIEW語言時存在的問題是供學(xué)習(xí)使用的硬件不多。價格高的硬件是擺在每一位學(xué)虛擬儀器數(shù)據(jù)采集的學(xué)習(xí)者很難解決的矛盾，對于希望學(xué)習(xí)LabVIEW的廣大工程技術(shù)人員而言，開發(fā)一種易學(xué)易用的成本低廉的智能儀表幫助學(xué)習(xí)虛擬儀器設(shè)計。是很有意義的?；谶@種思想，在實驗室設(shè)計了以單片機為下住機，以LabVIEW軟件作為上位機的

3、虛擬儀器學(xué)習(xí)實驗平臺，該平臺價格低．工程技術(shù)人員或?qū)W生可以通過該平臺的學(xué)習(xí)，很快上手開發(fā)實際工程，因而本實驗裝置具有很強的實用價值[1]。</p><p>　　溫度是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要環(huán)境參數(shù),對其進(jìn)行適時準(zhǔn)確的測量具有重要意義。很多生產(chǎn)設(shè)備、熱工裝置及大型倉庫等需要進(jìn)行溫度測量，但由于許多工作場合環(huán)境惡劣,不宜采取人工測量,因此,設(shè)計一種能夠進(jìn)行溫度的自動檢測系統(tǒng)具有較為廣泛的應(yīng)用價值。根據(jù)溫度傳感器的性能特點和

4、測試要求，利用虛擬儀器(Virtual Instruments，簡稱VI)[2]代替真實的儀器設(shè)備,基本不用投入儀器設(shè)備及硬件,設(shè)計出具有優(yōu)越性價比的傳感器特性測試系統(tǒng)。</p><p>　　本設(shè)計在LabVIEW虛擬儀器平臺上開發(fā)出一個溫度采集系統(tǒng)，利用LabVIEW的良好界面對數(shù)據(jù)采集進(jìn)行有效控制，在LabVIEW里實時顯示數(shù)據(jù)。但是LabVIEW開發(fā)的虛擬儀器通常都是建立在LabVIEW支持的價格昂貴的數(shù)據(jù)

5、采集硬件之上的。以單片機為核心的多點溫度采集雖然硬件成本較低，但開發(fā)過程復(fù)雜，編程工作量大，周期長，效率低[3]。為提高系統(tǒng)的性價比，本課題以單片機為核心的最小系統(tǒng)作為前端的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過串口與PC機進(jìn)行連接，LabVIEW軟件自身有串口驅(qū)動程序，可以實現(xiàn)串口功能，將采集到的數(shù)據(jù)傳送到PC機主系統(tǒng)，在LabVIEW環(huán)境下對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析。這樣，既充分利用了LabVIEW的強大功能，又發(fā)揮了單片機快速及靈活的特點，降低了系統(tǒng)的開發(fā)

6、成本，提高了效率[4]。</p><p>　　相關(guān)研究的最新成果及動態(tài)</p><p>　　基于LabView的人體經(jīng)絡(luò)動態(tài)阻抗檢測與模型辨識</p><p>　　中醫(yī)對經(jīng)絡(luò)的研究歷史源遠(yuǎn)流長,而結(jié)合電阻抗檢測技術(shù)的經(jīng)絡(luò)研究又是現(xiàn)代經(jīng)絡(luò)研究的熱門課題。電阻抗測量作為非侵入式、無損的測量方法在臨床應(yīng)用上有著不可比擬的優(yōu)勢和臨床研究價值。根據(jù)中醫(yī)理論,經(jīng)絡(luò)具有反映人體五

7、臟六腑生理狀態(tài)的功能,并且作為經(jīng)絡(luò)重要門戶的原穴點又是經(jīng)絡(luò)狀態(tài)的集中體現(xiàn)。由此,特設(shè)計了基于虛擬儀器LabView的便攜式人體經(jīng)絡(luò)動態(tài)阻抗檢測系統(tǒng),對十二經(jīng)絡(luò)的原穴點進(jìn)行動態(tài)跟蹤檢測,并結(jié)合辨識理論,提出經(jīng)絡(luò)的阻抗模型并對其進(jìn)行數(shù)據(jù)建模與參數(shù)辨識[5]。</p><p>　　基于LabVIEW平臺多路并行動態(tài)測試虛擬儀器的研究</p><p>　　主要工作就是利用個人計算機為基礎(chǔ)硬件平臺,

8、針對運行狀態(tài)下的大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)動態(tài)性能測試研制出多路并行動態(tài)測試虛擬儀器.經(jīng)過分析比較,硬件選用美國國家儀器公司(NI)的PCI-4472數(shù)據(jù)采集卡,軟件選用圖形化編程語言LabVIEW,設(shè)計了集數(shù)據(jù)采集、信號分析為一體的動態(tài)測試虛擬儀器.論文的具體工作有:(1)采用了多功能、模塊化的程序設(shè)計方法,設(shè)計了包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存取、數(shù)據(jù)輸出等四個模塊,其中數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)了觸發(fā)采集數(shù)據(jù)的功能.(2)設(shè)計出的動態(tài)測試虛擬儀器可以同時對

9、多個通道進(jìn)行并行數(shù)據(jù)采集和分析,并可將測量到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存盤.(3)為了驗證虛擬儀器的測試、分析功能進(jìn)行了虛擬儀器的測試性能仿真實驗,并將用虛擬儀器實驗測量分析的結(jié)果與HP35670動態(tài)信號分析儀分析的結(jié)果進(jìn)行了比較,驗證了動態(tài)測試虛擬儀器的軟硬件性能[6]。</p><p>　　基于LabVIEW設(shè)計了力傳感器動態(tài)測量仿真系統(tǒng)</p><p>　　在仿真研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計了應(yīng)用于實際的力傳

10、感器動態(tài)測量平臺。該平臺山應(yīng)變式力傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、系統(tǒng)辨識模塊、動態(tài)補償模塊和線性插值模塊組成,用于測量落錘式?jīng)_擊力標(biāo)準(zhǔn)裝置產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)沖擊力。實驗證明：該平臺拓寬了系統(tǒng)的工作頻帶,改善了系統(tǒng)的動態(tài)性能,減小了動態(tài)誤差[7]。</p><p>　　基于LabVIEW的碼頭管道危險性動態(tài)分級研究</p><p>　　為了有效、合理地對碼頭管道進(jìn)行分級管理,本文設(shè)計了一種在LabVIEW環(huán)

11、境中基于DT法的碼頭管道危險性動態(tài)分級系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過模擬碼頭管道危險物質(zhì)泄漏造成的事故后果,計算出11種事故后果傷害參數(shù)作為分級指標(biāo),并將這11種分級指標(biāo)代入DT動態(tài)分級模型進(jìn)行計算,可快速得到碼頭管道的危險性等級。通過將該系統(tǒng)應(yīng)用于實際碼頭管道危險性分級,仿真模擬結(jié)果表明:這種在LabVIEW環(huán)境中基于DT法的碼頭管道危險性動態(tài)分級系統(tǒng)可以快速、有效、準(zhǔn)確地實現(xiàn)碼頭管道危險性的實時動態(tài)分級,可為碼頭安全管理提供重要的依據(jù),同時Lab

12、VIEW的應(yīng)用也避免了復(fù)雜的人工計算[8]。</p><p>　　基于LabVIEW的砂帶磨削力動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)研究</p><p>　　目前砂帶的需求量越來越大,砂帶的磨削性能是評價砂帶優(yōu)劣的主要因素,而磨削力是評價砂帶磨削性能的重要指標(biāo)。以SDSYB50砂帶磨削試驗機為硬件平臺,構(gòu)建砂帶磨削力動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)磨削力信號的獲取、采集、分析和識別、輸出等,并利用LabVIEW軟件對砂帶的磨削

13、狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,對砂帶的鋒利度和耐用度作出評價,為生產(chǎn)和使用砂帶的選擇提供科學(xué)依據(jù)[9]。</p><p>　　基于LabVIEW的局域網(wǎng)動態(tài)加密遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　提出了一種基于LabVIEW，利用TCP協(xié)議，現(xiàn)有局域網(wǎng)和USB攝像頭實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的方法。該方法通過LabVIEW2012及其基礎(chǔ)軟件包、VDM、VAS實現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計。為確保監(jiān)控信息安全，設(shè)置了動態(tài)加密及密

14、碼驗證環(huán)節(jié)。該方法具有成本小，易于實現(xiàn)的特點，拓展了現(xiàn)有校園局域網(wǎng)的應(yīng)用范圍，為校園及相似場所的遠(yuǎn)程監(jiān)控、預(yù)防盜竊犯罪事件的發(fā)生，提供了一種簡易實現(xiàn)、效能可靠的新型技術(shù)手段[10]。</p><p>　　基于Labview的固定結(jié)合面動態(tài)特性參數(shù)測量</p><p>　　以振動理論為基礎(chǔ)并以虛擬儀器軟件Labview為開發(fā)平臺,用分時快速穩(wěn)態(tài)正弦掃頻激振的測量方式建立了一套測試系統(tǒng).以PC

15、機為硬件載體,Labview軟件為軟件平臺,配合其他相關(guān)設(shè)備以快速穩(wěn)態(tài)正弦掃頻激振的方式對試件進(jìn)行實驗測試,可以測得試件結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)函數(shù)曲線,進(jìn)而計算出結(jié)構(gòu)的固有頻率和阻尼比等動態(tài)參數(shù),用于結(jié)構(gòu)動態(tài)參數(shù)的測量實驗當(dāng)中.通過與有限元理論分析的結(jié)果進(jìn)行對比,證明本系統(tǒng)所測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠,具有較高的理論意義和實踐價值[11]。</p><p>　　基于LabVIEW的微機保護出口操作板智能校驗裝置上位機軟件設(shè)計<

16、/p><p>　　針對微機保護出口操作板智能校驗裝置高效運行、實時準(zhǔn)確處理檢驗數(shù)據(jù)的要求,對校驗裝置上位機軟件的登錄系統(tǒng)、通信模塊、數(shù)據(jù)庫的存儲和讀取、繼電器校驗?zāi)K、報表生成及打印等方面進(jìn)行了開發(fā)設(shè)計,對校驗裝置的工作原理和組成進(jìn)行了介紹。運用圖形化的LabVIEW語言和數(shù)據(jù)庫編程技術(shù),實現(xiàn)了校驗裝置上位機軟件各部分功能。研究成果表明,該軟件能夠高效完成操作板上各繼電器的返回值與動作值的校驗工作,擁有多功能的操作界

17、面,并已在裝置中得到成功應(yīng)用[12]。</p><p>　　課題的研究內(nèi)容及擬采取的研究方法（技術(shù)路線）、研究難點及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件設(shè)計思路：</b></p><p>　　該系統(tǒng)以一片STC89C52為核心的最小系統(tǒng)作為前端的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，兩片DS18B20進(jìn)行溫度測量，通過一片MAX232串口與PC機進(jìn)行連

18、接，LabVIEW軟件自身有串口驅(qū)動程序，可以實現(xiàn)串口功能，將采集到的數(shù)據(jù)傳送到PC機主系統(tǒng)，在LabVIEW環(huán)境下對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析。</p><p><b>　　系統(tǒng)軟件設(shè)計思路：</b></p><p>　　此溫度系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要分為兩個部分：下位機單片機軟件設(shè)計和上位機LabVIEW軟件設(shè)計。</p><p>　　下位機程序用C語言

19、編寫，它主要完成對溫度數(shù)據(jù)的讀取以及同上位機的串口通訊。分為幾個程序模塊：傳感器溫度控制程序、數(shù)據(jù)的讀程序和寫程序、數(shù)據(jù)存儲及回放程序等[13]。</p><p><b>　　預(yù)期結(jié)果:</b></p><p>　　該環(huán)境溫度測試系統(tǒng)設(shè)計好后能實現(xiàn)如下功能：</p><p>　　可實現(xiàn)兩路溫度實時測量，測量范圍：0℃~100℃，測量精度：0.5

20、℃，反應(yīng)時間≤500ms。</p><p>　　將溫度信號送入STC89C52芯片中，經(jīng)過數(shù)據(jù)存儲模塊進(jìn)行存儲，然后通過MAX232與PC機相連，將信號傳送至PC機，對溫度信號進(jìn)行分析處理。</p><p>　　利用數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)回放模塊，可以保存并查閱最近100次的溫度存儲信息[14]。</p><p>　　研究工作詳細(xì)進(jìn)度和安排</p><

21、;p>　　2014年12月 查閱和設(shè)計任務(wù)相關(guān)的資料，進(jìn)行LabVIEW軟件的入門學(xué)習(xí)和初步系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計</p><p>　　2015年1月 確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步的系統(tǒng)框圖設(shè)計</p><p>　　2015年1月 確立工作方案，開題報告撰寫</p><p>　　2015年2月 對報告進(jìn)行修正并完善</p><p>　　20

22、15年2月 準(zhǔn)備開題答辯</p><p>　　2015年3月 系統(tǒng)電路初步設(shè)計與仿真，鞏固和加深C語言的編程能力</p><p>　　2015年3月 利用LabVIEW軟件進(jìn)行前面板的設(shè)計、串口通信模塊的設(shè)計、溫度測量模塊的設(shè)計、數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)回放模塊的設(shè)計</p><p>　　2015年4月 系統(tǒng)調(diào)試</p><p>　

23、　2015年4月 系統(tǒng)整體功能通調(diào)</p><p>　　2015年5月 畢業(yè)論文撰寫</p><p>　　2015年5月 最終答辯</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張小燕,樊利軍.基于Labview的溫度檢測報警系統(tǒng)[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2012,11(1

24、):47-50.DOI:10.3969/j.issn.1671-6558.2012.01.011.</p><p>　　2] 雷國建,劉登科,石啟亮等.基于LabVIEW的遠(yuǎn)程溫度檢測控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].2012,35(19):111-113.DOI:10.3969/j.issn.1004-373X.2012.19.034.</p><p>　　[3] 張麗娜,姜新華,李紅巖等.基于

25、LabVIEW的多點溫度檢測及系統(tǒng)控制[J].2010,39(4):385-388,392.DOI:10.3969/j.issn.1001-8735.2010.04.014.</p><p>　　[4] 劉樹昌,趙海麗,張旻等.基于虛擬儀器的現(xiàn)代溫度檢測系統(tǒng)的研究[J].長春理工大學(xué)學(xué)報,2003,26(2):88-90.DOI:10.3969/j.issn.1672-9870.2003.02.029.</

26、p><p>　　[5] 師玉寶,張翔,劉曉奎等.基于LabVIEW技術(shù)的溫度檢測系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2011,(2):70-72.</p><p>　　[6] 李鑫,葉國文.基于虛擬儀器設(shè)計溫度檢測系統(tǒng)[J].電腦迷,2013,(11):15-15,23.DOI:10.3969/j.issn.1672-528X.2013.11.010.</p><p>　　[7]

27、張青春.基于LabVIEW和USB接口數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計[J].儀表技術(shù)與傳感器,2012,(12):32-34.DOI:10.3969/j.issn.1002-1841.2012.12.012.</p><p>　　[8] 賴冠仲,胡澤,楊智佳等.基于LabVIEW的計算機溫度檢測器設(shè)計[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2010,(3):24-25.</p><p>　　[9] 馮雪,龐尚珍.基于L

28、abVIEW的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計[J].中國科技縱橫,2010,(14):147,154.DOI:10.3969/j.issn.1671-2064.2010.14.133.</p><p>　　[10] 魏延萍.基于LabVIEW的溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用,2014,33(5):106-108.</p><p>　　[11] 郭變.基于LabVIEW的孵蛋箱溫度控制系統(tǒng)設(shè)計

29、[D].陜西科技大學(xué),2010.DOI:10.7666/d.y1799022.</p><p>　　[12]詹建國, 潘翔偉. 基于LabVIEW的溫度采集系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J]. 科技資訊, 2010, (15). DOI:10.3969/j.issn.1672-3791.2010.15.008.</p><p>　　[13]劉江. 基于Labview的溫度采集系統(tǒng)[J]. 電子制作,

30、2013, (22).</p><p>　　[14]陳棟.基于LabVIEW平臺多路并行動態(tài)測試虛擬儀器的研究[D].南京航空航天大學(xué),2005.DOI:10.7666/d.y696828.</p><p><b>　　指導(dǎo)教師審核意見：</b></p><p>　　簽字： 年 月 日</p><p