毕业设计（论文）-基于虚拟仪器的光合有效辐射自动检测系统

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1、摘要虚拟仪器技术是一种与计算机结合的新型仪器技术。基于计算机和标准仪器总线技术的测量技术使其有功能多、灵活性强、速度快、人机界面友好等优点。美国国家仪器公司（NationalInstruments，NI）推出面向测量仪器的控制和管理的LabVIEW虚拟仪器软件平台，集测量、管理和控制于一身。将虚拟仪器技术应用在现代农业方面，可以缩短开发时间，降低开发成本，提高农产品质量，提高农业现代化水平。工程学院精细农业研究室的“果树仿形喷施农药方法与技术研究”国家自然基金课题研究是精确农业的一个方向，关于测量农作物生物量方面将使用虚拟仪器。本设计是课题的一部分，设计利用NI公司开发的LabVIE

2、W软件和相关硬件，设计生物量测量的自动定位机构，通过控制定位机构带动传感器采集数据并传输给计算机存储处理。首先设计系统硬件部分，选择步进电机作为动力输出机构，滚珠螺杆与皮带皮带轮作为驱动机构来带动传感器实现数据采集。还包括整个系统的设计，将所有的控制元件集成整体模块，通过冷却风扇将元件集成模块控制在一定的温度范围，以维持整体机构正常的工作状态。其次设计系统软件部分，根据数据采集行走机构行列式扫描的要求，布局整体设计思路，根据设计思路再设计整个系统的控制线路。数据采集行走机构基于LabVIEW虚拟仪器软件的编程和NI公司开发的配套硬件数据采集卡DAQ结合为基础，编辑程序产生信号控制继电

3、器开关选择电机与电机正反转工作状态，实现电机工作与数据采集的实时控制。通过对数据采集行走机构工作实况的实验结果验证，误差能控制在允许范围内，也证明本系统能达到定位精度高，行走稳定，采集点均匀等实验要求，能保证质量完成该实验的任务。机构性能可靠、功能变动灵活、系统扩展性强，除了在精确农业研究方面可作为数据采集行走机构外，在其他方面可以作为自动定位系统运用，同时也为合作小组关于木板自动分选系统的木板自动送出机构提供方案。关键词：农业现代化虚拟仪器LabVIEW数据采集行走机构编程自动定位411前言11.1介绍科学农业背景11.1.1关于农业现代化11.1.2关于精确农业11.1.3关于叶

4、面积指数LAI与光合有效辐射PAR21.2介绍虚拟仪器31.2.1虚拟仪器的发展31.2.2虚拟仪器的特点31.2.3虚拟仪器的结构41.3介绍LabVIEW51.3.1LabVIEW简介51.3.2LabVIEW与其他编程语言比较61.3.3LabVIEW的特点62目标任务与总体方案设计72.1目标任务72.2总体方案设计72.3总体布局83系统硬件部分93.1问题的提出与探讨93.2行走机构各部件选择方案拟定103.2.1导轨与皮带传动装置的选择103.2.2步进电机的选择103.3Y方向导轨与步进电机选择计算143.3.1导轨机构的相关计算143.3.2步进电机的相关计算163

5、.4电机与导轨装备方式设计203.4.1联轴器选择203.4.2法兰盘设计203.5X方向传动皮带与电机的选择计算21413.5.1决定驱动机构213.5.2确认电机所要求的规格213.5.3必要转矩计算224系统软件部分234.1系统线路总体布局234.2软件编程234.2.1编程思路234.2.2具体程序234.2.3电机工作状态设置分析234.3控制器与驱动器工作箱234.3.1驱动器选择234.3.2工作箱布局234.3.3布局设计说明234.3.4冷却风扇选择235设计相关简介235.1测试环境概述235.2光合有效辐射仪选择235.3PAR数据采集与信号调理介绍236结论

6、与讨论236.1测试部分236.2定位机构部分23致谢23参考文献23英文摘要23附录23411前言1.1介绍科学农业背景1.1.1关于农业现代化(1)二十一世纪是科学的世纪二十一世纪是科学的世纪，是自动化，智能化，信息化，高科技的世纪，我们的生活质量在这些科学技术的不断更新与发展中改进，各个领域都以科学武装的形式进行着翻天覆地的革新！“人以食为天”，农业是其他产业的基础，农业的发展也离不开科技的支持，科学技术的使用使农业科技也在不断进步，农业现代化，是一场伟大的技术革命，它的核心是工具和其他技术手段的变革。(2)农业现代化农业现代化最显著的特征是要在生产中大量采用各种先进的工业技术

7、和新材料，即现代化农业要由工业部门投入大量物资，用现代工业的装备武装农业。从世界范围来看，由现代技术逐步代替传统农业技术，是农业现代化最重要的基础。农业现代化包括的内容很多，大体可归纳为：农业机械化、农业工厂化、农业电气化与信息化以及农业和技术装备的一体化。(3)农业信息化计算机和信息技术将使“从事生物性生产的农业的分散性、地域性、变异性、经验性以及稳定性和可控程度差等的影响自身发展的行业性弱势得到全面的改善”。信息技术不仅可为农户广泛提供科技、生产、市场