电子与信息工程系实验报告基于nimydaq的迷你温室设计--毕业论文.doc

电子与信息工程系

实 验 报 告

课程名称
虚拟仪器
作品名称
基于NI MyDAQ温室设计

姓名

学号

\

日期

地点

成绩

教师

基于NI MyDAQ的温室大棚设计

一、 设计目的
本次课设是利用虚拟仪器技术设计了一个适用于农业温室的温湿度测控系统，使用LabVIEW和MyDAQ数据采集模块相互配合采集信号并控制外部系统。由于LabVIEW本身的图形化编程平台，使得本系统的设计较为简单，实现的结果更形象、直观，操作也方便，并且可以简单地实现功能模块增减。

二、 设计思路及系统框图
该课设的设计思路：由温湿度、烟雾传感器、光耦计数器检测信号，通过MyDAQ采集卡采集，送入计算机虚拟仪器程序，对采集到的数据信号进行逻辑判断，当温度不适于农作物生长时，系统报警，可以通过电风扇降温或者加热片加热以保持温室系统的恒温状态；当湿度不适于农作物生长时，系统报警。当烟雾浓度超过一定值时，系统报警。昆虫计数模块由光耦计数器实现，将脉冲信号送入MyDAQ,每当有昆虫经过遮挡二极管发出的光线时，计数显示值自增1。温室系统框图如图2.1。

图2.1温室系统框图

三、 系统介绍
（一） 硬件部分

1. 电源模块

我们首先采用电源适配器将220V交流电压转换为直流电压12V，此适配器可以提供2安培的电流，满足系统供电要求。再用7805稳压芯片将12V转换为5V。12V电压为风扇和加热片供电，5V电压为其他模块供电。12V转5V具体实现电路如图3.1.1：

图3.1.1 电源转压模块

2. 温度检测模块

温度传感器LM35的输出电压与周围环境温度（℃）成正比。其输出电压与环境温度一一对应，灵敏度为10.0mV/℃，精度在0.4℃至0.8℃。因此将随环境温度线性变化的输出电压送入MyDAQ，可以精确地测量对应的环境温度。具体实现电路如图3.1.2：

图3.1.2 温度检测模块

将检测到的温度通过Labview逻辑判断，用两路控制信号在适当地时刻开启或关闭加热片和风扇以保持温室恒温。其中TIP122达林顿管作为控制开关，其允许流经的电流值大于2安培，可以满足加热片和风扇的额定工作状态。具体实现电路如图3.1.3：

图3.1.2 开关控制模块

3. 土壤湿度检测模块

土壤湿度检测模块的检测器件为类电容的装置，其容值随水位的改变而线性变化，再通过外部电路来检测土壤的湿度。此模块有数字输出端DO和模拟输出端AO。在土壤湿度达不到设定阈值时，DO口输出低电平，当土壤湿度超过设定阈值时，DO输出高电平，所以可以接入一蜂鸣器来达到报警的功能；模拟输出电压会随水位高度线性变化，可以将此信号送入MyDAQ，通过MyDAQ进行AD转换后将数据送给Labview从而精确地得到土壤对应的湿度值。如图3.1.3：

图3.1.3土壤湿度检测模块

4. 烟雾报警模块

烟雾报警模块可以在周围环境的烟雾浓度超过一定值时发出警报，此模块有数字输出端DO和模拟输出端AO。此处只采用其数字输出端，当烟雾浓度达不到设定阈值时，DO口输出高电平，当烟雾浓度超过设定阈值时，D0输出低电平，所以DO端口接入蜂鸣器来达到报警的功能；如图3.1.4

图3.1.4 烟雾报警模块

5. 昆虫计数模块

此光耦计数器的核心部分为红外线二级管和光敏三极管，当有红外线照射时三极管输出低电平，当被切割红外线被遮挡时三极管输出端会有一上升沿变为高电平。当MyDAQ采集到上升沿时，Labview中昆虫计数模块会自动加一，从而达到昆虫计数的效果。具体实现电路如图3.1.5：

图3.1.5昆虫计数模块

6. 灯光自动控制模块

灯光自动控制模块的核心部分为LM317稳压芯片，改变该芯片外部电路的阻值可以控制LM317输出电压值的大小（），所以可以使用随外部光强度改变阻值线性变化的光敏电阻来改变输出电压的大小，从而控制光的亮暗程度。为防止流经LED的电流过大，所以串联一个5W 50Ω的水泥电阻限流。具体实现电路如图3.1.6：

图3.1.6灯光自动控制模块

（二） 软件部分

1. 前面板设计
1.1 登陆界面

图3.2.1.1登陆界面

1.2 监控界面

图3.2.1.2监控界面
2 程序面板
2.1 程序流程图
图3.2.2.1程序流程图
2.2 环境变量设定

1
2
2.1
2.2
2.3 功能简介

1
2
2.1
2.2
2.3
2.3.1 用户登入判决

2.3.2 系统时间

2.3.3 烟雾监测

2.3.4 昆虫计数

通过MyDAQ采集后进入DIO0，使用计数器计数。
2.3.5 湿度监测

2.3.6 温度监控

四、 实验总结
对于本次课设，我们在选题、系统规划和系统搭建方面都做了仔细的考虑。
在选题方面，我们选择《基于NI MyDAQ的温室设计》是因为我们小组在硬件电路部分有一定基础和经验，有能力完成有关温室的各种电路模块以及扩展功能。其次温室大棚的设计更贴近实用，一方面满足了我们的兴趣爱好，另一方面也提高了我们的硬件电路设计和使用Labview系统开发的能力；在系统规划方面，我们首先考虑了温室所需要常用功能，如温度自动控制、光强自动控制、湿度检测、烟雾报警等等，再结合我们自身考虑方案的可行性。在具体实现过程中又根据实际情况再做出相应调整；在系统搭建方面，在明确要做哪些模块之后，我们进一步考虑了成本问题。在完成基本功能的基础上，继续不断拓展和提高模块的性能。而在系统搭建过程中我们也遇到了一些问题，比如昆虫计数的多次触发、温湿度时域显示的毛刺跳变、MyDAQ的驱动检测识别、烟雾报警器的灵敏度、系统的工作状态不确定等一系列问题。由于时间的限制本实验装置还存在一些不足之处，例如烟雾报警模块的灵敏度还需要优化，电源模块的长时间工作时发热问题和稳定性还有待改善。
本次实验无论在理论实践方面，还是在团队合作方面，都使我们积攒了宝贵的经验，感谢老师在课程中的指导和帮助，使我们的个人能力得到较大的的提升。相信这对今后的学习和工作都将起到帮助作用。

五、 参考文献

[1] Jeffrey Travis．LabVIEW for Everyone[M]．北京：中华书局，2007．
[2]康华光．电子技术基础[M]．湖北：高等教育出版社，2005．
[3]黄智伟．全国大学生电子设计竞赛系统设计[M]．北京：北航出版社，2011．

13

附录
程序整体框图