1引言
温度是表征物体冷热程度的物理量，湿度是表示大气干燥程度的物理量，温度和湿度与人类生活和科学研究密切相关，在生产过程和科学研究中几乎没有不要求温湿度检测的。在工农业生产和日常生活中，对温湿度的测量及控制始终占据着重要地位。尤其粮仓的温湿度在实际的生产中更需要实时的测量，这样可以保证粮仓里面的温湿度正常，以保证农作物能够保存的时间更长，更好。因此，对粮仓温湿度的测控就具有十分重要的意义。
本文提出了采用下位机现场监控、RS-232串行通信、上位机集中管理的温湿度测控系统的设计。该系统将现代化的微机测控技术和传统的温度测试理论相结合，采用LabVIEW图形化编程语言，模块化方法设计开发，增强了软件的可靠性、稳定性。该测控系统通过对温度数据的采集与处理、数据库管理和报表生成等功能子模块实现了温度的实时显示、分析、存储等功能。
2总体方案
该系统整体上分为三大部分：一部分为基本的硬件电路；二是检测部分电路；三是上位机现场数据处理和管理。该系统，在粮仓的关键部分设置适当数量温度传感器（DS18B20）和湿度传感器（HS1101）[1]，温度传感器（DS18B20）利用Dallas公司的单总线协议，利用单线检测信号将温湿度的值送到单片机进行相应的处理，然后经过串口通信，将温湿度的检测值经过RS-232送到计算机上，然后经过DAQ数据采集将数据送到LabVIEW，进行数据在LabVIEW的处理，然后将数据送到报警程序与设定值进行比较，在设定值之间将在LabVIEW前面显示工作正常。如果工作不再设定值之内，将会产生报警，在前面板将会有报警信号提示，同时在下位机将会有报警信号，同时将驱动相应的电路控制风扇和加湿器工作，使粮仓的温湿度能够工作在我们设定的理想状态。
3上位机软件设计
3.1LabVIEW介绍
LabVIEW[2]是Laboratory Virtual Workbench（实验室虚拟仪器集成环境）简称，是由美国国家仪器公司（National Instruments，NI）推出的虚拟仪器开发平台软件，它们能够以其直观简便的编程方式、众多的源码级的设备驱动程序、多种多样的分析和表达功能支持，为用户快捷地构筑自己在实际生产中所需要的仪器系统创造了基础条件。
3.2温湿度平均值的计算
在粮仓中，经常需要知道所测温度的平均值及实时温度与平均值之间的偏差以便更好的控制温度，从而使它能够更好的影响产品的数量与质量。而在统计学中，取平均是最常用的改进期望值的标准技术。有两种取平均值的方法：
（1）RMS平均或称“功率平均”，即均方根值平均。它是将所有采集到的数据值平方之后相加，然后除以数据个数，再取该平均值的平方根，其数学表达式如式（1）所示：
式中：N为数据个数，xi为各次数据值。
（2）叠加平均，它可用来改善叠加的信噪比。它对一点数据连续采用多次，然后计算其平均值，以平均值作为该点的采样结果。
对温度数据的处理用算术平均值的方法，将采集到的数据用软件的方法来实现。其程序框图如图1所示。
图1 平均值VI
3.3LabVIEW实现数据收发的程序
在LabVIEW中，实现温度数据的收发，其程序前面板如图2所示。
图2 程序后面板
3.4LabVEW温湿度报警模块程序
在LabVIEW中，温湿度当高于或者低于上限或者下限的时候都要发出警报，下位机的电路
就要产生进行相应的控制。其报警模块[3]程序后面板如图3所示。
图3 程序后面板图
3.5上位机整体程序
上位机主程前面板如图4所示。
图4 上位机主程前面板
4系统软件设计
系统工作流程为：由装在粮库内的温湿度传感器获得被测量对象的数据，将采集的数据送到单片机STC89C52进行数据的处理，处理后经数据送到1602A显示出当前的温湿度，并将温湿度的数据送到上位机LabVIEW进行数据的处理，同时根据系统设定的限值参数判断温湿度是否超标。主程序流程图如图5所示。
图5 主程序流程图
4.1温度传感器DS18B20程序设计
DS18B20[4-5]是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。其设计流程图如图6所示。
图6 DS18B20工作时序流程图
1602A的设计主要是首先对其自身初始化设置，主要包括显示模式设置、显示开/关及光标设置、读写数据设置，设置完以后，1602A可以正常的工作，然后将给出要显示数据的指定的地址，给出地址以后，在送要显示的数据，1602A的读写时序也要严格的遵守，否则1602A不会工作正常。有以上的分析可得程序读写时序流程图如图7所示。
图7 读写时序流程图
4.3键盘扫描子程序设计
由于不同的环境要求的温湿度的上、下限是不一样的，因此要设计键盘程序，来改变上、下限的值，键盘扫描子程序的设计要求可以在按下按键就可以直接改变温湿度的上、下限的值，并且在液晶1602A的显示上要直接可以看到变化。其设计的流程图如图8所示。
图8 键盘扫描子程序流程图
4.4报警子程序设计
当温湿度不在设定值区间的时候就要发出报警信号，这样可以起到提示的作用，首先要给上下限的值，这样就可以进行比较，然后经过判断语句判断是否在设定的区间，当不在设定的区间是就发出报警信号，一直进行循环判断，设计流程图如图9所示。
图9 报警子程序流程图
5实验结果
将上位机和下位机连接好以后，进行温湿度的检测和处理，其下位机1602A的显示结果如图10所示。
图10 1602A数据显示
上位机前面板显示数据如图11所示。
图11 上位机前面板
报表生成格式如图12所示。
图12 报表格式
生成报表如图13所示。
图13 生成报表
6结论
温湿度监测在工农业应用方面都有重要价值。本文着重阐述了应用labvIEW实时监测温湿度的总体思路，并详细介绍了上、下位机的整体结构及原理。通过使用labvIEW虚拟仪器实现了更高的效率，使用虚拟仪器逐步代替传统仪器也成为测试领域发展的趋势。本设计的宗旨就是为粮库控制系统提供一套简单、多功能、高效率的检测系统。
作者简介
罗亚萍（1986-）女硕士研究生，研究方向为电气传动自动化。
参考文献
[1]陈进.新型数字化网络化传感器在工程中的应用[J].电子质量，2002（8）：42-44.
[2]杨乐平，李海涛.LabVIEW程序设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2009，33：94.
[3]杨素行.模拟电子技术基础简明教程（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2005.
[4]王洪明.基于DS18B20的储粮温度检测系统的设计[J].经济技术协作信息，2003（7）:48-52.
[5]薛小玲，吴寿强.数字式温度检测系统的设计[J].闽江学院学报，2003，24(2):120-125.
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