温度监控报警装置

1、温度监控报警装置引言温室是一种可以为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的场所,是现代农业的一个重要组成部分。随着经济的发展和科技的进步以及人们对节能减排的重视,传统的温室生产技术已不能满足当代的需要，温室环境控制技术是现代农业技术研究的重要内容，通过对温室内外监测数据的分析，结合作物生长发育的规律，控制有关设备，实现对温室环境要素的调控，达到作物优质、高产、高效的栽培目的。针对目前国内的一些温室控制系统自动化程度较低的现状,通过深入分析温室控制系统对温室温度的影响,很多科研人员致力于温室控制系统的设计与研制。一、研究目的在农业以及种植业，温室大棚的作用真是功不可没，它使我

2、们在四季里吃上新鲜的蔬菜和水果，温室大棚里适宜的温度起到了至关重要的作用，在作物生长的温室大棚内，通过温度监控仪来测量和控制温室大棚里的温度，使农作物和植被在适合的温度下进行生长以提高其产量。针对上述背景，我们小组进行研讨，利用课本所学知识进行拓展，理论联系实际，就温室大棚温度的监控和超温报警等方面进行设计和制作。二、研究内容2.1设计步骤1. 收集资料，进行调研；2. 确定设计方案，对设计方案进行小组讨论；3. 分模块设计硬件电路，并在面包板上调试；4. 学习LABVIEW数据采集和仪器控制软件；5. 将硬件电路焊接到电路板，进行调试，实现其功能；6. 对软、硬件进行连接，同时调试，并且优化

3、处理，实现预计功能。2.2设计要求：1. 能够对室内温度进行测量；2. 将测量到的温度以摄氏度的形式LCD液晶显示；3. 设定上限温度，实现超温报警；4. 利用LABVIEW采集数据实现硬件功能；5. 利用MATLAB软件进行波形以及大小值和频谱分析。三、研究方案3.1硬件部分方案的确定元器件的选择1、温度传感器我们选择的温度传感器是AD590 ，AD590是AD公司利用PN结正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器。AD590是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所需要的温度值。它采用金属壳3脚封装，其中1脚为电源正端V；2脚为电流输出端I0；3脚为管壳，一般不用。集成温度传感

4、器的电路符号如图所示。 AD590的主特性参数如下： 工作电压：430V；工作温度：55150；保存温度：65175；正向电压：44V；反向电压：20V；焊接温度（10秒）：300；灵敏度：1AK。2、ICL7106的AD转换及LCD液晶显示ICL7106是高性能、低功耗的三位半A/D转换器。它包含有七段译码器、显示驱动器、参考源和时钟系统，ICL7106含有一背光电极驱动线，适用于液晶显示。3、LM324LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，lm324原理图如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立4、555集成定时器555集成定时

5、器是模拟功能和数字逻辑功能相结合的一种双极型中规模集成器件。外加电阻、电容可以组成性能稳定而精确的多谐振荡器、单稳电路、施密特触发器等，应用十分广泛。设计原理1、测温电路的设计在设计测温电路时，首先应将电流转换成电压。由于AD590为电流输出元件，它的温度每升高1K，电流就增加1A。当AD590的电流通过一个10k的电阻时，这个电阻上的压降为10mV，即转换成10mVK，为了使此电阻精确（01），可用一个96k的电阻与一个1k电位器串联，然后通过调节电位器来获得精确的10k。图5所示是一个电流电压和绝对摄氏温标的转换电路，其中运算放大器A1被接成电压跟随器形式，以增加信号的输入阻抗。而运放A2

6、的作用是把绝对温标转换成摄氏温标，给A2的同相输入端输入一个恒定的电压（如1235V），然后将此电压放大到273V。这样，A1与A2输出端之间的电压即为转换成的摄氏温标。2、报警装置的设计电路由超低频振荡和音频振荡两部分组成，将此电路与主电路的输出电压连接，通过LM324接成电压比较器，进行上限电压设置，实现报警功能。3、AD转换和显示电路的设计其中，ICL7106是3位半显示的AD转换电路，它内含液晶显示驱动电路，可用来进行AD转换和LCD显示驱动。由ICL7106组成的三位半数字显示原理图如图所示。量程为200.0mV。若将量程改为2.000V，基准电压改为1.000V。这时可把R3改为4

7、70 k，RP1改为10k多圈电位器，同时将C3改换为0.047µF。数字温度测量系统组成框图温度传感器AD590运算放大器LM324AD转换器7106液晶显示器LCD电压比较器LM324报警器“555”扬声器8欧0.25瓦3.2软件部分方案的确定应用软件简介在当代测试系统中，任何一个完整系统都由硬件和软件共同组成，硬件侧重于被测量的获取，而软件侧对被测量进行理论分析。在测控领域，美国NI公司的labview软件和MathWorks公司的matlab软件占有绝对的统治地位，其中，labview软件的模块化程度更高，操作也更加方便，但它的在数学运算方面的功能要远逊色于matlab，而m

8、atlab的数学运算分析能力极强，但它的专业程度不高，它涉及到各个领域，但在具体的建模应用中并不是非常容易实现。设计方案结合abview软件和matlab软件各自的优缺点，我们最终选择利用labview软件和matlab软件综合开发该系统来共同实现我们的软件功能，其中labviwe用于数据采集和实时分析；而matlab用于对大批记录数据的综合分析处理1、Labview部分：图1 前面板 图2 程序框图2、Matlab部分：X=importdata('test.lvm'); %创建列向量n1='在本次试验中，共采集到了' num2str(length(X) 

9、9;个温度样点.' disp(n1); %统计显示采样点个数mx='在本次试验中，采集到的温度最大值为' num2str(max(X) '摄氏度.'disp(mx); %统计显示采用点最大值mi='在本次试验中，采集到的温度最小值为' num2str(min(X) '摄氏度.'disp(mi); %统计显示采样点最小值ma='在本次试验中，平均温度为' num2str(mean(X) '摄氏度.'disp(ma); %统计显示所有采样点的平均值a=length(find(X>32);

10、%统计大于32度的采样点个数b=100*a/length(X);c= num2str(b) '%'d='在本次采用中，危险点占总采样点的' num2str(c) '.' %统计显示本次采样中危险点的个数disp(d);if (a/length(X)>0.3 msgbox('系统状态危险，请及时采取降温措施','阶段状态统计','warn')end %若危险点个数超过设定的阈值比例，则弹出对话框提示用户“状态危险”subplot(2,2,1);plot(X,'k-diamond'

11、); %作采样温度点曲线图title('采样温度点曲线图');xlabel('采样点');ylabel('温度值');box on;grid on;hold off;Fs=100;%设定采样频率 a,b=xcorr(X,'unbiased');subplot(2,2,3);plot(b*1/Fs,a); %作自相关分析图title('自相关函数分析图');xlabel('时间延迟(s)');ylabel('自相关函数Rx');box on;grid on;hold off;n=0:1

12、/Fs:1; xn=cos(2*pi*40*n)+3*cos(2*pi*100*n)+randn(size(n);%产生含有噪声的序列window=boxcar(length(xn); %矩形窗 nfft=1024; Pxx,f=periodogram(xn,window,nfft,Fs); %直接法subplot(2,2,4);plot(f,10*log10(Pxx); %作自功率谱密度分析图title('自功率谱密度分析图');xlabel('频率（Hz)');ylabel('自功率谱密度函数10*log10(Pxx)')grid on;bo

13、x on;disp('输入"quit或exit"离开统计界面'); %提示用户退出界面主要功能（1）采集传入波形，并对之进行低通处理显示出来；（2）进行状态设定，阈值温度下显示“状态正常”、虚拟绿灯亮；当温度超过设定阈值后显示“危险状态”，虚拟红灯亮；(3)对采集到温度信号进行文件长期备份，以便分析和日后查阅；(4)对采集到的信号进行统计分析、相关分析和功率谱分析。四、小结通过这次课程实践，不仅锻炼我们的动手能力和独立思考的能力，而且使我们对理论知识掌握的更加的牢固，对于知识点的理解也更加的深入。从小组讨论确定题目，到图书馆和网上查阅资料，不断的向学长和老师请教，最后确定了方案，从一次又一次的调试和一次又一次的失败中锻炼我们的意志，同时也让我们感觉到做学问是艰辛的。过程的每一步我们都高度重视，严格要求，以严肃认真的态度积极主动地投身到实践环节中去。小组里的每个人必须完成分配的工作，同时又要求小组通力协作，通过努力，高质量地完成课程设计。每个人都学会了运用学习到的专业知识和理论，去分析和处理实践中的各种问题。最终的成功包含了小组成员的共同努力，感谢老师一次又一