基于Labview的桑蚕养殖温度控制仿真系统

朱卫霞 任颍超

（上饶职业技术学院 江西上饶 334109）

1 设计需求及组成框架

1.1 系统设计需求

20 ～30 ℃是桑蚕养殖较佳温度，在桑蚕养殖周期内，养殖大棚内的温度应保持在上述温度范围内，在此基础上投入一定的资源才能够有效确保养殖的成效。常规模式下针对桑蚕养殖大棚温度的控制通常采用硬件系统开发实现，然而，由于养殖现场的情况相对复杂，单纯采用硬件系统直接开发的方法并不一定能够完全适宜现场温度控制的需求，甚至容易导致所开发的硬件系统失效，浪费大量的资源。为避免上述问题产生，基于Labview软件设计一款桑蚕养殖温度控制仿真系统，在对养殖现场温度进行采集、控制和显示有效仿真后再进行硬件开发，则能够提升系统开发的效率，降低开发的反复率和不确定性。

1.2 系统组成框架

本系统基于LabvieW 2011 软件开发，可在STM32 F4XX平台上进行仿真运行，主要由核心数据处理模块、算法模块、温度采集比较模块、报警模块四个软件框架部分构成。其中，核心数据处理模块是各模块数据分享、处理和连接的桥梁，算法模块用于为系统采集和分析桑蚕养殖大棚内的温度提供比较、显示和输出等功能的运算策略，温度采集和比较模块则用于对实际和预设温度值进行采集比较，报警模块用于输出报警。上述各软件框架相互组成针对桑蚕养殖现场温度控制系统，能够实现对现场温度的采集和仿真控制。

2 系统仿真模块设计

2.1 核心数据处理模块

核心数据处理模块基于STM32 F4XX硬件平台，在具体的仿真程序编译中，可在LabvieW 2011 软件中调取STM32 F4XX仿真模型，并与算法模块通过连接线连接在一起，即可构成一个简单的核心数据处理模块。该模块可通过外部的温度传感器，如18 B20 等对桑蚕养殖大棚内的温度进行采集，采集来的温度数值则传送到STM32 F4XX仿真模型上，并按照预先编订好的算法策略进行运算，最后根据运算的结果输出不同的温度控制策略。图1为LabvieW 2011 软件中调取的STM32 F4XX仿真模型。

图1 STM32 F4XX仿真模型

2.2 算法模块

本系统采用ADCmx EIO方式对桑蚕养殖现场的温度进行采集，过程中运用了ADC采集的算法，整个算法包含温度比较和电压比较两个模块。其中，温度比较模块主要用于对现场温度与预设温度进行比较运算，电压比较则用于对STM32 F4XX芯片实际工作电压与芯片可承受的电压上限值进行比较，比较的过程通过算法实现，运算和结果则通过STM32 F4XX仿真模型完成。具体的温度比较算法为：Temp=(0.8-Value)/0.0045 +25 ，该算法中将桑蚕养殖大棚内的适宜温度设置为25 ℃，若采集的实际温度值低于或高于设置温度，都会通过算法策略的运算结果体现；具体的电压比较算法为：Value=adc_16*3.312 /4096 ，该算法将STM32 F4XX芯片适宜工作电压设置为3.312 V，若实际工作电压高于该值，也会通过算法策略的运算结果体现。

2.3 温度采集比较模块

温度采集比较模块的设计应用了LabvieW 2011 软件中的“＞”和“＜”两个比较控件，其中，“＞”控件能够对预设温度值和实际温度值进行比较，当实际的温度值大于等于预设温度值时，便会输出高电平信号进行提示；而“＜”控件能够对预设温度值和实际温度值进行比较，当实际的温度值小于等于预设温度值时，便会输出高电平信号进行提示。此外，温度采集比较模块的运行基于“While”循环结构，并工作在“10 S”循环采集的模式下，即：该系统能够以10 S为周期对桑蚕养殖大棚内的温度进行实时采集，采集的结果经过STM32 F4XX芯片比较运算后输出至LCD显示。

图2 “＞”温度采集比较仿真模型

2.4 报警模块

本系统的报警模块完成三项功能：其一，STM32 F4XX芯片电压比较报警。当芯片的实际工作温度高于预设值时，报警模块会发出声光报警提示。其二，桑蚕养殖现场低温报警。当现场温度低于预设温度值时，报警模块发出声光报警提示。其三，桑蚕养殖现场高温报警。当现场温度高于预设温度值时，报警模块发出声光报警提示。上述三项报警功能同样运行在“While”循环结构下，且报警信号采样的周期同样为10 S。

3 系统仿真实现效果

按照桑蚕养殖温度控制的思路，在LabvieW 2011 软件中调取相应的控件和语句结构搭建软件程序框图，并在前面板中调取“按钮模型”、“数值显示模型”、“温度计模型”和“数值输入模型”等模型控件，按照预设的程序组建软件结构，完成后点击“连续运行”按钮，即可呈现出系统运行仿真效果。图3为仿真效果截图。

图3 系统仿真运行效果图

4 小结

由仿真运行的效果可知，所设计的桑蚕养殖温度控制系统能够对养殖现场的温度和STM32F4XX芯片电压进行实时采集，并能够将结果显示在仿真控件上，当调整预设电压和温度值后，系统能够发出声光报警信号，整个系统运行效果符合预期设计要求。在后期研究中，将以仿真系统为基础进行硬件开发，以检验实物运行效果是否符合设计需求。