新式溫室大棚畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、1、概述1.1現(xiàn)狀我國人多地少，人均占有耕地面積少。因此，要改變這種局面，只靠增加耕地面積是不可能的，要用新的方法來提高單位畝產(chǎn)量，溫室大棚技術(shù)就是其中的一個好的方法。 溫室大棚就是建立一個模擬適合生物生長的氣候條件，創(chuàng)造一個人工氣象環(huán)境，來消除溫度對生物生長的限制。而且，溫室大棚能克服環(huán)境對生物生長的限制，能使不同的農(nóng)作物在不適合生長的季節(jié)產(chǎn)出，使季節(jié)對農(nóng)作物的生長影響不大，部分或完全擺脫了農(nóng)作物對自然條件的依賴。由于溫室大棚能帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，溫室大棚技術(shù)越來越普及。成為農(nóng)民增收的主要手段。1.2現(xiàn)有溫室大棚的缺點(diǎn)隨著大棚技術(shù)的普及，溫室大棚數(shù)量不斷增多，溫室大棚的溫度控制成為一個難題。

2、傳統(tǒng)的溫度控制是在溫室大棚內(nèi)部懸掛溫度計(jì)，通過讀取溫度值來知道大棚內(nèi)的實(shí)際溫度，然后根據(jù)現(xiàn)有溫度與額定溫度進(jìn)行比較，看溫度是否過高或過低，如果過高，就對大棚進(jìn)行降溫處理，如果過低就升溫，就對大棚進(jìn)行升溫。這些操作都是在人工情況下進(jìn)行的，這些都浪費(fèi)了大量的人力物力，對于大棚數(shù)量很多來說，是面臨的一個難題?，F(xiàn)在，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷提高，農(nóng)產(chǎn)品在大棚中培育的品種越來越多，對于數(shù)量較多的大棚，傳統(tǒng)的溫度控制措施就顯現(xiàn)出很大的局限性。1.3改進(jìn)辦法虛擬儀器技術(shù)越來越完善，所以，選用虛擬儀器來改善大棚的溫度控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)LabVIEW虛擬儀器編程，通過對前面板的設(shè)置來顯示溫室大棚內(nèi)的溫度，并進(jìn)行報(bào)警

3、，進(jìn)而對大棚內(nèi)溫度進(jìn)行控制。本系統(tǒng)有單片機(jī)，溫度傳感器，串口通信，和計(jì)算機(jī)組成。計(jì)算機(jī)主要是進(jìn)行編程，對溫度進(jìn)行顯示、報(bào)警和控制等；溫度傳感器是對大棚內(nèi)溫度進(jìn)行測量，顯示；單片機(jī)是對溫度傳感進(jìn)行編程，讀去溫度傳感器的溫度值，并半溫度值通過串口通信送入計(jì)算機(jī)；串口通信作用是把單片機(jī)送來的數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)里，起到傳輸作用。其原理圖如圖11所示。需要做的工作就是進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程，和單片機(jī)編程，使傳感器工作，并進(jìn)行溫度控制。大棚溫度傳感器單片機(jī)計(jì)算機(jī)RS-485通信 圖1 溫室大棚溫度控制系統(tǒng)Fig.1 Temperature control system of large canopy of green

4、house 本系統(tǒng)能夠?qū)Υ笈飪?nèi)的溫度進(jìn)行采集，然后再進(jìn)行比較，通過比較對大棚內(nèi)的溫度是否超過溫度限制進(jìn)行分析，如果超過溫度限制，溫度報(bào)警系統(tǒng)將進(jìn)行報(bào)警，來通知管理人員大棚內(nèi)的溫度超過限制，大棚內(nèi)的溫控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，從而有利于農(nóng)作物的生長，提高產(chǎn)量。本系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)是在一臺電腦上可以監(jiān)測到多個大棚內(nèi)的溫度情況，從而進(jìn)行控制。在涉及本系統(tǒng)中，需要對LabVIEW進(jìn)行學(xué)習(xí)，然后設(shè)計(jì)系統(tǒng)的前面板，對溫度傳感器進(jìn)行選擇，對單片機(jī)和通信標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)，由于本系統(tǒng)側(cè)重軟件部分，所以，硬件部分的程序忽略不寫。2、虛擬儀器程序設(shè)計(jì)2.1虛擬儀器介紹儀器的發(fā)展概況儀器是人類認(rèn)識世界的基本工具，也是信息社會人們

5、獲取信息的主要手段之一。電子測量儀器發(fā)展至今，經(jīng)歷了指針式儀表、模擬器件儀器、數(shù)字器件儀器、智能儀器、個人儀器、虛擬儀器的發(fā)展階段。由于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展及其在電子測量技術(shù)與儀器領(lǐng)域中的應(yīng)用，新的測試?yán)碚摗⑿碌臏y試方法、新的測試領(lǐng)域以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，電子測量儀器的功能和作用已發(fā)生質(zhì)的變化，其中計(jì)算機(jī)處于核心地位。計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和測試系統(tǒng)更加緊密的結(jié)合趁一個有機(jī)整體，導(dǎo)致儀器的結(jié)構(gòu)概念和設(shè)計(jì)觀點(diǎn)的也發(fā)生突破性的變化。在上述的背景下，出現(xiàn)了新的儀器概念虛擬儀器1。、虛擬儀器所謂虛擬儀器技術(shù)，就是用戶在通用的計(jì)算機(jī)平臺上，根據(jù)測試任務(wù)的需要來定義和設(shè)計(jì)儀器的測試功能，其

6、實(shí)只是充分利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器功能。虛擬儀器技術(shù)綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)總線技術(shù)和軟件工程方法，代表了測量儀器與自動測試系統(tǒng)未來的發(fā)展方向。虛擬儀器的“虛擬”兩字主要包含以下兩方面的含義。（1）、虛擬儀器的面板是虛擬的。虛擬儀器面板上的各種“圖標(biāo)”與傳統(tǒng)儀器面板上的各種“器件”所完成的功能是相同的。傳統(tǒng)儀器面板上的器件都是“實(shí)物”，而且是由“手動”和“觸摸”進(jìn)行操作的；虛擬儀器前棉班是外形與實(shí)物相象的“圖標(biāo)”，每個圖標(biāo)的“通”、“斷”、“放大”、等動作通過用戶操作計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)或鍵盤來完成。因此，設(shè)計(jì)虛擬儀器前面板就是在前面板設(shè)計(jì)窗口中擺放所需的圖標(biāo)，然后對圖標(biāo)的屬性

7、進(jìn)行設(shè)置。（2）、虛擬儀器測量功能是通過對圖形化軟件流程圖的編程來實(shí)現(xiàn)的。虛擬儀器是在一PC為核心組成的硬件平臺支持下，通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)儀器功能的。因此，可以通過不同測試功能軟件模塊的組合來實(shí)現(xiàn)多種測試功能。虛擬儀器的特點(diǎn)1、 傳統(tǒng)的面板只有一個，其上布置著種類繁多的顯示和操作元件，易導(dǎo)致許多識別與操作錯誤。虛擬儀器可以通過在幾個分面板撒謊感的操作來實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的功能。這樣，在每個分面板上就可以實(shí)現(xiàn)功能操作的單純化與面板布置的簡捷化，從而提高操作的正確性和便捷性。同時，虛擬儀器面板上的顯示元件和操作元件的種類和形式不受“標(biāo)準(zhǔn)件”和“加工工藝”的限制，它們是由編程來實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)用戶的

8、認(rèn)知要求和操作要求，設(shè)計(jì)儀器面板。2、 在通過硬件平臺確定后，由軟件取代傳統(tǒng)儀器中的硬件來完趁一起的功能。3、 儀器的功能是用戶根據(jù)需要由軟件來定義的，而不是事先由廠家定義好的。4、 儀器性能的改進(jìn)和功能的擴(kuò)展只需更新相關(guān)的軟件設(shè)計(jì)，而不需要購買新的儀器。5、 研制用期較傳統(tǒng)儀器大為縮短。6、 虛擬儀器開放、靈活、可與計(jì)算機(jī)同步發(fā)展，與網(wǎng)絡(luò)及其他周圍設(shè)備互聯(lián)2。 虛擬儀器的功能和基本工作原理 1、虛擬儀器的功能： （1）、信號調(diào)理和采集功能； （2）、數(shù)據(jù)分析和處理功能； （3）、參數(shù)設(shè)置和結(jié)果表達(dá)。 2、虛擬儀器的基本工作原理 虛擬儀器完成上述三大功能的原理框圖如圖2-1所示儀器驅(qū)動程序（機(jī)

9、-機(jī)接口）用戶接口（人-機(jī)接口） 被測對象調(diào)理、采集激勵檢測軟件計(jì)算機(jī)及附件（控制、處理）用戶鍵盤顯示讀出鍵入 圖2-1虛擬儀器原理功能圖 Fig2-1 Principle functional diagram of VI 工作構(gòu)成如下：首先，用戶通過虛擬儀器面板設(shè)置好儀器功能，量程，頻段等工作參數(shù)后，啟動儀器進(jìn)行測量。在計(jì)算機(jī)控制下，被測對象經(jīng)儀器部分的調(diào)理和采集后，變成數(shù)據(jù)，再經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理，其結(jié)果送顯示，由用戶讀取或打印輸出。因此，虛擬儀器的基本組成應(yīng)包括： 1、用戶（人-機(jī)）接口部分 此部分完成參數(shù)設(shè)置和結(jié)果顯示等人-機(jī)對話功能。其硬件有鼠標(biāo)、鍵盤、顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等，其軟件有用

10、戶界面。 2、信號（機(jī)-機(jī)）接口部分 此部分完成信號調(diào)理和數(shù)據(jù)采集功能。它的硬件主要由測量儀器的模擬電路為主構(gòu)成。由于被測對象是各種各樣的，有點(diǎn)或非電的物理量、化學(xué)量、生物量等，由于這些被測對象千差萬別，因此，在采集前通常要進(jìn)行非電量到電量的變換（各式傳感器）、幅度（放大、衰減）、頻率（混頻、檢波、濾波）、阻抗（高阻、低阻、匹配）、隔離、激勵（交直流源、恒壓恒流源）等各種調(diào)理，使其到采集板時為歸一化的模擬電信號，最后再由采集板進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。此外，信號接口部分通常還含D/A變換，定時/記數(shù)、數(shù)字I/O等功能模塊。這部分的軟件稱為儀器（或設(shè)備）驅(qū)動器。 3、控制與處理部分 此部分硬件包括各種高性

11、能的計(jì)算機(jī)（筆記本機(jī)、PC機(jī)、工控機(jī)、工作站等）及附件。起軟件為控制、分析、處理程序。2.2LabVIEW語言 LabVIEW是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境的簡稱，是美國國家儀器公司（簡稱NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品，也是目前應(yīng)用最廣，發(fā)展最快，功能最強(qiáng)的圖形化軟件開發(fā)集成環(huán)境。 LabVIEW軟件的特點(diǎn)如下：1、 具有圖形化的編程方式，設(shè)計(jì)者無需寫任何文本格式的代碼，是真正的工程師語言。2、 提供豐富的數(shù)據(jù)采集、分析及存儲的庫函數(shù)。3、 提供傳統(tǒng)的程序調(diào)試手段，如設(shè)置斷點(diǎn)、單步運(yùn)行，同時提供獨(dú)具特色的執(zhí)行工具，是程序動畫式運(yùn)行，利于設(shè)計(jì)者觀察到程序運(yùn)行的細(xì)節(jié)，使程序的調(diào)試和開發(fā)更為便捷。4、 32位的編譯

12、器編譯生成32位的編譯程序，保證用戶數(shù)據(jù)采集、測試和測量方案的高速執(zhí)行。5、 囊括了PCI、GPIB、PXI、VXI、RS232/485、USB等各種儀器通信總線標(biāo)準(zhǔn)的所有功能函數(shù)，使得不懂得總線標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)者也能夠驅(qū)動不同總線標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)備和儀器。6、 提供大量與外部代碼或軟件進(jìn)行鏈接的機(jī)制，諸如DLL（動態(tài)鏈接庫），DDE（共享庫），Activex等。7、 具有強(qiáng)大的Internet功能，支持常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，方便網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程測控儀器的開發(fā)3。虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器的比較傳統(tǒng)儀器：儀器廠商定義、硬件是關(guān)鍵、價格昂貴、技術(shù)更新慢（510年）、封閉系統(tǒng)、規(guī)模、功能固定、開發(fā)維護(hù)費(fèi)用高、功能單一，維護(hù)不便。虛

13、擬儀器：由用戶自己定義、軟件是關(guān)鍵、價格低、可重復(fù)使用、技術(shù)更新快（12年）、開放系統(tǒng)，可方便的同外設(shè)、網(wǎng)絡(luò)等連接、規(guī)模、功能可任意修改、增減、開發(fā)維護(hù)費(fèi)用低、智能化、多功能、遠(yuǎn)距離傳輸7。在虛擬儀器系統(tǒng)中，硬件是用來解決信號的輸入和輸出，軟件是整個儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵。虛擬儀器棉班空間對應(yīng)著軟件程序，這些軟件已經(jīng)設(shè)計(jì)好了，使用時用戶只需將代表該種軟件程序的圖形控件防在窗口中相應(yīng)的位置，然后把所有的圖標(biāo)連起來，就組成了一個虛擬儀器系統(tǒng)。虛擬儀器綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、智能測試技術(shù)、摸板及總線標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、圖形處理技術(shù)以及高速專用集成電路制造技術(shù)等，是建立在標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化、積

14、木化的硬件與軟件平臺上的一個完全開放的系統(tǒng)。由于虛擬儀器具有以上優(yōu)點(diǎn)，所以，溫室大棚的溫度控制系統(tǒng)采用了虛擬儀器語言來設(shè)計(jì)系統(tǒng)的前面板。2.3溫室大棚的虛擬儀器設(shè)計(jì)系統(tǒng)溫室大棚的虛擬儀器設(shè)計(jì)分為3個部分，登陸部分、大棚序號顯示部分、各個大棚的溫度顯示報(bào)警控制部分。下面分別敘述其功能。登陸面板登陸面板如圖22所示，框圖程序如圖23和圖24所示。如圖所示，如果輸入正確的用戶名和密碼，點(diǎn)確定，將進(jìn)入虛擬儀器溫室大棚溫度測控系統(tǒng)；如果輸入的用戶名和密碼錯誤，將無法登陸虛擬儀器溫室大棚溫度測控系統(tǒng)。如過輸入用戶名和密碼后，不想進(jìn)入本系統(tǒng)，點(diǎn)取消鍵將退出本系統(tǒng)。其框圖程序分為兩部分，結(jié)構(gòu)為事件結(jié)構(gòu)，當(dāng)程序

15、運(yùn)行時，點(diǎn)擊確定或取消，就能進(jìn)入或退出系統(tǒng)。事件結(jié)構(gòu)使LabVIEW具有了事件驅(qū)動的能力，這些事件包括鼠標(biāo)事件（單擊、雙擊等）、鍵盤事件、選單事件、窗口事件（如關(guān)閉窗口）、對象的數(shù)值變化等。這給用戶的編程帶來了很大的方便。事件結(jié)構(gòu)由框架、超時端口、時間數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)、遞增/遞減按鈕和選擇器標(biāo)簽組成。事件結(jié)構(gòu)能夠響應(yīng)的事件有兩種類型：通告事件和過濾事件。通告事件通知LabVIEW一個動作發(fā)生，例如用戶改變了一個控件的值。過濾事件用來控制用戶界面的操作。當(dāng)沒有任何事件發(fā)生時，事件結(jié)構(gòu)就會處于休眠狀態(tài)，直到有一個或多個預(yù)先設(shè)定的事件發(fā)生時，事件結(jié)構(gòu)才會自動蘇醒，并根據(jù)發(fā)生的事件執(zhí)行用戶預(yù)先設(shè)定的動作。圖2

16、2登陸面板Fig2-2 Land the panel 事件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)如下： 1、使用Mechanical Action屬性為Latch的布爾控件來觸發(fā)事件。 2、在一個事件結(jié)構(gòu)中使用多個子框架處理相同事件。 3、使用一個事件結(jié)構(gòu)子框架處理多個通告事件。 4、使用一個事件結(jié)構(gòu)子框架處理多個過濾事件。 5、使用事件結(jié)構(gòu)處理用于循環(huán)控制的布爾控件。 6、使用事件與使用Wait for Front Panel Activity節(jié)點(diǎn)。 7、事件結(jié)構(gòu)只響應(yīng)用戶交互操作引發(fā)的事件。 8、避免在同一個循環(huán)中使用兩個事件結(jié)構(gòu)。圖2-3 登陸框圖程序確定的框圖程序Fig2-3 Land the block dia

17、gram procedure- Procedure of block diagram confirmed 圖24登陸框圖的取消程序框圖 Fig 2-4 Land the cancellation procedure block diagram of the block diagram溫室大棚界面 其大棚界面前面板如圖25所示。其中一個大棚的子程序框圖程序如圖26所示。當(dāng)大棚內(nèi)溫度過高或過低時，大棚號會顯示出紅色，并出現(xiàn)“溫度報(bào)警”的字樣，這是，點(diǎn)擊1號大棚，會出現(xiàn)1號大棚內(nèi)的子程序前面板，顯示溫度值等數(shù)據(jù)，具體介紹在后面給出。2號大棚的設(shè)計(jì)和一號大棚類似，不在介紹。1號大棚的程序框圖如圖26所

18、示，“OK”為布爾按鈕，其值為1和0，1為真，0為假。通過設(shè)置，能改變按鈕的屬性?？驁D為選擇結(jié)構(gòu)的一種，其輸入為“Ture”和“False”兩種，當(dāng)輸入為Ture時，為真，顯示Ture框架里的內(nèi)容，當(dāng)為“False”時，顯示False內(nèi)的 圖25 溫室大棚的前面板Fig2-5 Board in the front in the large canopy of the greenhouse 圖26 1號大棚的子程序框圖Fig2-6Subprogram block diagram of the large canopy of the 1st內(nèi)容。圖中程序執(zhí)行的步驟為：當(dāng)按下按鈕時，其值為Ture，

19、程序執(zhí)行其內(nèi)容。在本框圖中，F(xiàn)alse框架內(nèi)的內(nèi)容為空，忽略不計(jì)，所以沒有顯示。最基本的選擇結(jié)構(gòu)由選擇框架、選擇端口、選擇器標(biāo)簽，以及遞增/遞減按鈕組成。選擇結(jié)構(gòu)比較靈活，輸入選擇端口中的外部控制條件的數(shù)據(jù)類型有3種可選：布爾型、數(shù)字型和字符串型。當(dāng)控制條件為布爾型時，選擇結(jié)構(gòu)的選擇器標(biāo)簽的值為Ture和False兩種，即有Ture和False兩種選擇框架，這是系統(tǒng)的默認(rèn)的選擇框架類型。當(dāng)控制條件為數(shù)字型時，選擇結(jié)構(gòu)的選擇器的選擇器標(biāo)簽的值為整數(shù)0、1、2等，選擇框架的個數(shù)可根據(jù)實(shí)際需要確定，在選擇框架的右鍵彈出選單可天家選擇框架。當(dāng)控制條件為字符串型時，選擇結(jié)構(gòu)的選擇器標(biāo)簽的值為由雙引號括起

20、來的字符串，選擇框架的個數(shù)也是根據(jù)實(shí)際需要確定的。但是，在使用選擇結(jié)構(gòu)時候，控制條件的數(shù)據(jù)類型必須與選擇器標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)類型一致。二者如果不匹配，系統(tǒng)回報(bào)錯，同時，選擇器標(biāo)簽中的字體的顏色會變?yōu)榧t色8。在VI處于編輯狀態(tài)時，用鼠標(biāo)（對象操作工具狀態(tài)）單擊遞增/遞減按鈕可將當(dāng)前的選擇框架切換到前一個或后一個選擇框架；用鼠標(biāo)單擊選擇器標(biāo)簽，可在下拉選單中選擇切換到任一個選擇框架。 選擇結(jié)構(gòu)有很多特點(diǎn)，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)外部數(shù)據(jù)連接到選擇框架上供其內(nèi)不節(jié)點(diǎn)使用時，選擇結(jié)構(gòu)的每一個子框架都能從該通道中獲得輸入的外部數(shù)據(jù)；當(dāng)選擇結(jié)構(gòu)內(nèi)部的數(shù)據(jù)需要通過框架通道送至外部時，必須在每一個子框架中都連接一個同數(shù)據(jù)類

21、型的數(shù)據(jù)到同一個框架通道上。單個大棚的溫度測控系統(tǒng) 單個大棚的溫度測控系統(tǒng)前面板如圖27所示。下面分別敘述其個部分的功能。 （1）、溫度實(shí)時圖 在虛擬儀器中，波形顯示控件主要分成兩大類，一類為事后記錄圖，或事后記錄波形控件；另一類稱為實(shí)時趨勢圖，或?qū)崟r趨勢波形控件。這兩類控件都是用來對波形或圖形進(jìn)行顯示的，它們的區(qū)別在于兩者數(shù)據(jù)組織方式及波形的刷新方式不同。對于事后記錄圖來說，它的基本數(shù)據(jù)類型為數(shù)組，也就是其顯示是將構(gòu)成數(shù)組的全部測量數(shù)據(jù)一次顯示完成的；而實(shí)時趨勢圖則是實(shí)時顯示一個或幾個測量數(shù)據(jù)，而且新接受數(shù)據(jù)點(diǎn)要接在原有波形的后面連續(xù)顯示。她的基本數(shù)據(jù)類型是數(shù)據(jù)標(biāo)量，也可以是數(shù)組。即使是數(shù)組

22、，實(shí)時趨勢圖的方式也是連續(xù)不斷地 一個數(shù)組接著一個數(shù)組顯示，而不是一次顯示完成。 實(shí)時趨勢圖控件的輸入是一個雙精度浮點(diǎn)數(shù)。實(shí)時趨勢圖控件一次可以接收一個點(diǎn)的數(shù)據(jù)，也可以接收一組數(shù)據(jù)。在實(shí)時趨勢圖控件中，它的數(shù)據(jù)只不過是代表一條波形上的幾個點(diǎn)。在實(shí)時趨勢圖控件內(nèi)，設(shè)置了一個顯示緩沖器，用來保存一部分歷史數(shù)據(jù)，并接收新數(shù)據(jù)。這個緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)存儲按照先進(jìn)先出的規(guī)則管理，它決定了該控件的最大顯示數(shù)據(jù)長度。在默認(rèn)情況下，這個緩沖的大小為1KB，即最大的數(shù)據(jù)顯示長度為1024個。實(shí)時趨勢圖控件適合用在實(shí)時測量中的參數(shù)監(jiān)控3。 圖27 溫室大棚的溫度測控系統(tǒng)Fig2-7 The temperature of

23、 the large canopy of the greenhouse observes and controls the system 在波形顯示控件中，可以對波形顯示進(jìn)行屬性設(shè)置，如調(diào)整X、Y軸的坐標(biāo)，對波形進(jìn)行清空等，另外，還可以對圖形的外觀、數(shù)據(jù)格式和精度、線型、刻度、光標(biāo)進(jìn)行設(shè)置。在波形顯示控件中的工具可以對波形進(jìn)行自動縮放、數(shù)字標(biāo)度設(shè)置、對圖形進(jìn)行拖動等工具。實(shí)時趨勢圖除了具有上述功能外，還具有本身的特點(diǎn)。 1、數(shù)字顯示實(shí)時趨勢圖控件是以一次一個點(diǎn)或幾個點(diǎn)的方式來接收數(shù)據(jù)的 。在右鍵彈出選項(xiàng)總，有一個數(shù)字指示器，這個指示器直觀地顯示了最新顯示的一個數(shù)據(jù)的大小。如果有多條波形，則每條

24、波形都可以有一個對應(yīng)的數(shù)字指示器。2、滾動條實(shí)時趨勢圖控件有一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。如果要顯示滾動條，在右鍵彈出的選項(xiàng)中選取，當(dāng)這個選項(xiàng)有效時，實(shí)時趨勢圖控件可以用一個滾動條來查看緩沖區(qū)內(nèi)前后任何位置的一段數(shù)據(jù)波形。3波形刷新方式在實(shí)時趨勢圖空間中，有3中不同的波形刷新方式，可以刷新波形。4多層圖在默認(rèn)條件下，實(shí)時趨勢圖控件將在相同的縱坐標(biāo)下顯示多條波形曲線。如果這些測量信號的大小范圍相差比較大或是顯示量綱不同，那么，在相同的縱坐標(biāo)下，就可能出現(xiàn)信號顯示不匹配的情況。針對這種情況，實(shí)時去世土控件專門提供了多層圖選項(xiàng)，允許不同信號在不同的縱坐標(biāo)設(shè)置下顯示。當(dāng)選項(xiàng)有效時，每個波形的Y軸值舊可以單獨(dú)設(shè)置，但

25、X軸的設(shè)置是共用的。5、歷史記錄長度該選項(xiàng)用語設(shè)置緩沖去的大小，默認(rèn)值 1024點(diǎn)的浮點(diǎn)數(shù)。緩沖區(qū)越大，保留的歷史數(shù)據(jù)越多。但也要注意實(shí)際系統(tǒng)的物理內(nèi)存大小，否則將引起系統(tǒng)性能的下降。（2）、時間顯示在虛擬儀器語言中，有字符串節(jié)點(diǎn)，其中有時間字符串的格式化節(jié)點(diǎn)。在此節(jié)點(diǎn)中，輸入相應(yīng)的字符串，就能在前面板上顯示出當(dāng)前的時間。其前面板如圖28所示?？驁D程序如圖29所示。 在字符串節(jié)點(diǎn)中，包含以下集中用法： 1、字符串合并； 圖28 時間顯示前面板Fig2-8 Board time showing in the front 圖29 時間顯示框圖程序Fig2-9 Block diagram proce

26、dure of time showing 2、字符串分離； 3、子字符串的提??； 4、時間字符串的格式化； 5、字符串的大小寫轉(zhuǎn)換； 6、數(shù)值與字符串的相互轉(zhuǎn)換； 7、字符串的比較； 8、字符串與ASCII碼值的轉(zhuǎn)換3。 在此設(shè)計(jì)中，用到了While循環(huán)，下面介紹一下次循環(huán)。 當(dāng)循環(huán)次數(shù)不能預(yù)先確定時，就用到While循環(huán)。While循環(huán)也是虛擬儀器語言最基本的結(jié)構(gòu)之一。 最基本的While循環(huán)由循環(huán)框架，重復(fù)端口，以及條件端口組成。 重復(fù)端口的初始值為0，每次循環(huán)的遞增步長為1。但是，在LabVIEW中，重復(fù)端口的初始值和步長是固定不變的，如果要用到不同的初始值和步長，可對重復(fù)端口產(chǎn)生的數(shù)據(jù)

27、進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)運(yùn)算。 條件端口用語控制循環(huán)是否繼續(xù)進(jìn)行，當(dāng)每一次循環(huán)結(jié)束時，條件端口便會檢測通過數(shù)據(jù)連線輸入的布爾值，并根據(jù)輸入的布爾值和其使用狀態(tài)決定是否繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)。 While循環(huán)執(zhí)行的是包含在循環(huán)框架中的程序，但循環(huán)次數(shù)卻是不固定的，只有當(dāng)滿足給定的條件時，才停止循環(huán)的執(zhí)行。 （3）溫度顯示 在本系統(tǒng)中，能夠顯示當(dāng)前溫度值和溫度報(bào)警等功能。當(dāng)前溫度顯示由溫度計(jì)和數(shù)字輸出組成，能夠顯示出當(dāng)前大棚內(nèi)的實(shí)時溫度值，能夠從溫度計(jì)和數(shù)字輸出（實(shí)時溫度值）讀出數(shù)據(jù)。 （4）溫度管理 在溫度管理中，可以對大棚內(nèi)的溫度上下限進(jìn)行設(shè)置，然后把從傳感器送近來的溫度值和上下限進(jìn)行比較，如果當(dāng)前溫度高于溫度上

28、限，則溫度過高指示燈亮，如果當(dāng)前溫度低于溫度下限，則溫度過低指示燈會亮。起結(jié)構(gòu)為比較結(jié)構(gòu)，和循環(huán)結(jié)構(gòu)。把當(dāng)前溫度和溫度上下限進(jìn)行比較，在把比較結(jié)果送到循環(huán)結(jié)構(gòu)的條件端口，當(dāng)條件滿足時，循環(huán)開始，執(zhí)行循環(huán)內(nèi)的程序；當(dāng)條件沒有滿足時，循環(huán)停止。兩個循環(huán)都不滿足時，溫度在上下限范圍內(nèi)，兩個指示燈都不亮。在循環(huán)內(nèi)部，把由循環(huán)框架送進(jìn)來的數(shù)據(jù)和溫度上下限進(jìn)行比較，得出應(yīng)該上升和下降的溫度。從而得知大棚內(nèi)溫度情況。 大棚內(nèi)溫度測控系統(tǒng)的部分框圖程序如圖2-10所示。 圖2-10 溫室大棚溫度測控系統(tǒng)的部分框圖程序Fig 2-10 The temperature of large canopy of the

29、 greenhouse observes and controls some block diagram procedures of the system （5）、 傳感器狀態(tài)信息 傳感器狀態(tài)信息是反映出大棚內(nèi)各個傳感器的狀態(tài)，如傳感器出現(xiàn)故障，歷史傳感器的數(shù)據(jù)等，通過此面板，可以看出大棚內(nèi)傳感器是否正常工作。如出現(xiàn)故障，可以及時發(fā)現(xiàn)，并進(jìn)行處理。 （6）、各個按鈕的作用 1、設(shè)置 此按鈕作用是對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，初始化，如設(shè)置溫度上下限等。 2、數(shù)據(jù)刷新 此按鈕用來刷新數(shù)據(jù)，把溫度實(shí)時圖的圖像刷新，在程序運(yùn)行過程中，如果點(diǎn)此按鈕，將把溫度實(shí)時圖的圖形清除掉，重新開始顯示。 3、數(shù)據(jù)保存 在一般的

30、實(shí)時系統(tǒng)中，都有數(shù)據(jù)保存按鈕。當(dāng)程序運(yùn)行時，需要保存數(shù)據(jù)的時候，按下數(shù)據(jù)保存按鈕，就能把從現(xiàn)在開始的數(shù)據(jù)保存到指定的文件中。 4、數(shù)據(jù)查詢 在系統(tǒng)中，有時候要對以前的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，以便分析大棚內(nèi)的溫度變化情況，數(shù)據(jù)查詢按鈕這是為此設(shè)置的。當(dāng)程序運(yùn)行的時候，需要查詢以前的數(shù)據(jù)，按下此按鈕，便可以出現(xiàn)以前的數(shù)據(jù)，以便查詢8。 5、數(shù)據(jù)打印 有些時候，保存下來的數(shù)據(jù)需要打印出來，此按鈕這是完成這個功能。當(dāng)程序運(yùn)行時，需要把數(shù)據(jù)打印出來，按下此按鈕，與電腦相連的打印機(jī)便會把數(shù)據(jù)打印出來，以供查詢。 6、停止 當(dāng)程序正在運(yùn)行時，需要終止程序的運(yùn)行，按下停止按鈕，程序便終止，不在運(yùn)行。 7、返回 當(dāng)大

31、棚內(nèi)溫度達(dá)到正常時候，點(diǎn)返回按鈕，便返回到上一程序，結(jié)束本程序的顯示。 這是大棚溫度測控系統(tǒng)的前面板顯示。另外，由于計(jì)算機(jī)和單片機(jī)的通信距離比較遠(yuǎn)，而并行通信的傳輸距離和抗干擾力比串行通信弱，所以在此單片機(jī)和計(jì)算機(jī)的連接采用串口連接，因此要對串口通信進(jìn)行編程。 串口通信分為串口讀和串口寫，下面分別介紹其框圖程序以及前面板的設(shè)計(jì)方法。首先介紹串口讀程序。 在虛擬儀器語言中，有能夠?qū)Υ锌谕ㄐ胚M(jìn)行讀的節(jié)點(diǎn)。串行通信節(jié)點(diǎn)分為6種，分別實(shí)現(xiàn)初始化串口、串口寫、串口讀、檢測串口緩存、中斷以及關(guān)閉串口等功能。在利用計(jì)算機(jī)控制串口一起設(shè)備時，經(jīng)常會用到初始化串口節(jié)點(diǎn)。在進(jìn)行串行通信前，首先要配置好串口，也即

32、先初始化串口，使計(jì)算機(jī)串口的各種參數(shù)設(shè)置與儀器設(shè)備的串口保持一致，這樣才能夠正確的通信。在初始化節(jié)點(diǎn)中，能夠?qū)Υ谔?、波特率、?shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)、流控制、激活終止符、終止符、超時、復(fù)制的串口好進(jìn)行設(shè)置。如果不進(jìn)行設(shè)置，系統(tǒng)將按照默認(rèn)值進(jìn)行設(shè)置。 下面為串口讀的前面板程序和框圖程序。 圖2-11 串口讀程序前面板Fig2-11 One bunch of mouths is read the procedure front board 圖2-12 串口讀框圖程序Fig2-12 One bunch of mouths is read the block diagram procedure 此程

33、序?yàn)榇谧x的程序，在程序中，先對串口進(jìn)行初始化，由于有的串口不設(shè)置系統(tǒng)有默認(rèn)值，所以只對串口號，波特率，接受的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)進(jìn)行了設(shè)置。由框圖程序可以看出，程序采用了順序結(jié)構(gòu)和While循環(huán)，當(dāng)程序運(yùn)行時，先詢問是否繼續(xù)串口讀操作，點(diǎn) 2-12 串口初始化前面板Fig2-12 One bunch of mouths initializes the front board2-13串口初始化框圖程序Fig2-13 One bunch of mouths initializes the block diagram procedure確定后，繼續(xù)操作。先寫串口，然后在寫入這次接受的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，在讀串口輸入

34、的文字，最后關(guān)閉文件。在程序中，把串口輸入的數(shù)據(jù)用實(shí)時圖表示出來，顯示輸入的數(shù)據(jù)，再在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)顯示出來。 下面為串口初始化前面板和框圖程序。 在串口初始化設(shè)置中，波特率選擇有多種，其中默認(rèn)值為9600，在串口號選擇中默認(rèn)值為COM1數(shù)據(jù)位參數(shù)默認(rèn)值為8位，停止位參數(shù)為1bit，奇偶校驗(yàn)?zāi)J(rèn)值為無校驗(yàn)。對串口進(jìn)行設(shè)置，可以按照用戶的意圖設(shè)置。 在虛擬儀器語言中，串口寫程序前面板如圖2-14所示，框圖程序 圖2-14 串口寫前面板Fig2-14 One bunch of mouths is written with the front board 圖2-15 串口寫框圖程序Fig2-15 One

35、 bunch of mouths is written with the block diagram procedure如圖2-15所示。以上為虛擬儀器溫室大棚測控系統(tǒng)各部分的作用，原理，其綜合作用就是通過串口讀程序，把從單片機(jī)送來的數(shù)據(jù)讀入程序之中，在把數(shù)據(jù)與給定的溫度上下限進(jìn)行比較，得出結(jié)果，進(jìn)行報(bào)警和得出應(yīng)該上升或下降的溫度值；在通過按鈕，對系統(tǒng)進(jìn)行存儲、打印、查詢等。通過登陸界面，來登陸本系統(tǒng)，如果不是管理員，用戶名和密碼錯誤，就不能登陸本系統(tǒng)。在大棚號界面，當(dāng)溫度超限時，大棚號將自動變紅，來提醒操作人員，此大棚溫度超限。這是虛擬儀器界面完成的功能。 3、硬件電路的設(shè)計(jì)3.1組成由于系

36、統(tǒng)要對溫度進(jìn)行測量和控制，在大棚內(nèi)部，對溫度進(jìn)行測量，并對溫度進(jìn)行控制。由于智能溫度傳感器DS18B20既集能對溫度進(jìn)行測量，又能控制溫度，并對溫度值能夠把二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，所以設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用此智能溫度傳感器。由于AT89系列單片機(jī)與MCS-51系列單片機(jī)兼容，所以，單片機(jī)選用AT89C2051。在數(shù)據(jù)傳輸方面，由于從大棚到計(jì)算機(jī)的距離較長，所以選用RS-485通信作為數(shù)據(jù)傳輸。 硬件電路由單片機(jī)、溫度傳感器、RS485串口通信和計(jì)算機(jī)組成。其中溫度傳感器選用DS18B20智能溫度傳感器，作用是采集大棚內(nèi)的溫度，并進(jìn)行判斷。單片機(jī)主要是對DS18B20進(jìn)行編程，使起進(jìn)行溫度測量和控制溫度，并對

37、RS485通信進(jìn)行編程，是數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)。3.2溫度傳感器DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能過直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在93.75ms和750ms內(nèi)完成9位和2位的數(shù)字量，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以想所掛接DS18B20供電，而無需額外電源，因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性高。它在測溫精度、轉(zhuǎn)換時間、傳輸距離、分辨率等方面較D

38、S1820有了很大的改進(jìn)，給用戶帶來了更方便和更令人滿意的效果。DS18B20采用了3腳PR35封裝或8腳SOIC封裝，引腳排列如圖31所示。 I/O為數(shù)據(jù)輸入/輸出端（即單線總線），它屬于漏極開路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平。UDD是可供選用的外部電源端，不用時接地，GND為地，NC空腳。DS18B20的性能特點(diǎn)（1）、DS18B20的供電電壓范圍為3.0-5.5V。當(dāng)在-10+85范圍內(nèi)，可確保測量誤差不超過0.5，在-55+125范圍內(nèi)，測量誤差也不超過2。（2）、DS18B20的轉(zhuǎn)換速率比較高，進(jìn)行9位的溫度轉(zhuǎn)換僅需93.75ms。（3）、具有電源反接保護(hù)電路。當(dāng)電源電壓的極性

39、反接時，能保護(hù)DS18B20不會因發(fā)熱而燒毀。但此時芯片無法正常工作。圖31 DS18B20的管腳排列Fig3-1 The foot of the tube of DS18B20 is arranged（4）、適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)。（5）、采用DALLAS公司獨(dú)特的“單線總線”專有技術(shù)，通過串行通信接口（I/O）直接輸出被測溫度值（912位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，含符號位）。（6）、內(nèi)含64位激光修正的只讀存儲ROM，扣除8位產(chǎn)品系列號和8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）之后，產(chǎn)品序號占48位。出廠前產(chǎn)品序號存入其ROM中。在構(gòu)成大型溫控系統(tǒng)時，允許在單線總線上掛接多片DS18B20。（7）、用戶可自設(shè)定非易失

40、性的報(bào)警上下限值。（8）、支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫4。單線接口64位ROM和存儲器與控制邏輯高速緩存溫度傳感器高溫觸發(fā)器Th低溫觸發(fā)器Tl配置寄存器8位CRC發(fā)生器電源檢測GNDI/OC 圖32 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig3-2 Inside structure of DS18B20DS18B20主要包括7部分：1、寄生電源；2、溫度傳感器；3、64位激光（loser）ROM與單線接口；4、高速暫存器，即便筏式RAM，用于存放中間數(shù)據(jù)；5、TH觸發(fā)寄存器和TL觸發(fā)寄存器，分別用來存儲用戶設(shè)定的溫度上下限值；6、存儲和控制邏輯；7、8位循環(huán)冗余

41、校驗(yàn)碼（CRC）發(fā)生器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖22所示。DS18B20的初始化和讀溫度程序流程圖、啟動溫度轉(zhuǎn)換及讀溫度值流程圖如圖3-3、3-4、3-5所示； 圖3-3 DS18B20的初始化流程圖Fig3-3 Initializing the flow chart of DS18B20 圖3-4 DS18B20的工作流程圖Fig3-4 Job flow chart of DS18B20圖3-5啟動溫度轉(zhuǎn)換及讀溫度值Fig3-5 Start temperature and change and read temperature value3.3RS485通信設(shè)計(jì) 在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)，有兩種數(shù)據(jù)傳送方式

42、：串行傳送和并行傳送。 并行數(shù)據(jù)傳送是數(shù)據(jù)在多條并行1位寬的傳輸線上同時由源到目的。串行數(shù)據(jù)傳輸是數(shù)據(jù)在單條1位寬的傳輸線上，1比特1比特的按順序分時序傳送。雖然串行傳輸在短距離上傳輸速度慢，但在長距離傳輸上快于并行傳輸，且在傳輸距離，信號衰減與放大、費(fèi)用上明顯優(yōu)于并行傳輸。由于從大棚到計(jì)算機(jī)的距離較長，基于以上原因，選用串行傳輸。 數(shù)據(jù)的連通方式分為3種： 1、單向數(shù)據(jù)通道。它僅能進(jìn)行一個方向的數(shù)據(jù)傳送。即A只能作為發(fā)送器，B只能作為接收器。數(shù)據(jù)只能A傳送B。 2、半雙工數(shù)據(jù)通路、 它能交替地進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳送，即A可以作為發(fā)送器，也可以作為接收器，設(shè)備B也是如此。數(shù)據(jù)可以從設(shè)備A傳送到設(shè)備B

43、 ，反之亦然。但是兩設(shè)備之間僅有一根傳輸線。因此兩個方向的數(shù)據(jù)傳輸不能同時進(jìn)行，而只能交替進(jìn)行。某一時刻A作為發(fā)送器，B作為接收器，數(shù)據(jù)流由A流向B。另一時刻，B作為發(fā)送器，A作為接受器，數(shù)據(jù)流由B流向A 3、全雙工數(shù)據(jù)通路 A、B均可以既是發(fā)送器，又是接收器，兩者之間有兩根傳輸線。因此，它能在兩個方向上同時進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，即A向B發(fā)送的同時，B也可以向A發(fā)送。顯然，為了實(shí)現(xiàn)雙工傳輸，兩個傳輸方向的資源必須完全獨(dú)立，即A和B必須具有獨(dú)立的接受器和發(fā)送器。從A到B 的數(shù)據(jù)通路必須完全與從B到A的數(shù)據(jù)通路分開。這樣，當(dāng)A向B發(fā)送，B向A發(fā)送時，實(shí)際上使用兩個邏輯上獨(dú)立的單向傳輸線路11。 在串行通信

44、中，有同步通信和異步通信兩種方式，其具體論述如下： 同步方式為在數(shù)據(jù)之前加入某些表示傳送開始的控制信號（一些二進(jìn)制位或字罕），當(dāng)接收一方收到這些表示傳送開始的控制信息后，即把控制信息后面的內(nèi)容作為數(shù)據(jù)接收下來。異步方式為以字符為單位傳送數(shù)據(jù)的。每個字符前有起始位，表示字符開始，在字符結(jié)束時有停止位，表示字符結(jié)束。目前的通信標(biāo)準(zhǔn)有RD-232、RS-422、RS-485標(biāo)準(zhǔn)。其標(biāo)準(zhǔn)如下：RS-232串行接口標(biāo)準(zhǔn)     目前RS-232是PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。

45、RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。 由于其發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。RS-232是為點(diǎn)對點(diǎn)（即只用一對收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動器負(fù)載為37k。所以RS-232適合本地設(shè)備之間的通信。由于RS232接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)的較早難免有不足之處，主要有以下四點(diǎn)：1、接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL電平不兼容，使用電平轉(zhuǎn)換電路才能與TTL電路連接。 2、傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為20Kbps。 3、接口使用一根信號線和一根信號返回線

46、而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易昌盛共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。 4、傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺，實(shí)際上也只能用在50米左右5。RS-422電氣規(guī)定      RS-422標(biāo)準(zhǔn)全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。典型的RS-422是四線接口。實(shí)際上還有一根信號地線，共5根線。由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動器比RS232更強(qiáng)的驅(qū)動能力，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節(jié)點(diǎn)，最多可接10個節(jié)點(diǎn)。即一個主設(shè)備（Master），其余為從設(shè)備（Salve），從設(shè)備之間不能通信，所以RS-422支持

47、點(diǎn)對多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4k，故發(fā)端最大負(fù)載能力是10×4k+100（終接電阻）。RS-422四線接口由于采用單獨(dú)的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，各裝置之間任何必須的信號交換均可以按軟件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一對單獨(dú)的雙絞線）實(shí)現(xiàn)。       RS-422的最大傳輸距離為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達(dá)到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速

48、率僅為1Mb/s5。       RS-422需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠(yuǎn)端。 針對RS232、RS-422的不足，于是出現(xiàn)了一些新的接口通信標(biāo)準(zhǔn)，RS485就是其中之一，它具有以下特點(diǎn)： 1、RS485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（26）V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（26）V表示。接口信號電平比RS232降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。 2、RS

49、485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。 3、RS485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺，實(shí)際上可達(dá)1219米。另外，RS232接口在總線上只允許連接一個收發(fā)器，即單站能力。而RS485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個收發(fā)器，即具有多站能力，用戶可以利用單一的RS485接口方便的建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。 4、RS485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好6。RS-485電氣規(guī)定 ：     由于RS-485是從RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，所以RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式

50、、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式，二線制可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信，而采用四線連接時，與RS-422一樣只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對多的通信，即只能有一個主（Master）設(shè)備，其余為從設(shè)備，但它比RS-422有改進(jìn)， 無論四線還是二線連接方式總線上可多接到32個設(shè)備。因RS485接口具有良好的抗干擾能力，長距離傳輸和多站能力等上述優(yōu)點(diǎn)，就使其成為手選的串行接口。因?yàn)镽S485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般只需2根線，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。RS485接口連接器采用DB-9的9芯插頭座與智能終端。 3.4單片機(jī)的選擇 單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，又稱微控制器

51、，嵌入式微控制器等，屬于第四代電子計(jì)算機(jī)（以一大規(guī)模集成電路為特征）。它把中央處理器、存儲器、輸入/輸出接口電路以及定時器/計(jì)數(shù)器集成在一塊芯片上，從而具有體積小、功耗低、價格低廉、抗干擾能力強(qiáng)且可靠性高等特點(diǎn)，因此，適合應(yīng)用于工業(yè)過程控制、智能儀器儀表和測控系統(tǒng)的前端裝置。正是由于這一原因，國際上逐漸采用微控制器（MCU）代替單片微型計(jì)算機(jī)（SCM）這一名稱?！拔⒖刂破鳌备芊从硢纹瑱C(jī)的本質(zhì)，但是由于單片機(jī)這個名稱已經(jīng)為國內(nèi)大多數(shù)人所接受，所以仍沿用“單片機(jī)”這一名稱7。 單片機(jī)的主要特點(diǎn) 1、具有優(yōu)異的性能價格比。 2、集成度的、高、體積小、可靠性高。 3、控制功能強(qiáng)。 4低電壓，低工耗6

52、。 單片機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域 由于單片機(jī)具有上述顯著的特點(diǎn)，因此，其應(yīng)用領(lǐng)域無所不至，在自動化裝置、智能化儀器儀表和家用電器等領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。下面舉一些典型的應(yīng)用領(lǐng)域。 1、工業(yè)控制 2、儀器儀表 3、電信技術(shù) 4、辦公自動化和計(jì)算機(jī)外部設(shè)備 5、汽車和節(jié)能 6、制導(dǎo)和導(dǎo)航7、商用產(chǎn)品8、家用電器10。在單片機(jī)選用方面，選用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C2051，它是該公司生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)型單片機(jī)，其主要性能如下：AT89C2051是ATMEL公司生產(chǎn)的帶2K字節(jié)閃速存儲器的8位單片機(jī)。其具有如下的一些特性：    (1)指令與MCS-51芯片兼容； 

53、60;  (2)內(nèi)含2k字節(jié)的可編程閃速存儲器；    (3)工作電壓范圍：27V至6V;    (4)全靜態(tài)工作：0H-24MHZ；    (5)內(nèi)含128位RAM；    (6)15條可編程控制IO線；    (7)片內(nèi)模擬電壓比較器    (8)2個16位定時器計(jì)數(shù)器寄存器；    (9)6個中斷源；    (10)可編程串行URAT通道；    (11)直接LED驅(qū)動輸出；    (12)低功耗的閑置和掉電模式；    (13)二級程序存儲器加鎖；    (14)壽命：1000次寫擦循環(huán)； (15)數(shù)據(jù)保留時間：10年9。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-7所示。  端口P1可以用作為8位雙向IO引腳控制,P12至P17提供內(nèi)部提升電阻，P10及P11則需要外加提升電阻，P10也作為內(nèi)部模擬比較器的負(fù)端(AINI)輸入，P1的輸出緩沖器可以吸入