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基于LabVIEW的喷雾降温控制系统设计.pdf
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基于LabVIEW的喷雾降温控制系统设计.pdf
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摘 要
夏季高温环境对畜禽的生产影响很大,在这种环境下,畜禽的生产严重受阻,
饲料转化率下降,不能维持正常的生产,现有的降温方式不能起到很满意的效果,
为解决这个矛盾,有必要采用新的降温系统,本课题采用实用、有效的、智能原则
提出了高压喷雾降温系统。本文主要是对降温系统的控制系统进行设计与实验测试,
以有效的解决禽畜舍夏季降温问题。
喷雾降温控制系统硬件设计部分选择由 AT89S52 单片机为主控单元;数字温湿
传感器 THM11 测量温湿度;应用 MAX232 芯片实现单片机与计算机间的两路串行数据
发送和接收;水泵继电器控制高压水泵运转由高压喷嘴喷出水雾,水雾吸收空气中
的热量达到降温目的;风扇继电器控制风扇运行可保证禽畜舍通风,并能防止现场
环境湿度过高。软件部分结合虚拟仪器界面人性化、功能可定制、显示图形化的特
点,基于 LabVIEW 软件对主控制界面以及界面上各模块的编程实现、数据采集、控
制参数设定等三个部分进行设计。实现了当现场环境温湿度达到设定上、下限值时,
系统控制高压水泵、风扇运转或停止最终实现降低现场环境温度。
喷雾降温控制系统的应用可有效的提高禽畜产业的产量。该系统使用了智能化
控制,相比较传统的蒸发降温系统有着节约水资源、环保节能、扩展性强等优点,
在实际的生产生活中可广泛应用。本系统是基于虚拟仪器技术设计的,可在农牧业
的应用和发展中提供一定的理论参考及实践经验。
关键词:虚拟仪器;LabVIEW;温湿度;喷雾降温
Design of the Pray Cooling Control System
Based on LabVIEW
Abstract
The high temperature has greatly influenced the production of swine in the summer.
The farmer can’t produce in normal with bad productivity and low feed’s reward, there
are no better cooling systems can be used, we should adopt a new system in order to
solve this problem. The issue with practical and effective principles proposes
high-pressure spray cooling system. This article is mainly about a control system of
cooling system designing and experimental testing to effectively solve the problem of the
swine-house cooling in summer.
The designing hardware section of spraying cooling control system selects from the
main control unit MCU AT89S52; Digital Temperature and Humidity Sensor THM11
measure temperature and humidity; MAX232 chip sends and receives data between SCM
and computer; The water pump relay controls the operation of high pressure water pump
by the high-pressure water spraying mist. Mist which absorbs heat in the air makes the
temperature cooling. Fan relay control the fan to operate which can ensure that the
swine-house would be ventilated and avoid high humidity on-site influencing the effect
of cooling. Software bases on the characteristic which is about the human interface of
virtual instrument, setting function and graphical display. LabVIEW designs the main
control interface and every module on interface about programming, collecting data and
setting the control parameters in three parts. When environmental temperature and
humidity on-site achieves the setting for upper and lower limit value, system controls the
operation or stopping of high pressure water pump and the fan, which makes
environmental temperature on-site cooling ultimately.
The application of spraying cooling control system can effectively improve the
production of livestock industry. The system uses intelligent control, compared to
conventional evaporative cooling system there are the advantages of saving water
resources, environmental protection and energy conservation, and strong expansion, etc.
It can be widely applied in the actual production and living. The design of this system
provides some theoretical reference and practical experience for the virtual instrument in
the application and development of agriculture.
Key words:
Virtual instrument;LabVIEW;Temperature and humidity;Pray cooling
Directed by: Prof. PEI Guoxia
Applicant for Master degree:ZHANG Nianwen
(municipal engineering)
(College of water conservancy and civil engineering,Inner Mongolia Agriculture University,Huhhot 010018,China)
目 录
1 绪论 ............................................................. 1
1.1 本课题的目的与意义 ........................................... 1
1.2 国内外研究现状 ............................................... 3
1.3 开发背景 ..................................................... 5
1.4 主要研究内容及指标 ........................................... 5
2 喷雾降温系统硬件设计 ............................................. 7
2.1 系统总体方案 ................................................. 7
2.2 下位机电路板布局及硬件分析 ................................... 7
2.2.1 温度湿度传感器的选择 ....................................... 8
2.2.2 控制芯片选择 ............................................... 9
2.3 系统硬件基本设计 ............................................ 14
2.3.1 温湿度测量 ................................................ 14
2.3.2 串口设计 .................................................. 15
2.3.3 继电器控制 ................................................ 17
3 上位机软件开发 .................................................. 19
3.1 虚拟仪器 .................................................... 19
3.2 LabVIEW 软件开发环境 ........................................ 20
3.3 控制面板设计 ................................................ 23
3.4 串口配置 .................................................... 24
3.5 分析显示数据 ................................................ 24
3.5.1 数据采集模块 .............................................. 24
3.5.2 信号处理模块 .............................................. 25
3.6 下位控制 .................................................... 26
3.6.1 湿度及排风控制模块 ........................................ 26
3.6.2 温度控制模块 .............................................. 27
3.7 整体调试 .................................................... 28
3.8 系统测试 .................................................... 30
4 结论及展望....................................................... 32
致 谢 ............................................................ 34
参 考 文 献 ..................................................... 35
附 录 ............................................................ 37
作 者 简 介 ..................................................... 44
插图和附表清单
1. 图 1 系统结构框图 ............................................................ 7
2. 图 2 电路板的整体布局设计图.................................................. 8
3. 图 3 AT89S52 芯片引脚图 ..................................................... 11
4. 图 4 AT89S52 系统结构框图 ................................................... 13
5. 图 5 温湿传感器电路 ......................................................... 14
6. 图 6 温度测量程序流程图 ..................................................... 14
7. 图 7 MAX232 内部原理图 ...................................................... 15
8. 图 8 串口电路图 ............................................................. 16
9. 图 9 串口程序执行流程 ....................................................... 16
10. 图 10 继电器原理图 ........................................................... 17
11.图 11 继电器控制高压水泵电路图 ............................................. 17
12. 图 12 继电器控制风扇电路图.................................................. 18
13. 图 13 虚拟仪器方案 .......................................................... 19
14. 图 14 随机信号发生器前面板.................................................. 21
15. 图 15 随机信号发生器程序框.................................................. 21
16. 图 16 基于 LabVIEW 喷雾降温系统控制面板 ..................................... 23
17. 图 17 串口配置函数 .......................................................... 24
18. 图 18 VISA 端口读取数据 ..................................................... 24
19. 图 19 温度的数据采集模块 .................................................... 25
20. 图 20 数据分析模块 .......................................................... 25
21. 图 21 湿度控制模块 .......................................................... 26
22. 图 22 风扇定时模块 .......................................................... 27
23. 图 23 温度控制模块 .......................................................... 27
24. 图 24 调试运行图 1 .......................................................... 28
25. 图 25 调试运行图 2 .......................................................... 28
26. 图 26 调试运行图 3 .......................................................... 29
27. 图 27 基于 LabVIEW 喷雾降温系统用户运行界面 ................................. 29
28. 表 1 猪增重与环境温度的关系.................................................. 1
29. 表 2 蛋鸡产蛋量与环境温度的关系 ............................................. 2
30. 表 3 高温对奶牛产奶量的影响如下表 ........................................... 2
31. 表 4 P1 口的第二功能 ........................................................ 12
32. 表 5 P3 口的第二功能 ........................................................ 12
33. 表 6 室内外温度对比(℃)................................................... 30
34. 表 7 室内外湿度对比(%) .................................................... 31
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