1、文章編號: 1672 058X( 2014) 06 0063 05基于 LabVIEW 的溫濕度監測系統設計與實現*林園勝，許鋼，江娟娟，吳益紅，畢運鋒(工程大學檢測技術與節能裝置省級蕪湖 241000)摘要: 目前，溫濕度監測系統的應用領域越來越廣泛，為解決傳統溫濕度監測系統中存在的問題以及減少系統開發成本，提出了一種基于 LabVIEW 的溫濕度監測系統的設計與實現; 系統硬件電路部分由單片機和 SHT11 組成、應用 LabVIEW 完成系統數據處理及人機交互軟件設計，進而完成溫濕度的測量和數據分析; 實驗結果表明，系統實現了溫濕度自動測量、溫濕度趨勢圖繪制、數據顯示及統硬件電路簡單，人

2、機交互界面友好，設計過程快速、高效，開發成本低。: 溫濕度; 監測系統; LabVIEW; 單片機; SHT11和超限等功能; 系號: TP274 2文獻標志碼: A溫度是用來度量物體冷熱程度的物理量，濕度是用來表示空氣干燥程度的物理量，溫濕度與人類的生活和工作密切相關，溫濕度監測系統也廣泛應用于農業、食品、博物館文物管理和藥品儲存等眾多領域，與溫濕度相關的行業對自身所采用監測系統的精度和操作簡易程度的要求越來越高。現有的溫濕度監測系統多為基于單片機為處理單元，單片機除了負責操控溫濕度傳感器，還要進行數據分析處理及顯示，通常存在著硬件設計不易、軟件編程復雜、系統擴展應用不夠理想等問題。隨著計算

3、機技術和虛擬儀器技術的飛速發展，使得采用虛擬儀器技術和單片機技術相結合進行溫濕度監測系統的設計成為可能，這樣可以節約，也便于計算機。目前，基于虛擬儀器的卡; 但是，常見與系統的設計主要依賴于卡價格昂貴，這不利于系統開發和應用1-3。本文介紹一種基于美國儀器公司( National Instruments，簡稱 NI 公虛擬儀器工程平臺( Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，簡稱 LabVIEW) 3，4司) 研制的和單片機研發的溫濕度監測系統，單片機所的溫濕度數據通過串口通信方式至 PC 機，PC 機應用LabVIEW 進行數

4、據的處理和分析，系統可以實現溫濕度的測量、趨勢圖繪制、超限測功能。這樣進行的系統設計更有效、更快速，且極大程度地減少了開發成本。和數據等基本監1系統結構設計系統由硬件電路和軟件編程兩部分組成，其 中，硬件電路包括溫濕度傳感器 SHT11、單 片機STC89C52C 和 PC 機; 軟件編程主要是應用 LabVIEW 2011 進行用戶操作界面和數據顯示界面的設計。收稿日期: 2013 11 05; 修回日期: 2014 01 27基金項目:高校省級自然科學研究產學研重點項目資助( KJ2011A035) ; 2012級大學生創新訓練計劃項目資助*( 冷卻塔智能溫控與無線系統) 及作者簡介: 林

5、園勝( 1990 ) ，男桐城人，從事信號與信息處理研究64重慶工商大學學報( 自然科學版)第 31 卷，單片機系統結構框圖如圖 1 所示。單片機溫濕度傳感器進行溫濕度的到的溫濕度數據由串口通信方式到 PC 機，安裝有 LabVIEW 2011 的 PC 機通過編寫好的程序實現對溫濕度的實時顯示、趨勢圖繪制、數據測系統。和超限等基本操作一個基于 LabVIEW 2011 和單片機的溫濕度監圖 1系統結構框圖系統硬件設計2系統硬件設計主要是溫濕度傳感器、單片機和 PC 機的功能應用設計。其中，溫濕度傳感器和單片機構成系統前向通道，進行溫濕度數據的的編寫。; PC 機應安裝有 LabVIEW 20

6、11 軟件，用于數據的處理和分析程序2 1硬件選型系統硬件選型主要是進行前向通道的選型。其中，溫濕度傳感器采用Sensirion 公司生產的SHT11，SHT11 是一款高度集成的溫濕度一體傳感器。SHT11 溫度測量范圍為 40 ，分 + 123 8辨率為 0 01 ，測量精度為 ± 0 4 ; 相對濕度測量范圍為 0 100% H，分辨率為 0 03% H，最高精度為± 3% H。此外，SHT11 還具有體積小、低功耗、響應時間短性價比極高的溫濕度傳感器5。能力強、適配各種單片機等優點，是一款單片機選用宏晶科技公司推出的 STC89C52C，STC89 系列單片機，它具

7、有功耗超低、加密性強能力強等特點。其系統可編程，指令代碼完全兼容傳統 8051 單片機6。2 2硬件電路設計系統前向通道由溫濕度傳感器和單片機最小系統，進行溫濕度數據的和傳送，是系統硬件設計的電路。SHT11 與單片機的連接電路如圖 2 所示。為減少開發成本，應用串行總線實現計算機和單圖 2SHT11 與單片機的連接電路圖 3USB 轉串口電路第 6 期林園勝，等: 基于 LabVIEW 的溫濕度監測系統設計與實現65片機之間的數據通信，從而取代昂貴的卡。目前，帶有串口的計算機越來越少，如部分一體機、筆記本電腦都很少帶有這種老式接口。但是，每臺計算機都有 USB 接口，系統硬件設計采用一種 U

8、SB 轉串口電路，進行 PC 機的 USB 接口和通用串口之間的轉換，實現計算機和單片機之間的通信7，USB 轉串口電路圖如圖 3 所示。系統軟件設計3系統軟件設計包括前向通道硬件的 C 語言程序的編寫和用于數據分析處理的 LabVIEW 程序設計，軟件設計是整個系統開發的內容。前向通道程序設計前向通道 C 語言程序設計主要是進行單片機燒3 1圖 4SHT11 程序流程圖錄程序的編寫，即應用單片機SHT11 進行實時溫濕度的獲取并將所溫濕度值進行相應處理后采用串口通信的方式至 PC 機。對 SHT11 操作的程序流程圖如圖 4 所示。3 2LabVIEW 程序設計安裝有 LabVIEW 201

9、1 軟件的 PC 機從 USB 口前向通道的溫濕度數據，應用 LabVIEW 2011 進行顯示界面和的用戶操作界面的設計。LabVIEW 程序設計主要包括串口通信設置、溫濕度實時顯示及、溫濕度趨勢圖繪制和超限報警等功能設計。LabVIEW 通過虛擬儀器軟件架構(Architecture，簡稱 VISA)Virtual Instrument Software與系統硬件電路進行串口通信，通過 VISA 可對 USB、串口、GPIO、PXI、VXI、CAN 和以太網等進行配置、編程和調試，應用 VISA 軟件包前應進行 VISA 配置串口設置8。采用掃描字符串函數從接受數據中提取溫度和濕度值。應用

10、 LabVIEW 設計系統的程序框圖如圖 5 所示，表 1 所示為 VISA 配置串口默認參數設置。圖 5LabVIEW 設計系統的程序框圖66重慶工商大學學報( 自然科學版)第 31 卷表 1VISA 配置串口默認參數設置設置項波特率數據位停止位校驗位默認值9 60081NONE4實驗結果及分析連接前向通道和 PC 機，計算機識別端口后，打開系統 LabVIEW 程序，進入 LabVIEW 用戶操作界面。配置好正確的COM 口，按表 1 進行串口通信參數設置; 選擇數據路徑; 設置超限上下限。給單片機燒錄程序文件、前向通道電路供電，硬件電路正常工作; 點擊 LabVIEW 程序前面板的運行按

11、鈕，系統運行正常。實驗結果如圖 6 所示。圖 6實驗結果的前面板實驗結果表明: 系統實現了溫濕度的實時監測，并以曲線的形式繪制溫度、濕度趨勢圖，數據接收窗口清晰顯示當前采樣時間下的溫濕度值; 調節范圍進行人為超限，相應的超限燈將由綠色變成黃色后閃爍點亮且器發出“嘟”、“嘟”的提示音; 點擊前面板的左上角“暫停”按鈕，按鈕顏色由黑色變成紅色，系統暫停運行，再次點擊該按鈕系統恢復運行，點擊顯示界面“系統”即可整個系統。設定路徑下歷史數據如圖 7 所示。通過實驗結果及分析可知，本系統實現了溫濕度的實時監測功能。圖 7數據的文本文檔結束語5本文利用 SHT11 傳感器和單片機對溫濕度進行實時，并應用

12、LabVIEW 進行用戶操作界面編程，實現了溫濕度數據顯示、趨勢圖繪制、超限以及歷史數據的存儲等功能。對傳統的溫濕度監測系統進行了改進，本系統的硬件電路更加簡單，縮小了系統開發周期，且可嵌入到以計算機為的系統中; 較基于卡的溫濕度監測系統，本系統減少了開發成本，更加有利于系統的推廣和應用。本系統界面友好，有著良好的人機交互性，并具有操作簡單、直觀，易于觀察實第 6 期林園勝，等: 基于 LabVIEW 的溫濕度監測系統設計與實現67驗結果和擴展應用等特點。參考文獻:1 王春輝，曾群鋒 基于 LabVIEW 高溫摩擦磨損試驗機測試系統J 計算機系統應用，2013，22( 6) : 60 632

13、陳昌鑫，靳鴻，馮彥君，等3 裴九芳 基于 LabVIEW 的精鍛卡和虛擬示波器系統J 儀表技術與傳感器，2012( 3) : 67 69系統軟件設計J工程科技學院學報，2010，25( 3) : 35 374 周鵬，許鋼，馬曉瑜，等 精通 LabVIEW 信號處理M 北京:5 盧超 糧倉無線溫濕度系統J 計算機系統應用，2011，20( 9) : 161 164，20136 仵博，劉興東，吳敏 基于的通用器的研制J 計算機工程與應用，2007，43( 8) : 92 947 許鋼，林園勝，胡天水，等 虛擬儀器技術在溫度系統中的應用J工程大學學報，2013，35( 7) : 81 868 馬麗賓

14、，王興隆，熊先圣 汽車電磁場強自動測量系統的軟件設計J 重慶工商大學學報: 自然科學版，2011，28 ( 5) :520 5239 千應慶 基于 LabVIEW 的光纖旋轉傳輸系統測試儀J 計算機工程，2010，36( 3) : 251 253Design and Implementation of the Detecting System forTemperature and Humidity Based on LabVIEWLIN Yuan-sheng，XU Gang，JIANG Juan-juan， WU Yi-hong，BI Yun-feng( Provincial Lab for

15、Detecting Technology and Energy Conservation Equipment of Anhui Province，Anhui Polytechnic University，Anhui Wuhu 241000，China)Abstract: The application field of detecting system for temperature and humidity becomes wider and wider，in order to reduce the problems in traditional detecting system for t

16、emperature and humidity and to decrease the cost in the system development，this paper proposes a kind of design and implementation of detecting system for temperature and humidity based on LabVIEW ( Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) ，applies LabVIEW to completing system data proce

17、ssing and software design for human-machine interaction，whose hardware circuit consists of single chip machine and SHTII，and furthermore implements the detection and data analysis of temperature and humidity Experiment results show that this system，with simple hardware circuit，friendly human- machine interaction interface，rapid and high-efficient design process and low development cost，realizes auto- detection of