LabVIEW湿度检测系统

沈阳工学院毕业设计题目：基于单片机和LabVIEW的湿度探测系统设计与实现院系：信息与控制学院专业：测控技术与仪器班级学号：10305219学生姓名：王宏指导教师：耿欣成绩：年月日I目录1方案设计..............................................................................................................................11.1设计任务的要求.........................................................................................................11.2系统方案设计.............................................................................................................11.3编程语言与调试环境选择.........................................................................................22系统的硬件设计..................................................................................................................42.1单片机最小系统电路设计.........................................................................................42.2湿度采集电路的设计.................................................................................................52.2.1湿度传感器的选择...........................................................................................52.2.2DHT11电路的设计..........................................................................................62.3串口通信部分电路设计.............................................................................................72.3.1串口芯片的选择...............................................................................................72.3.2MAX3232电路的设计.....................................................................................72.4电源部分电路的设计.................................................................................................93系统的软件设计................................................................................................................103.1软件系统总体工作流程...........................................................................................103.2湿度采集程序的设计...............................................................................................103.3串口通信部分程序...................................................................................................133.4LabVIEW程序设计.................................................................................................143.4.1实时湿度曲线模块.........................................................................................143.4.2参数设置模块.................................................................................................153.4.3LabVIEW程序框图设计...............................................................................15参考文献..................................................................................................................................17附录A硬件原理图..............................................................................................................18附录B程序代码...................................................................................................................19附录C实物图.......................................................................................................................25沈阳工学院本科毕业设计11方案设计1.1设计任务的要求本设计主要设计一个以湿度传感器，单片机和虚拟仪器为核心设计的一个小型湿度检测系统，该系统的功能如下：现场湿度实时检测并传输，上位机湿度显示，包括实时湿度曲线，具体设计包括，硬件和软件两个部分，硬件设计包括测量电路的设计，单片机与上位机虚拟仪器接口电路的设计；软件设计包括下位机C语言程序设计和上位机LabVIEW程序设计，下位机完成数据测试，上位机完成数据的显示和分析。1.2系统方案设计本设计的上位机实现部分采用了LabVIEW，LabVIEW是一种开放性的通用程序开发系统，具有强大的数据采集、数据处理、数据分析和仪器控制功能。本设计要实现的功能是构建一个小型的湿度检测系统，既然是湿度检测那自然就有数据采集部分，而在LabVIEW中数据采集的硬件部分的核心是(DataAcquisition-DAQ)卡，它和LabVIEW有很好的接口程序，用LabVIEW实现数据采集，就是在LabVIEW中控制各种DAQ卡(或设备)完成特定的功能，不过本设计中采用的湿度传感器本身就是数字信号而且传输的数据也较为简单，所以本设计中下位机和上位机的数据传输是利用单片机对数字信号进行换算处理以后再通过串口传送至PC端的LabVIEW进行实时显示的。所以确定初步的设计思路：湿度传感器采集到特定的湿度数字信号，再利用单片机将这些数字信号按照一定的运算转换成Ascii码形式的湿度值然后通过串口传送至PC端，在PC端的LabVIEW监控界面可以完成对串口参数的设置、平均湿度，最高湿度，最低湿度参数和实时温度曲线的显示以及数据存储等功能。本设计的重点是串口通讯部分，是整个设计的核心部分，串口通信部分是上位机与下位机之间的联系纽带，将二者紧密联系起来，形成一个完整的设计。本次设计中串口通讯主要通过LabVIEW自带的一些串行通信模块就行构建很完成的。本设计实现的湿度检测系统简单实用，灵活性强，实用性高，并且操作简单，易于掌握。沈阳工学院本科毕业设计21.3编程语言与调试环境选择本设计过程编译语言采用C语言，编译调试环境采用KeiluVision4。C语言一共有32个关键字和9种控制语句，程序书写非常形式自由，而且大小写要区分。把低级语言的实用性与高级语言的基本结构和语句结合起来。C语言可以像汇编语言一样对位、字节和地址进行操作，而这三者恰恰就是计算机最基本的工作单元。同时C语言的运算符包含的范围也非常广泛，一共有34种运算符。C语言把赋值、括号、强制类型转换等都作为了运算符处理。这就使C语言的运算类型非常的丰富，表达式的类型也多样化了。如果能灵活得使用各种运算符，就可以实现在其它高级语言中难以实现的运算。C语言的数据类型有：实型、整型、字符型、指针类型、共用体类型、数组类型、结构体类型、共用体类型等。这些都能用来实现各种复杂的数据结构的运算。而且C语言引入了指针概念，这就使程序的效率更高了。C语言提供多种运算符和表达式值的方法，对问题的表达可通过多种途径获得，其程序设计更主动、灵活。它语法限制不太严格，程序设计自由度大，如对整型量与字符型数据及逻辑型数据可以通用等[1]。C语言描述问题比汇编语言迅速，工作量小、可读性好，易于调试、修改和移植，而代码质量与汇编语言相当。C语言一般只比汇编程序生成的目标代码效率低10%～20%。C语言有丰富的数据结构和运算符。包含了各种数据结构，如整型、数组类型、指针类型和联合类型等，用来实现各种数据结构的运算。C语言能直接访问硬件的物理地址，能进行位（bit）操作。兼有高级语言和低级语言的许多优点。它既可用来编写系统软件，又可用来开发应用软件，已成为一种通用程序设计语言。2009年2月发布KeiluVision4，KeiluVision4引入了灵活的窗口管理系统，为使用者提供一个整洁，高效的环境来开发应用程序，开发人员使用KeiluVision4能够同时使用多台监视器，并且提供了视觉上的变化，新的用户界面可以让使用者更好地利用屏幕空间，从而更有效地组织多个窗口。2011年3月ARM公司发布最新集成开发环境RealViewMDK开发工具中集成了最新版本的KeiluVision4，其编译器、调试工具实现与ARM器件的最完美匹配。目前使用KeiluVision4的产品有KeilMDK-ARM，KeilC51，KeilC166和KeilC251。最新的KeiluVision4IDE，旨在提高开发人员的生产力，实现更快，更有效沈阳工学院本科毕业设计3的程序开发。uVision4引入了窗口管理系统，使用方法更为灵活，能够拖放到视图内的任何地方，包括支持多显示器窗口。uVision4在μVision3IDE的基础上，增加了更多大众化的功能[2]。﹙1﹚多显示器和灵活的窗口管理系统；﹙2﹚系统浏览器窗口的显示设备外设寄存器信息；﹙3﹚调试还原视图创建并保存多个调试窗口布局；﹙4﹚多项目工作区简化与众多的项目。KeiluVision4开发界面如图1.