基于Lab VIEW温湿度监测系统的设计与仿真
胡天水，陈其工＊，魏利胜，林园胜
【摘 要】摘要：为了实现对温室大棚等温湿度要求较高的环境场所实时监测，设计一个基于Lab VIEW温湿度监测系统，并结合Proteus进行联合仿真.首先设计基于单片机温湿度采集系统，并在Proteus下仿真，然后通过虚拟串口将带有时间戳的数据传输到由Lab VIEW设计的上位机的界面.仿真结果表明，该系统稳定高效、界面友好，并且具有良好的扩展潜力，有很高的推广应用前景. 【期刊名称】安徽工程大学学报 【年(卷),期】2014(029)002 【总页数】4
【关键词】关 键 词：Proteus；Lab VIEW；温湿度；虚拟串口；时间戳 无论是在工业生产还是农业生产当中，温度和湿度都是生产过程中的两个重要环境参数，其测量的实时性和准确度直接影响到生产效率［1］.使用Proteus软件仿真，能够检验系统的可行性，无需硬件制作，修改方便，便于调试，既高效又节约成本；Lab VIEW设计的人机界面简洁直观，便于用户使用，扩展性较高.所以设计一个既能对环境温湿度实时监测，又能使用户方便、快捷、高效地监测温湿度信息的系统，具有很重要的现实意义.
传统的监测系统虽然能够实现对温湿度的采集，甚至能够通过串口将数据传输到PC机上［2］，但其人机界面不够友好，对环境监测的效率较低.本设计在实现基本的温湿度实时监测的基础上，添加了系统时间模块，并且使用液晶显示器来显示温湿度的值和系统的时间.这样不但可以获得温湿度数据，同时还可以记录采集到数据的时刻，便于用户分析温湿度随时间的变化关系.Lab VIEW设
计的用户界面简洁直观［3］，既有超限时LED灯报警，同时又有声音报警.
1 系统设计
首先在Proteus中设计温湿度采集系统的仿真，该系统能够液晶显示温湿度数值，同时显示此时的时刻.然后，通过虚拟串口将温湿度值和采样时刻打包发送给Lab VIEW设计的人机界面，系统结构框图如图1所示.其中人机界面功能包括：显示温度和湿度的值、显示温度和湿度变化曲线、设定温湿度报警的上下限及记录温湿度的历史数据.
2 Proteus仿真电路及系统的软件设计
2.1 温湿度采集的电路设计
使用SHT11传感器芯片构成温湿度采集模块，负责对环境温湿度的采集；由单片机AT89C52及其最小系统构成数据分析、处理和控制模块；以时钟芯片DS1302为核心的模块构成时间系统，用来给采集到的数据打上时间戳，记录采集温湿度数据的年月日和时分秒；液晶显示器1602显示温度和湿度的值及此时刻的时间；串口模块负责将带有时间戳的温湿度数据传给Lab VIEW设计的人机交互界面.Proteus下的电路仿真如图2所示.为了获取更精确的数据，需要对传感器的非线性进行补偿，可以使用公式RHlinear＝C1＋进行补偿.式中的各个数据参数如表1所示.当实际温度与常温25℃（77℉）相差较大时，湿度传感器的温度系数需要进行如下调整：式中数据的各个参数如表2所示. 2.2 温湿度采集系统的软件设计
采集系统软件设计流程图如图3所示.设计中，使用两个状态标志位Readflag、Uartflag和与标志位对应的计数变量num、num1.Readflag是系统是否读取传感器和时钟数据的标志位，Uartflag是系统是否将数据通过串口发送给Lab
VIEW上位机的标志位.使用Timer0中断，每中断一次，num、num1各自加上1.当计数变量达到一定的数值，就将相应的状态标志位置1，从而执行相应的程序，这种软件设计的方法比较高效实用［4］.
3 Lab VIEW人机界面的设计
Lab VIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是由美国NI公司开发研制的一种利用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言，使用非常方便.Lab VIEW人机界面的设计过程可分为前面板设计和后面板设计.通过（Virtual Instrument Software Architecture，VISA）用户能与大多数仪器总线连接，包括GPIB、USB、串口、PXI、VXI和以太网等［5］.用户成功登录之后，首先为VISA配置串口的各种参数，如设置波特率为“9600”、数据位为“8”、停止位为“1”、校验位为“无校验”等；然后VISA读取函数通过属性节点读取串口缓冲区中的数据［6－7］，串口传输数据格式为“Hum：82 Temp：26 Time：11：04：11 2013/10/23”，故在后面板程序中扫描字符串函数VI的偏移量设为4和14，用来提取湿度和温度的数值；最后将温湿度数值分别于设定的上下限进行比较，如果不在设定的范围，则系统的报警指示灯会亮起同时会有声音报警，同时通过串口向下位机发送控制指令，以调节下位机加湿或干燥、加热或降温的继电器通断状态，从而使温湿度稳定在设定的范围.与此同时，在前面板中“数据接收窗口”将接收数据并实时显示，同时，记录保存数据.后面板设计的流程图如图4所示，设计的后面板如图5所示.
4 Proteus和Lab VIEW的联合仿真
使用Eltima公司开发虚拟串口驱动器（Virtual Serial Port Driver，VSPD）模
基于LabVIEW温湿度监测系统的设计与仿真
