钟灼棋，彭祝亮，丘永洪

(1.超视堺国际科技（广州）有限公司，广东广州，510000；2.广东省交通城建技师学院，广东佛山，528000；3.珠海维尔康生物科技有限公司，广东珠海，519000)

0 引言

仓储是存放物品的重要场所，仓储的温湿度对存放货物的影响非常大，如果是高温高湿的环境，仓储会产生霉菌和一些害虫，仓储存放的物品也会损坏。随着工业的发展，各行各业也越来越重视产品和物品的仓储保存环节，有些仓储存放的物质受温湿度环境影响特别大：如粮食、烟叶、药材和食品等。为了维护和保证仓储存放商品的完好率，必须建立基于LabVIEW的互联网监控的仓储温湿度控制，使仓储的温度保持在6-20℃，湿度为25%-50%为宜。因此，仓储的温湿度是仓储存放物品质量的一项重要环境因素指标，良好的温湿度环境能保证商品的使用时间与性能，对仓储的温湿度进行实时检测、互联网远程监控与管理显得非常重要。

1 基于LabVIEW的互联网监控的仓储温湿度控制系统

采用数字式的温度传感器DS1820和湿度传感器HS1101,接入单片机AT89S51对存放物品的仓储进行温湿度测量与控制，再通过“USB6009”模数采集模块及其通信接口将仓储温湿度数据传送给上位机，并将温湿度通过LabVIEW 2014软件进行温湿度实时监控，当监控的温湿度数据超过上限或者小于下限，监控者可以通过上位机的基于LabVIEW的互联网监控软件向下位机设备发出电信号控制风扇运行降温或者用加热器提高温度；保持仓储库房温湿度在合适的范围。上位机PC机用LabVIEW软件进行图形编程、控制、监控与实时显示等；利用DataSocket技术与服务器进行数据交互,借助Web服务器完成网页发布，以实现用户通过浏览器远程完成仓库温湿度的测量、显示和控制，将仓库测量、显示和控制应用范围拓展到整个Internet网上，如图1所示。

图1 基于LabVIEW的互联网监控的仓储温湿度控制框图

2 控制系统硬件电路设计与组成

基于LabVIEW的互联网监控的仓储温湿度控制总共有三部分组成：第一部分是单片机AT89S51的最小系统电路组成；第二部分是温湿度传感器通过单片机控制检测仓储温湿度电路组成；第三部分是通过“USB6009”模数采集模块及其通信接口将仓储温湿度数据传送给上位机进行实时监控、利用DataSocket技术与服务器进行数据交互,借助Web服务器完成网页发布，形成远程检测与控制。

■2.1 AT89S51单片机最小控制系统电路组成

单片机最小控制系统电路组成如图2所示：由AT89S51单片机、外接复位电路和晶振电路组成。AT89S51单片机的功耗低、性能高的CMOS 8位单片机，片内含有4K Bytes ISP的可反复擦写1000次的Fiash只读程序存储器，兼容标准MCS-51指令系统，片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，40引脚的双列直插芯片，有P0、P1、P2、P3四个I/O口，都能够独立作为输入或者输出，故AT89S51单片机在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛的应用。

图2 单片机最小系统电路

■2.2 温湿度传感器检测电路

如图3所示，用单总线的数字温度传感器与单片机的P1.0连接，用单总线协议与AT89S51单片机实现通信，单总线协议是采用单根信号线，可以传输时钟，也可以传输数据，数据传输是双向的，其测量线路简单，R4是上拉电阻，温度信号通过单片机的P1.0输入。

湿度传感器HS1101的参数要求如下：测量湿度范围3～99%RH，广州电压范围Ucc=+3.5V～+12V,恢复时间10S，湿度迟滞±1.5%RH，响应时间10S，线性度±1%RH。广泛应用于办公场所、车厢空气质量、仓储空气质量和工业控制系统等。

将湿度传感器HS1101接到NE555时集集成芯片的6脚输入，NE555时集集成芯片的外接元器件参数为：R1=1K，R2=499K，R3=576K，R4=909K。其中R1起短路保护作用，R4起NE555时集集成芯片的内部温度补偿作用，NE555的输出脚3经过R1与ADC0809的IN0通道连接，ADC0809芯片的地址选通为DDR0，ADDR1，ADDR2都接地。ADC0809的转换时钟由单片机的ALE提供。ADC0809的典型转换频率为640kHz，ALE信号频率与晶振频率有关，如果晶振频率取12MHz，则ALE的频率为2MHz，所以ADC0809的时钟端CLK与单片机的ALE端相接时，要考虑分频。AT89S51单片机通过地址线P2.0和读写控制线、来控制模拟输入通常地址锁存、启动和输出允许。

■2.3 继电器控制电路

图3 温湿度传感器与AT89S51单片机连接电路

如图4所示，当监控者在PC机上看到仓储温度大于上限温度或者小于下限温度时，AT89S51单片机的P0.0输出低电平，三极管Q1导通及其集电极的电平成为高电平，继电器K1得电，常开触点闭合，接通蜂鸣器、风扇或者加热器的电源，让这些设备工作使仓储温度达到合适的范围。当监控者在PC机上看到仓储湿度大于上限温度或者小于下限温度时，AT89S51单片机的P0.1输出低电平，三极管Q2导通及其集电极的电平成为高电平，继电器K2得电，常开触点闭合，接通抽湿器与蜂鸣器的电源，让这些设备工作使仓储湿度达到合适的范围。如果监控到PC机上看到仓储温湿度在合适的范围，AT89S51单片机的P0.0、P0.1输出高电平，三极管Q1、Q2都不能工作，从而使继电器K1、K2不能得电。

图4 继电器控制模块的电路设计电路

■2.4 USB-6009数据采集电路

NI USB-6009数据采集模块是即插即用的USB接口，电压范围：0-5V，有8个模拟量输入通道，采样速率48位KS/s，2个模拟输出通道，采样速率48位KS/s，12个数字量输入/输出通道，1个32位的5Hz的频率输入通道。将AT89S51单片机控制的温度电压信号接入USB-6009数据采集模块的AI_0+与GND，单端输入方式，将AT89S51单片机控制的湿度电压信号接入USB-6009数据采集模块的AI_1+与GND，单端输入方式，将仓储温湿度数据传送给上位机，并将温湿度通过LabVIEW 2014软件进行温湿度实时的互联网远程监控，如发现温湿度异常，可以通过USB-6009数据采集模块的AO_0与GND输出电压，使继电器K1得电，风扇或者加热器工作，通过USB-6009数据采集模块的AO_1与GND输出电压使继电器K2得电，抽湿器工作。

图5 USB-6009数据采集模块的接线图

3 控制系统软件的设计与实现

■3.1 仓储温湿度程序设计

仓储温度使用单总线接口的温度传感器DS18B20进行测量，在仓储的上、中、下和东、西、南、北处均放置温度传感器DS18B20和湿度传感器HS1101进行温湿度采样测量，温度传感器DS18B20有严格的通信协议保证各位数据传输的正确性和完整性，该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序和写时序。湿度传感器HS1101测量设计包括：读湿度子程序、湿度转换子程序、计算湿度子程序等。温湿度测量设计流程图如图6所示。

图6 仓储温湿度检测程序流程框图

■3.2 互联网远程监控温湿度测量与控制程序设计

LabVIEW是目前发展最快、功能最强大的图形化编程软件开发集成环境，被看成一个标准的数据采集和仪器控制软件，广泛应用于现代科技的各个领域。提供了大量的工具与函数用于数据采集、分析、显示和存储。使得用户可以完成从数据采集到分析、显示和存储的自动化测试测量系统。通过LabVIEW的DataSocket技术、VI服务器和Web服务器技术等，简化了网络计算机之间尤其是现场数据的交换。

AT89S51单片机检测到仓储的温湿度通过USB-6009数据采集模块连接到PC机上，通过PC机的LabVIEW 2014软件图形编程后进行数据处理，图形界面清晰、直观，监控者可以看到仓储温湿度的变化过程。如图7、8所示，利用DataSocket技术与服务器进行数据交互、能够向远程的监控者发数据和接收控制命令。实现互联网远程监控的仓储温湿度监控，达到实时控制、精准管理，实现仓储管理的智能控制决策。

图7 仓储温湿度远程监控服务器程序

图8 仓储温湿度远程监控客户端程序

“基于LabVIE的互联网监控的仓储温湿度控制”可以推广到图书馆、矿井、蔬菜大棚和住宅小区等，在仓储合适的位置放置温湿度传感器进行测量，利用AT89S51单片机、USB-6009数据采集模块、LabVIEW 2014软件和DataSocket技术来实现对仓储24小时实时监控，实现互联网远程监控的仓储温湿度监控，达到实时控制、精准管理，实现仓储管理的智能控制决策。