朱衛(wèi)霞 任潁超

（上饒職業(yè)技術學院 江西上饒 334109）

1 設計需求及組成框架

1.1 系統(tǒng)設計需求

20 ～30 ℃是桑蠶養(yǎng)殖較佳溫度，在桑蠶養(yǎng)殖周期內，養(yǎng)殖大棚內的溫度應保持在上述溫度范圍內，在此基礎上投入一定的資源才能夠有效確保養(yǎng)殖的成效。常規(guī)模式下針對桑蠶養(yǎng)殖大棚溫度的控制通常采用硬件系統(tǒng)開發(fā)實現(xiàn)，然而，由于養(yǎng)殖現(xiàn)場的情況相對復雜，單純采用硬件系統(tǒng)直接開發(fā)的方法并不一定能夠完全適宜現(xiàn)場溫度控制的需求，甚至容易導致所開發(fā)的硬件系統(tǒng)失效，浪費大量的資源。為避免上述問題產生，基于Labview軟件設計一款桑蠶養(yǎng)殖溫度控制仿真系統(tǒng)，在對養(yǎng)殖現(xiàn)場溫度進行采集、控制和顯示有效仿真后再進行硬件開發(fā)，則能夠提升系統(tǒng)開發(fā)的效率，降低開發(fā)的反復率和不確定性。

1.2 系統(tǒng)組成框架

本系統(tǒng)基于LabvieW 2011 軟件開發(fā)，可在STM32 F4XX平臺上進行仿真運行，主要由核心數據處理模塊、算法模塊、溫度采集比較模塊、報警模塊四個軟件框架部分構成。其中，核心數據處理模塊是各模塊數據分享、處理和連接的橋梁，算法模塊用于為系統(tǒng)采集和分析桑蠶養(yǎng)殖大棚內的溫度提供比較、顯示和輸出等功能的運算策略，溫度采集和比較模塊則用于對實際和預設溫度值進行采集比較，報警模塊用于輸出報警。上述各軟件框架相互組成針對桑蠶養(yǎng)殖現(xiàn)場溫度控制系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)對現(xiàn)場溫度的采集和仿真控制。

2 系統(tǒng)仿真模塊設計

2.1 核心數據處理模塊

核心數據處理模塊基于STM32 F4XX硬件平臺，在具體的仿真程序編譯中，可在LabvieW 2011 軟件中調取STM32 F4XX仿真模型，并與算法模塊通過連接線連接在一起，即可構成一個簡單的核心數據處理模塊。該模塊可通過外部的溫度傳感器，如18 B20 等對桑蠶養(yǎng)殖大棚內的溫度進行采集，采集來的溫度數值則傳送到STM32 F4XX仿真模型上，并按照預先編訂好的算法策略進行運算，最后根據運算的結果輸出不同的溫度控制策略。圖1為LabvieW 2011 軟件中調取的STM32 F4XX仿真模型。

圖1 STM32 F4XX仿真模型

2.2 算法模塊

本系統(tǒng)采用ADCmx EIO方式對桑蠶養(yǎng)殖現(xiàn)場的溫度進行采集，過程中運用了ADC采集的算法，整個算法包含溫度比較和電壓比較兩個模塊。其中，溫度比較模塊主要用于對現(xiàn)場溫度與預設溫度進行比較運算，電壓比較則用于對STM32 F4XX芯片實際工作電壓與芯片可承受的電壓上限值進行比較，比較的過程通過算法實現(xiàn)，運算和結果則通過STM32 F4XX仿真模型完成。具體的溫度比較算法為：Temp=(0.8-Value)/0.0045 +25 ，該算法中將桑蠶養(yǎng)殖大棚內的適宜溫度設置為25 ℃，若采集的實際溫度值低于或高于設置溫度，都會通過算法策略的運算結果體現(xiàn)；具體的電壓比較算法為：Value=adc_16*3.312 /4096 ，該算法將STM32 F4XX芯片適宜工作電壓設置為3.312 V，若實際工作電壓高于該值，也會通過算法策略的運算結果體現(xiàn)。

2.3 溫度采集比較模塊

溫度采集比較模塊的設計應用了LabvieW 2011 軟件中的“＞”和“＜”兩個比較控件，其中，“＞”控件能夠對預設溫度值和實際溫度值進行比較，當實際的溫度值大于等于預設溫度值時，便會輸出高電平信號進行提示；而“＜”控件能夠對預設溫度值和實際溫度值進行比較，當實際的溫度值小于等于預設溫度值時，便會輸出高電平信號進行提示。此外，溫度采集比較模塊的運行基于“While”循環(huán)結構，并工作在“10 S”循環(huán)采集的模式下，即：該系統(tǒng)能夠以10 S為周期對桑蠶養(yǎng)殖大棚內的溫度進行實時采集，采集的結果經過STM32 F4XX芯片比較運算后輸出至LCD顯示。

圖2 “＞”溫度采集比較仿真模型

2.4 報警模塊

本系統(tǒng)的報警模塊完成三項功能：其一，STM32 F4XX芯片電壓比較報警。當芯片的實際工作溫度高于預設值時，報警模塊會發(fā)出聲光報警提示。其二，桑蠶養(yǎng)殖現(xiàn)場低溫報警。當現(xiàn)場溫度低于預設溫度值時，報警模塊發(fā)出聲光報警提示。其三，桑蠶養(yǎng)殖現(xiàn)場高溫報警。當現(xiàn)場溫度高于預設溫度值時，報警模塊發(fā)出聲光報警提示。上述三項報警功能同樣運行在“While”循環(huán)結構下，且報警信號采樣的周期同樣為10 S。

3 系統(tǒng)仿真實現(xiàn)效果

按照桑蠶養(yǎng)殖溫度控制的思路，在LabvieW 2011 軟件中調取相應的控件和語句結構搭建軟件程序框圖，并在前面板中調取“按鈕模型”、“數值顯示模型”、“溫度計模型”和“數值輸入模型”等模型控件，按照預設的程序組建軟件結構，完成后點擊“連續(xù)運行”按鈕，即可呈現(xiàn)出系統(tǒng)運行仿真效果。圖3為仿真效果截圖。

圖3 系統(tǒng)仿真運行效果圖

4 小結

由仿真運行的效果可知，所設計的桑蠶養(yǎng)殖溫度控制系統(tǒng)能夠對養(yǎng)殖現(xiàn)場的溫度和STM32F4XX芯片電壓進行實時采集，并能夠將結果顯示在仿真控件上，當調整預設電壓和溫度值后，系統(tǒng)能夠發(fā)出聲光報警信號，整個系統(tǒng)運行效果符合預期設計要求。在后期研究中，將以仿真系統(tǒng)為基礎進行硬件開發(fā)，以檢驗實物運行效果是否符合設計需求。