1、 基于LabVIEW的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要 近些年來單片機(jī)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展并且已在各行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，在本文中，完成了智能溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)采用單總線操作，簡單電路，精確測量，多點(diǎn)測量。能夠在較低的成本下實(shí)現(xiàn)有效的溫度監(jiān)測。通過人機(jī)界面顯示和查詢，節(jié)約能源，創(chuàng)造價(jià)值，具有一定的商業(yè)價(jià)值。本系統(tǒng)也可廣泛應(yīng)用于消防等其他系統(tǒng)中。本文首先分析了當(dāng)前單片機(jī)的發(fā)展以與應(yīng)用圍，設(shè)計(jì)了基于STC89C52單片機(jī)的溫度恒定單片機(jī)采集系統(tǒng)的總體架構(gòu)以與硬件部分，對系統(tǒng)的硬件的搭建以與部分傳感器模塊做了詳細(xì)論證和設(shè)計(jì)。控制節(jié)點(diǎn)經(jīng)過研究對比，選用STC89C52，對外圍電路中的傳感器模塊、供電電源模塊

2、、協(xié)調(diào)器接口電路以與時(shí)鐘均做了詳細(xì)設(shè)計(jì)，通過對比分析選擇了適合本課題的溫濕度傳感器。最后，進(jìn)行了軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，主要包括主控程序、數(shù)據(jù)上傳設(shè)計(jì)、報(bào)警子程序設(shè)計(jì)、按鍵掃描子程序設(shè)計(jì)以與終端子程序設(shè)計(jì)等。實(shí)驗(yàn)測試，驗(yàn)證了在特定條件下系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸正常；實(shí)驗(yàn)與仿真表明，該系統(tǒng)能很好的實(shí)現(xiàn)環(huán)境的采集以與傳輸功能，驗(yàn)證了該方案的可行性。論文從溫度采集系統(tǒng)的理論依據(jù)、設(shè)計(jì)思路、實(shí)現(xiàn)過程、測試結(jié)果等方面均做了詳細(xì)闡述，取得了預(yù)期效果，論文的研究成果對溫度采集系統(tǒng)的完整性起到了補(bǔ)充作用，對其實(shí)踐應(yīng)用起到了推動(dòng)作用。關(guān)鍵詞：單片機(jī) 采集 溫度Constant temperature monitor s

3、ystem of the classroomAbstractIn recent years,  this paper designs an intelligent temperature monitoring system, this system is to realize the temperature measurement system of STC89C52 based on MCU and DS185B20, MCU in the system 

4、;as the input and display of temperature control device,DS18B20 is used as temperature acquisition and temperature data output device the. Thissystem uses a single bus operation, has the advantages of simple circuit, accurate

5、 measured value, can realize multipoint measurement. To ensure the realization of the effective monitoring of the room temperature with low cost. Through the man-machineinterface to display and query, save energy and create value, has

6、a certain commercial value. The system can also be widely used in fire fighting and other systems.This paper first analysis of the current development of MCU and the scope of application,the part of the overall architecture design STC89C52

7、microcontroller, temperaturemonitoring system based on MCU and hardware, the system hardware selection, design,construction and the peripheral modules of sensor module to do a detailed demonstration and design. Through the compara

8、tive study of the control node, select STC89C52, thesensor module, the peripheral circuit of the power supply module, interface circuit andclock coordinator has made the detailed design, through the comparison and analysis ofthe temperature and

9、humidity sensor is suitable for this topic. Finally, designed and realized the software, including the main program, data upload alarm design, program design, keyboard scanning subroutine design and terminal program design. Finall

10、yaccording to the design idea of realizing all functions of the system. The experimentaltesting, verification in the system of data transmission under certain conditions are normal;that the experiment and simulation, the system can realize 

11、the acquisition and transmission function of the classroom environment is very good, validate the feasibility of the scheme.The temperature acquisition system th.The temperature acquisition system theory basis,design ideas, implementation process, the tes

12、t results were described in detail, and achieved the desired results, the research on the integrity of the temperature acquisition system has played a complementary role, for the application to play a role in promoting.Keyword：microcomputer

13、Monitortemperature19 / 24目 錄1 溫度采集系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)11.1 硬件總體設(shè)計(jì)11.2 軟件總體設(shè)計(jì)22溫度采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)32.1 溫度信號(hào)采集模塊硬件設(shè)計(jì)32.1.1溫度傳感器32.1.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊42.1.3單片機(jī)模塊42.1.4信號(hào)采集模塊硬件設(shè)計(jì)42.2 主控模塊硬件設(shè)計(jì)52.2.1 GPRS協(xié)議概述52.2.2主控模塊硬件總設(shè)計(jì)52.3 采集顯示模塊硬件設(shè)計(jì)52.3.1顯示模塊52.3.2顯示采集模塊硬件總設(shè)計(jì)52.4 電源模塊硬件設(shè)計(jì)63 軟件編程與實(shí)現(xiàn)73.1 軟件編程關(guān)鍵技術(shù)引用73.1.1 SubVI技術(shù)73.1.2 同步技術(shù)83.1.3

14、VI Server技術(shù)93.1.4 多線程技術(shù)103.2 溫度檢測模塊的軟件設(shè)計(jì)103.3 主控模塊與顯示采集模塊軟件設(shè)計(jì)103.4系統(tǒng)初始化子程序113.5數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)123.7數(shù)據(jù)上傳設(shè)計(jì)123.6 GPRS軟件設(shè)計(jì)134 系統(tǒng)調(diào)試與仿真結(jié)果154.1 硬件調(diào)試154.2 軟件調(diào)試164.4 溫度傳感器部分164.5濕度檢測部分175 結(jié)論18參考文獻(xiàn)19致 201 溫度采集系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)1.1 硬件總體設(shè)計(jì) 隨著電子信息的迅猛進(jìn)步發(fā)展，溫度系統(tǒng)在市場上也層出不窮，經(jīng)過市場的研究和綜合考慮，本設(shè)計(jì)考慮實(shí)現(xiàn)智能溫度監(jiān)測系統(tǒng)的遠(yuǎn)程無線傳輸。整個(gè)系統(tǒng)包含溫度信號(hào)檢測單元、以單片機(jī)為核心的主控單

15、元和顯示模塊單元、電源模塊單元等多重模塊部分組合而成。不同模塊所實(shí)現(xiàn)的功能是不同的，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以與器件的選擇會(huì)直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能高低以與成本多少，為了使系統(tǒng)更加的高，本溫度采集系統(tǒng)的硬件總體設(shè)計(jì)原理圖如下圖1-1所示：圖1-1硬件設(shè)計(jì)原理圖1溫度檢測模塊本實(shí)驗(yàn)要求選用的溫濕度傳感器必須在體積精度穩(wěn)定性上面都有優(yōu)勢。綜上所述，本實(shí)驗(yàn)采用DS18B20溫濕度傳感器來對周圍的溫濕度進(jìn)行采集。DS18B20溫濕度傳感器擁有一個(gè)獨(dú)特的單線接口，僅僅只需要1個(gè)接口便能進(jìn)行通信，可以同時(shí)存在于同一條總線上，無外部元器件，供電方式方便，測溫圍大，最大精度0.0625。跟單片機(jī)相連接，能夠?qū)崟r(shí)檢測傳輸當(dāng)前檢

16、測到的溫濕度數(shù)據(jù)。2. 主控模塊 主控模塊是控制模塊的核心組成部分。本設(shè)計(jì)采用STC89C52的單片機(jī)進(jìn)行控制，該單片機(jī)功率很低。檢測模塊可以檢測到的溫度信號(hào)傳輸給檢測端的單片機(jī)進(jìn)行處理后，通過有線傳輸傳輸?shù)娇刂贫说膯纹瑱C(jī)模塊進(jìn)行處理。多個(gè)模塊之間使用型號(hào)為MAX232串口進(jìn)行通信。3.顯示采集模塊 單片機(jī)把接收到的溫度數(shù)據(jù)使用GPRS傳送到機(jī)房顯示采集系統(tǒng)。這樣戶便可以進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，工作人員進(jìn)行對應(yīng)的處理。4電源模塊 本系統(tǒng)采用雙電源供電系統(tǒng)，本單元的主要功能是為單片機(jī)提供適當(dāng)?shù)墓ぷ麟娫矗瑫r(shí)也為其他模塊提供電源。如液晶顯示屏、按鍵等，在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，電源系統(tǒng)輸出+5 V的電源。1.2 軟件總

17、體設(shè)計(jì) 軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)采用“模塊化”設(shè)計(jì)思想，使用了“從而外”的嵌套設(shè)計(jì)方式，使用C+語言來完成程序。模塊化設(shè)計(jì)意味著將整個(gè)程序分為主控模塊和子模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，嵌套的思想是使用一個(gè)循環(huán)結(jié)束，再加上另一個(gè)循環(huán)嵌套。2溫度采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 溫度信號(hào)采集模塊硬件設(shè)計(jì)2.1.1溫度傳感器 為了更加與時(shí)準(zhǔn)確的探測溫濕度信號(hào)，對溫濕度探測器提出了更高的要求，現(xiàn)在市場上的溫濕度探測器的種類繁多。選擇高性能、綜合性能好的溫濕度探測器，可以實(shí)時(shí)檢測溫濕度信號(hào)。另外，還要考慮其功耗問題。溫濕度檢測模塊采用DS18B20溫濕度傳感器對溫濕度進(jìn)行檢測，并將檢測到的信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)化傳送給主控模塊進(jìn)行處理。DS1

18、8B20是Dallas半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的數(shù)字化溫濕度傳感器，支持一線總線接口，的抗干擾性強(qiáng)，測量圍較大為-55到+125，能在多種惡劣環(huán)境下進(jìn)行溫濕度測量。這一模塊最主要的設(shè)計(jì)就是測試火災(zāi)各路信號(hào)的閾值和調(diào)試各傳感器的靈敏度。表2.1 溫濕度傳感器基本參數(shù)產(chǎn)品型號(hào)DS18B20輸出方式RS485接口工作電壓12VDC測量圍溫度圍-20至80濕度圍0-100%RH測量精度溫度圍小于0.5，在25測試濕度圍小于0.5RH，在25測試 通信接口物理接口RS485傳輸距離1200mm屏蔽按鍵設(shè)置地址圍1-254通過按鍵設(shè)置通信協(xié)議MODBUS-RTU協(xié)議波特率2400.4800.9600可選擇，出廠默認(rèn)

19、設(shè)置9600bps數(shù)據(jù)格式N.8.1 EMC指標(biāo)EFT(脈沖群)差模-2KV到8KV靜電接觸放電6KV空氣放電8KV外形尺寸80*80*30mm質(zhì)量250g DS18B20所需要的供電電壓為12V，在本設(shè)計(jì)中使用5V為其供電。在DS18B20上電后在1s以不要發(fā)送任何指令，直到其狀態(tài)穩(wěn)定。實(shí)際電路中在其電源和地引腳間架了100nF的濾波電容。DATA 是外部MCU從JZ-THS12讀取數(shù)據(jù)的引腳，它是一種單總線接口，一次讀溫濕度數(shù)據(jù)的操作時(shí)間大約是5ms。2.1.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊經(jīng)過溫濕度傳感器轉(zhuǎn)換后的輸出溫濕度信號(hào)不能直接送入單片機(jī)中進(jìn)行處理，中間必須經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換裝置。AD7812是由A

20、nalogDevices公司生產(chǎn)的一種串行接口的10位8通道A/D轉(zhuǎn)換器。本設(shè)計(jì)采用AD7812轉(zhuǎn)換器，在轉(zhuǎn)換過程中，因?yàn)槿魏我粋€(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器都會(huì)有一定程度的轉(zhuǎn)換時(shí)間，所以在轉(zhuǎn)換時(shí)要設(shè)置一個(gè)延時(shí)和延時(shí)的時(shí)間比設(shè)備的轉(zhuǎn)換時(shí)間稍長，以保證轉(zhuǎn)換過程的順利進(jìn)行。這里只需要將傳感器的輸出信號(hào)輸入到其中任何一個(gè)可以放大，為簡單起見，以第一模擬開關(guān)作為輸入信號(hào)通道。2.1.3單片機(jī)模塊本系統(tǒng)采用單片機(jī)芯片，用于火災(zāi)探測終端的信號(hào)處理，用于處理火災(zāi)信號(hào)接收端和報(bào)警。單片機(jī)的主要功能是使系統(tǒng)的初始化，提供各種控制信號(hào)的主板，并讀取數(shù)據(jù)處理，并將處理結(jié)果發(fā)送到輸出模塊和通信模塊。微控制器產(chǎn)品已進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)代，中

21、國主流的單片機(jī)產(chǎn)品的銷售8051、AVR、PIC系列單片機(jī)，單片機(jī)的選擇應(yīng)該是其成本高、易開發(fā)的性能。資源，主要考慮其性能指標(biāo)是：鉆頭，轉(zhuǎn)速、電壓、功耗、系統(tǒng)擴(kuò)展，存容量，驅(qū)動(dòng)能力的數(shù)量，抗干擾能力和是否嵌入ADC，DAC，等。也考慮了簡單的軟件開發(fā)。同一類型的產(chǎn)品往往有很多兼容的系列，不同廠家的價(jià)格有很大的差異。更重要的是，選擇供應(yīng)商的良好的服務(wù)，良好的產(chǎn)品性能，可以提供良好的技術(shù)服務(wù)供應(yīng)商。2.1.4信號(hào)采集模塊硬件設(shè)計(jì)檢測電路由溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換模塊ADC0809和電源組成。通過溫度傳感器對溫度進(jìn)行檢測，然后通過A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，最后將數(shù)字信號(hào)發(fā)送給檢測端單片機(jī)，檢測端單片

22、機(jī)將數(shù)字信號(hào)處理后傳送給主控模塊。圖2-1 信號(hào)采集模塊硬件設(shè)計(jì)2.2 主控模塊硬件設(shè)計(jì)2.2.1 GPRS協(xié)議概述 GPRS(General Packer Radio Service)是通用無線通信業(yè)務(wù)的簡稱，它是以GSM技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一項(xiàng)高速數(shù)據(jù)處理技術(shù)。它采用分組交換技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信。GPRS模塊原理圖： 圖2-2 GPRS模塊原理圖2.2.2主控模塊硬件總設(shè)計(jì)主控制模塊主要由兩片STC89C52芯片的無線發(fā)射接收裝置與外圍電路。單片機(jī)信號(hào)源主要是傳輸信號(hào)處理模塊，溫度傳感器，信號(hào)處理和良好的無線發(fā)射模塊發(fā)送。無線接收模塊接收端接收到的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)處理的

23、溫度信號(hào)檢測端。主控模塊的原理框圖如圖2-3所示。圖2-3主控模塊硬件設(shè)計(jì)2.3 采集顯示模塊硬件設(shè)計(jì)2.3.1顯示模塊數(shù)碼管是一種以數(shù)碼管為主導(dǎo)的顯示器，顯示字符的組合。它采用8個(gè)數(shù)碼管顯示，其中7個(gè)用于字符顯示，一個(gè)顯示小數(shù)點(diǎn)，因此它通常被稱為八段數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管顯示控制使用的時(shí)間，以提供它具有一定的驅(qū)動(dòng)能力的選擇和選擇的信號(hào)。數(shù)碼管顯示，采用動(dòng)態(tài)掃描顯示和靜態(tài)顯示，在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)，為了節(jié)省硬件資源，多數(shù)采用動(dòng)態(tài)掃描顯示法。2.3.2顯示采集模塊硬件總設(shè)計(jì)采集顯示模塊它由12864液晶顯示模塊MAX232串口通信模塊還有西門子GPRS模塊組成。單片機(jī)通過MAX232串口傳輸?shù)紾SM模塊之

24、中接收檢測端的溫度信號(hào)，再通過12864模塊來顯示溫度信息。顯示采集模塊硬件設(shè)計(jì)如圖2-4所示：圖2-4 顯示采集模塊硬件設(shè)計(jì)2.4 電源模塊硬件設(shè)計(jì)為了保證系統(tǒng)在城市突發(fā)性停電的情況下，系統(tǒng)可以連續(xù)工作，系統(tǒng)采用雙電源供電。雙電源供電系統(tǒng)主要由主電源和供電方式兩種主要模式組成。主要的供電方式是220V交流電通過變壓器的電壓，再經(jīng)過整流、濾波和電壓輸出的直流電壓；從供電方式是停止供電時(shí)的主要?jiǎng)恿碓矗ㄟ^電池直接供電系統(tǒng)所需要的直流電壓，以保持系統(tǒng)的正常工作。具體的電源框圖如圖2-5所示：圖2-5 供電電源原理圖3 軟件編程與實(shí)現(xiàn)3.1 軟件編程關(guān)鍵技術(shù)引用3.1.1 SubVI技術(shù)一個(gè)大型程

25、序代碼通常比較繁瑣，如果只使用一個(gè)主函數(shù)實(shí)現(xiàn)比較困難。為了方便通常會(huì)將一個(gè)大型程序劃分為多個(gè)子程序，每個(gè)小的子程序都構(gòu)成一個(gè)小的功能模塊來實(shí)現(xiàn)不同的功能。這種功能劃分一方面使編輯界面整齊美觀、簡單明了，另一方面也給程序后期的檢查和完善提供了便利，這種技術(shù)通常被稱為SubVI技術(shù)。任意的子VI都能夠作為獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)被主函數(shù)調(diào)用。當(dāng)定義一個(gè)VI時(shí)，不僅需要完成功能方面的設(shè)計(jì)，還需要對圖標(biāo)和接線端進(jìn)行編輯。右擊VI，在出現(xiàn)的菜單中點(diǎn)擊“編輯圖標(biāo)”后便可以對其進(jìn)行定義，選擇“顯示連線板”可對SubVI的接線端口進(jìn)行編輯命名。編輯完成并且保存成功后，一個(gè)完整的VI就創(chuàng)建完成了，這時(shí)新創(chuàng)建的VI就能夠被主程

26、序調(diào)用了。編輯圖標(biāo)如圖3.1所示：圖3.1 編輯圖標(biāo)示意圖當(dāng)一個(gè)程序中包含了許多個(gè)子VI時(shí)，理清它們之間的相互調(diào)用關(guān)系尤為重要。在LabVIEW編程中，提供了一種快速查詢各VI之間相互調(diào)用關(guān)系的方法。編程人員可以通過點(diǎn)擊前面板的“查看”菜單下的“VI層次結(jié)構(gòu)（H）”來查看各子VI的相互關(guān)系。本文設(shè)計(jì)的隧道安全監(jiān)測系統(tǒng)軟件系統(tǒng)中包含了多個(gè)VI，它們的相互調(diào)用共同組成了上位機(jī)軟件的運(yùn)行，軟件系統(tǒng)中各VI相互關(guān)系如圖3.2所示：圖3.2 VI層次結(jié)構(gòu)圖3.1.2 同步技術(shù)同步技術(shù)是指數(shù)據(jù)收集、結(jié)果顯示與分析過程同時(shí)執(zhí)行的技術(shù)。使用LabVIEW搭建的隧道安全監(jiān)測系統(tǒng)中含有很多子VI和循環(huán)結(jié)構(gòu)，并且系

27、統(tǒng)調(diào)試完成后需要多個(gè)VI和循環(huán)同時(shí)進(jìn)行，這個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)就需要通過同步技術(shù)。常見的LabVIEW同步技術(shù)有通知器、信號(hào)量、集合點(diǎn)、隊(duì)列和事件發(fā)生。（1） 通知器通知器的主要功能是保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行蜻M(jìn)行，它的工作模式是覆蓋式，即通知器中只能保留單條信息，當(dāng)有下一條信息傳遞到達(dá)時(shí)，原來的信息就會(huì)被新的信息覆蓋掉。任何接受端口都可以接受來自通知器的信息，并且通知器中的信息不會(huì)自動(dòng)消除，只會(huì)被新的信息覆蓋。相對于全局變量和局部變量，LabVIEW同步技術(shù)中的通知器更有優(yōu)勢，表現(xiàn)為下一條信息產(chǎn)生之前程序始終保持在等待運(yùn)行狀態(tài)，這樣保證了多線程任務(wù)能夠有序的運(yùn)行。通知器技術(shù)中常用的VI函數(shù)功能說明見表3.1

28、所示：表3.1 通知器技術(shù)中常用的VI函數(shù)功能表VI 函數(shù)名稱功能說明Obtain Notifier.vi返回一個(gè)通知器的引用，具體返回哪個(gè)通知器的引用，通過該 VI 的“名稱”參數(shù)指定。Send Notification.vi向所有等待通知的程序框圖或 VI 發(fā)送一條消息，要發(fā)送消息的容通過“通知”參數(shù)指定。Cancel Notification.vi刪除無用消息，并返回信息“取消的通知”。Get Notifier Status.vi返回通知器當(dāng)前狀態(tài)的相關(guān)信息，如最近一次發(fā)送到通知器且未被刪除的消息。（2） 信號(hào)量信號(hào)量技術(shù)主要功能為保護(hù)公有資源。它規(guī)定了在指定階段，只能有特定數(shù)目的線程在

29、執(zhí)行。保護(hù)過程如下：每個(gè)信號(hào)量在建立初期，都會(huì)規(guī)定能夠同步調(diào)用關(guān)鍵代碼的子VI的數(shù)量上限，并且將 Acquire Semaphore.vi置于代碼段的開始，將 Release Semophore.vi置于代碼段的尾部，只有程序中代碼的線程個(gè)數(shù)比0大時(shí)，該線程才可以正常調(diào)用關(guān)鍵代碼41。（3） 隊(duì)列 在一個(gè)LabVIEW系統(tǒng)中，通常包含了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等多個(gè)線程。為了避免這些線程在執(zhí)行時(shí)出現(xiàn)混亂的局面，確保多線程能夠同步有序執(zhí)行，編程人員引入了隊(duì)列技術(shù)。隊(duì)列技術(shù)可以有效解決程序中數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)分析模塊運(yùn)行速度不相匹配的問題，進(jìn)一步保護(hù)了重要數(shù)據(jù)。常見的隊(duì)列相關(guān)VI如下表3.2所示：表3.

30、2 隊(duì)列VI表VI 函數(shù)名稱功能說明Obtain Queue.vi創(chuàng)建一個(gè)隊(duì)列并返回其引用。假如已有隊(duì)列，則僅僅返回其引用。Equeue Element.vi在指定隊(duì)列的尾部追加特定元素。Get Queue Status.vi指向程序中隊(duì)列的最新模式信息。Dequeue Element.vi返回并刪除相應(yīng)隊(duì)列的首部元素。Release Queue.vi釋放相應(yīng)引用，并通過數(shù)組的方式顯示其剩下的全部容。（4） 集合點(diǎn)集合點(diǎn)是編程過程中極為關(guān)鍵的一種同步技術(shù)。通常編程人員會(huì)提前設(shè)置在集合點(diǎn)處并行執(zhí)行的程序數(shù)量，每個(gè)提前到達(dá)集合點(diǎn)處的進(jìn)程都暫時(shí)不運(yùn)行，直到集合點(diǎn)處累計(jì)的進(jìn)程數(shù)量和預(yù)設(shè)值相等時(shí)，該集合

31、點(diǎn)處全部進(jìn)程開始同步運(yùn)行，運(yùn)行完后程序會(huì)自動(dòng)清空該集合點(diǎn)。這種技術(shù)主要用于確保多個(gè)并行進(jìn)程的嚴(yán)格同步運(yùn)行，在編程過程中有著重要的意義。3.1.3 VI Server技術(shù)VI Server技術(shù)主要用來實(shí)時(shí)調(diào)控進(jìn)程。例如，VI Server不僅可以動(dòng)態(tài)控制前面板中所有顯示控件的外觀，執(zhí)行方式，執(zhí)行狀態(tài)和運(yùn)行時(shí)間等，還可以調(diào)控整個(gè)程序開發(fā)界面。除此之外，該技術(shù)還有以下功能：動(dòng)態(tài)加載子VI，遠(yuǎn)程訪問VI，程序運(yùn)行時(shí)訪問LabVIEW和VI的屬性方法，得知應(yīng)用程序的所有信息，搭建插件式架構(gòu)程序等。3.1.4 多線程技術(shù) LabVIEW的多線程技術(shù)主要通過數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)程序這種形式來實(shí)現(xiàn)，編程人員可以直接將線

32、程技術(shù)抽象化使用，無需專門新建線程，撤銷線程和同步線程。軟件編程過程中經(jīng)常運(yùn)用多線程技術(shù)的主要優(yōu)勢有：（1）提高軟件運(yùn)行效率；（2）提高程序的資源利用率；（3）多數(shù)情況下可以合理使用優(yōu)先級分配技術(shù)；（4）程序自動(dòng)選擇運(yùn)行狀態(tài)，在激活、掛起和阻塞三種狀態(tài)間自由切換；（5）多個(gè)線程之間自動(dòng)選擇運(yùn)行順序，使其運(yùn)行更高效。 LabVIEW常見的多線程系統(tǒng)有I/O、DAQ和用戶界面等。3.2 溫度檢測模塊的軟件設(shè)計(jì)溫濕度檢測模塊軟件流程圖如下圖所示：程序開始運(yùn)行時(shí)，先對溫濕度傳感器進(jìn)行初始化，然后開始采集溫濕度傳感器的探測信號(hào)，如果沒有采集到則繼續(xù)采集，當(dāng)確定采集到信號(hào)后，設(shè)置數(shù)據(jù)發(fā)送，如果沒有發(fā)送成功

33、則繼續(xù)發(fā)送。程序流程圖如圖3.3所示。圖3-3溫度檢測模塊軟件設(shè)計(jì)3.3 主控模塊與顯示采集模塊軟件設(shè)計(jì)首先對無線模塊、串口、LCD和GPRS模塊初始化設(shè)置為接收模式，能夠?qū)崟r(shí)接收溫度數(shù)據(jù)，如果接收到的溫度信號(hào)，這使得GPRS模塊，將被發(fā)送到數(shù)據(jù)接收模塊，接收模塊的溫度數(shù)據(jù)傳送到液晶顯示模塊。軟件設(shè)計(jì)流程圖的主控制模塊和顯示器模塊如圖3.4所示：圖3.4主控模塊與顯示采集模塊流程圖3.4系統(tǒng)初始化子程序系統(tǒng)上電后，首先要使用各種軟件，初始化硬件模塊，來滿足最小系統(tǒng)的運(yùn)行要求。圖3.5系統(tǒng)初始化子程序3.5數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)選用溫度傳感器周圍環(huán)境信息，三傳感器電路輸出數(shù)字信號(hào)或輸出電壓信號(hào)。采

34、集信號(hào)后，將數(shù)字轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，將信號(hào)傳給單片機(jī)輸入/輸出端口處理，采用單片機(jī)置的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器進(jìn)行建模。本文采用中值濾波的方法對電壓信號(hào)進(jìn)行采集，即20次采樣的第一行，然后平均值20個(gè)采集值的監(jiān)測。圖3.6采集數(shù)據(jù)流程示意圖3.7數(shù)據(jù)上傳設(shè)計(jì) 根據(jù)數(shù)據(jù)上傳軟件功能的分析，以與數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，如圖3.7數(shù)據(jù)上傳軟件的設(shè)計(jì)，完成數(shù)據(jù)輪詢上傳功能。圖3.7數(shù)據(jù)上傳流程圖3.6 GPRS軟件設(shè)計(jì)本方案在系統(tǒng)中擴(kuò)展了GPRS功能模塊，這樣用戶就可以通過短信與時(shí)獲知溫度的實(shí)際狀況。GPRS(Generalpacket Radio service)是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱，它作為第二代移動(dòng)通信技術(shù)GSM向第

35、三代移動(dòng)通信的過渡技術(shù)，是在現(xiàn)有的 GSM 移動(dòng)通信系統(tǒng)基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的一種移動(dòng)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS軟件總設(shè)計(jì)流程圖如下圖3.8所示，首先進(jìn)行的是串口與GPRS模塊初始化，若初始化成功，則同時(shí)進(jìn)行兩部分的工作，一是查詢短消息，若收到消息則信息解析得出控制碼，并進(jìn)行相應(yīng)處理，若沒有收到短消息，則返回繼續(xù)查詢消息。二是定時(shí)發(fā)送狀態(tài)信息，若發(fā)送成功，則返回，若沒有發(fā)送成功，則返回繼續(xù)定時(shí)發(fā)送消息步驟。圖3.8 GPRS軟件總設(shè)計(jì)流程圖 AT(Attention)指令集是調(diào)制解調(diào)器通信接口的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在市場上大多數(shù)手機(jī)均支持GSM7.05規(guī)定的AT指令集。該指令集是ETSI(歐洲通信技術(shù)委員會(huì))

36、發(fā)布的，其中包含了對SMS的控制說明.一般的GSM模塊都支持AT指令，因此計(jì)算機(jī)或單片機(jī)可以通過串口直接向GSM模塊發(fā)送AT指令，來方便地實(shí)現(xiàn)短信息SMS的發(fā)送、接收和管理。4 系統(tǒng)調(diào)試與仿真結(jié)果4.1 硬件調(diào)試電源后，電源指示燈亮，說明電源的成功。從而可以準(zhǔn)確地檢測到溫度信號(hào)。溫度信號(hào)檢測和發(fā)送端模塊有2個(gè)區(qū)域，可在不同的位置進(jìn)行溫度采集和檢測。的電路結(jié)構(gòu)基本上是一樣的。如圖4-1所示。圖4-1 溫度信號(hào)檢測模塊實(shí)物圖終端檢測信號(hào)被發(fā)送出去，但接收端接收反饋控制信號(hào)，信號(hào)接收和發(fā)送2種模式不能同時(shí)使用，提高了：當(dāng)信號(hào)被發(fā)送時(shí)，通過加上信號(hào)來屏蔽回接收信號(hào)。同樣，接收信號(hào)，標(biāo)志是清除屏蔽傳輸信

37、號(hào)。實(shí)現(xiàn)雙向通信檢測與控制。在GPRS發(fā)送信息后，不能直接讀取反饋回的信息，原因是看程序死在中斷的反饋。解決方案是在讀程序中斷時(shí)，可以讀取反饋信息，讀取信息后立即斷開中斷，否則會(huì)影響其他程序的正常執(zhí)行。DS18B20數(shù)字溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)插入數(shù)字形式傳送給單片機(jī)，單片機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，在數(shù)碼管上顯示，如圖4-2所示：圖 4-2 數(shù)碼管顯示4.2 軟件調(diào)試 軟件系統(tǒng)的調(diào)試是基于TKS仿真器，以與軟件的初始調(diào)整前要進(jìn)行不斷的調(diào)試系統(tǒng)軟件”軟件調(diào)試主要分為以下幾個(gè)步驟：（1）程序調(diào)試 在調(diào)試過程中，在每個(gè)中斷服務(wù)子程序中更換一個(gè)斷點(diǎn)，然后運(yùn)行程序，如果所有中斷服務(wù)程序都可以運(yùn)行到所有斷點(diǎn)，如果

38、所有斷點(diǎn)都可以運(yùn)行到程序流，基本正確“刪除所有的斷點(diǎn)，檢查晶閘管狀態(tài)。（2）該程序的功能與調(diào)整算法 當(dāng)程序被暫停在斷點(diǎn)處，查看控制和手動(dòng)計(jì)算值是一樣的“操作幾次，如果每次的結(jié)果是正確的，然后程序的每個(gè)部分沒有矛盾。相反，它意味著算法子程序和子程序之間，需要修改后再調(diào)試。4.4 溫度傳感器部分溫度傳感器的測溫圍是-50至+100，數(shù)據(jù)精度為0.1，誤差要求為±5%之。每次溫度測量不同位置采集3組數(shù)據(jù)，取其平均值作為本次測量數(shù)據(jù)。實(shí)際值采用準(zhǔn)確度較高的美得時(shí)913氣溫計(jì)采集，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4-1所示。表4.1溫度相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果采樣號(hào)12345678實(shí)際值（）23.222.321.424.

39、424.923.825.725.1測量值（）23.322.722.324.124.324.425.424.8誤差值（）-0.1-0.4-0.90.30.6-0.60.30.3誤差比率（%）-0.4-1.8-4.21.22.4-2.51.21.2由溫度測量可知，該系統(tǒng)誤差在合理區(qū)間圍之，基本能滿足設(shè)計(jì)需求。4.5濕度檢測部分濕度傳感器的測溫圍是0%至100%，數(shù)據(jù)精度為0.1%，誤差要求為±5%之。每次溫度測量不同位置采集3組數(shù)據(jù)，取其平均值作為本次測量數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4.2所示。表4.2濕度相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果采樣號(hào)12345678實(shí)際值（RH（%）56.278.275.370.661.565.171.570.1測量值（RH（%）57.377.678.573.963.463.172.167.3誤差值（RH（%）-1.10.6-3.2-3.3-1.92.0-0.6