计算机技术课程设计-计算机机房温湿度检测系统

1、计算机控制技术课程设计课题题目：计算机机房温湿度检测系统学生姓名： 学号：学院：目录第一章 绪论11.1 课题的设计背景及意义11.1.1 设计背景11.1.2 设计目的和意义11.2 国内外现状和发展11.2.1 国内技术现状11.2.2 国外技术现状2第二章 系统整体设计32.1 系统测控对象简介32.1.1 结构32.1.2 测控要求32.2 系统整体结构及工作原理32.2.1 结构框图32.2.2 工作原理42.2.3 各主要部件作用4第三章 系统硬件设计53.1 上位计算机选型53.2 输入、输出装置选型53.3 温、湿度传感器选型53.3.1 温度传感器选型53.3.2 湿度传感器选型63.4 检测控制电路设计6第四章 软件子系统设计84.1 软件总体设计84.1.1 软件功能需求分析84.1.2 软件架构84.1.3 开发工具简介84.2 软件各部分模块设计84.2.1 主模块设计84.2.2 参数设置模块10第五章 设计总结125.1 系统设计总结125.2 设计过程总结12参考文献13第一章 绪论1.1 课题的设计背景及意义1.1.1 设计背景众所周知，当今计算机技术

2、得到了高速的发展，使得人类的生产以及生活更加便捷化和智能化。例如，我们可以使用个人电脑随时了解全球的动态，也可以享受各大企业、公司的软件、网站产品。在这其中，各种公司的大型计算机（服务器）起到了至关重要的作用。为了给大量用户都提供快速、高质量的服务，这些大型计算机多数情况下都不会是一台，因此， 这就需要对它们进行集中管理。而且，由于这种大型计算机是很精密的一种机器，所以它们对位置的选择以及所在地的环境要求也比较高。例如，湿度高低对计算机影响很大，如果湿度过高，会引起湿气附着于计算机部件的表面，使机内电路工作性能降低，甚至出现短路而烧毁某些部件。更加严重的是，计算机内吸进湿空气后，会导致磁盘驱动器的金属部件生锈而损坏；印刷线路板的绝缘性能也会因此变差。湿度过高还会影响磁性材料，造成读写错误； 计算机内部的接插件及有关接触部分会因湿度过大而漏电和接触不良。这些现象的出现，都要影响计算机的正常工作。同样，湿度太低对计算机的影响也是很严重的。低湿度极容易产生静电，不仅会因为产生放电现象而造成火灾，还很易吸附灰尘，造成计算机线路短路和磁盘读写错误，严重时还会使磁盘或磁头损伤。另外，温度高低对计算

3、机也会产生很大影响。温度太低的话，会使水汽产生凝结，降低电路板的绝缘性，使材料更硬，更脆，电子元器件更容易氧化。温度太高，会使计算机散热出现问题，容易死机，停机，甚至损坏计算机。因此，必须把温湿度控制在这些计算机设备正常工作的范围之内，设计可靠的机房温湿度检测系统，已经成为当前的需要。但是传统的温湿度检测模式是依靠人工轮流值班的方式来测量和记录信息。这种方法效率低下而且不利于人才资源的利用，许多事故都是由人为因素造成的，而且人工维护缺乏完整的管理系统。所以需要设计一种结构简单的检测系统来检测温湿度。1.1.2 设计目的和意义计算机房温湿度检测系统设计的目的是实时检测计算机机房的温度和湿度，以保证当温度、湿度过度变化时能够及时发现情况、发出警报，以提醒管理人员调整机房环境，让计算机处于适宜的状态下运行。计算机房温湿度检测系统是现代生产中应运而生的的检测系统，给人们的工作、生活提供了更大的方便，让实时检测成为可能。1.2 国内外现状和发展1.2.1 国内技术现状近年来，我国温湿度检测系统又有了很大改善和提高，系统在布线上采用了矩阵式布线技术，简化了数据采集部分的线路在传感器方面采用了半导体

4、，热电偶等器件;在数据传输上 采用了串行传输方式，从而节省了传输线，采用单板机进行数据处理，提高数据传输与检测速度，通过软硬件技术的结合，检测精度与可靠性较前期又有了很大提高。但温度传感器的线性度差，测量精度仍不理想。91.2.2 国外技术现状与国内相比，以美国日本等科技发达国家在温湿度监控技术已经发展到了成熟的地步， 高科技数字式温度传感器广泛应用于机房温湿度监测系统。该传感器采用了半导体集成电路誉为控制器的最新技术，在一个管芯上集成了半导体温度测量芯片，数据信号转换芯片，计算机接口芯片，存储器芯片等多个功能模块。除了完成温湿度检测功能外，一些数字温度传感器还可以同时完成预知温湿度范围报警，多路 A/D 转换，温度补偿等功能。由于数字温湿度传感器直接输出数字量从而解决了温湿度信号的长距离传输问题及传输过程中因干扰和衰减导致的精度降低问题。与外国同类产品相比较，国内的温湿度检测系统还有很大差距，例如，系统采用的温湿度传感器的测量精度和灵敏度，温湿度传感器测得的环境温度模拟量信号转换成数字量信号时产生的误差，信号在长距离传输过程中因干扰和信号衰减导致的精度降低等等。在以后的温湿控系统的研

5、究中会更智能化，集成化。系统的各项性能指标也会更准确，更稳定可靠。第二章 系统整体设计2.1 系统测控对象简介2.1.1 结构一个完整的计算机机房,如图 2-1 所示，一般包括以下几个方面：建筑装饰、电气系统、空调新风系统、弱电系统、环境设备监控系统、消防系统以及自动报警系统、屏蔽系统、综合布线系统、机柜系统、服务器系统等。为了让大型计算机能够稳定的运行，环境设备的检测系统在其中起到了至关重要的作用。图 2-1 计算机机房2.1.2 测控要求要求温湿度检测系统可以 24 小时实时检测机房的温湿度。正常温、湿度范围：温度 1025，湿度 4070% 可接受的温、湿度范围：温度 1026，湿度 4075%。通过温、湿度传感器所监测的温度和湿度数据，直接传给计算机以直观的画面实时记录和显示机房各区域的温湿度数据及变化曲线，以及越界报警信息处理。2.2 系统整体结构及工作原理2.2.1 结构框图计算机房温湿度检测系统如图 2-2 所示，系统由计算机、温度传感器、湿度传感器、信号调理电路、输入装置、输出装置、电磁阀和加热器构成。图 2-2 计算机房温湿度检测系统2.2.2 工作原理温度传感器、湿

6、度传感器检测计算机房的温度和湿度，通过信号调理电路转换为电压信号，经过输入装置传送给监控中心计算机显示、处理、记录和判断；当低于规定的温度值， 规定的湿度值时计算机经过输出装置发出控制信号，给加热器通电加热，电磁阀通电开始自动加湿。2.2.3 各主要部件作用温度传感器主要把温度信号转换为电信号。 湿度传感器也主要把湿度信号转换为电信号。信号调理电路是将上述的电信号转换为标准的 15V 的电压值。输入、输出装置采用远程 IO 模块，它主要是对采集到的数据进行传输，或者接收来自计算机发过来的控制信号。驱动电路就是将信号调理电路传来的信号按照温湿度的要求，转换为加在加热器或电磁阀控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。加热器主要根据驱动电路所转换的信号来进行加热或停止加热操作。 电磁阀主要根据驱动电路所转换的信号来进行加湿或停止加湿操作。第三章 系统硬件设计3.1 上位计算机选型上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，一般是 PC，屏幕用于显示音频信号变化。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。合适的上位机可以提高程序运行的效率以达到最佳效

7、果。本系统中，上位计算机型选择IdeaCentre Y900 RE，下面对其配置进行简单介绍。IdeaCentre Y900 RE 机身内部搭载了英特尔第六代 Core i7 处理器，最高支持两款 NVIDIA GeForce 970 显卡组成 SLI，支持最高 32GB 的 DDR4 内存。3.2 输入、输出装置选型输入输出装置采用 ADAM4000 系列远程 IO 模块。采用它的特点之一是因为远程可编程输人范围大。ADAM4000 系列在存取多种类型及多种范围的模拟量输入方面具有显著的优点。通过在主计算机上输入指令，就可以远程选择 I/O 类型和范围，对不同的任务可以使用同一种模块。极大地简化了设计和维护的工作，仅用一种模块就可以处理整个工厂的测量数据。由于所有模块均可由主机远程配置，因此不需要任何物理性调节。PC 与远程 IO 模块组成的模拟量输入系统如图 3-1 所示。PC 与远程 IO 模块组成的模拟量输出系统如图 3-2 所示。图 3-1 PC 与远程 IO 模块组成的模拟量输入系统图 3-2PC 与远程 IO 模块组成的模拟量输出系统3.3 温、湿度传感器选型3.3.1

8、温度传感器选型此次机房温湿度检测系统温度传感器采用 pt100 温度传感器。它是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表。如图 3-3 所示，pt100 温度传感器主要用于工业过程温度参数的测量和控制。它通常由两部分组成：传感器和信号转换器。传感器主要是热电偶或热电阻；信号转换器主要由测量单元、信号处理和转换单元组成。而且 pt100 温度传感器测量范围是 0200之间，可以完全适用于机房的环境。3.3.2 湿度传感器选型图 3-3pt100 温度传感器此次机房温湿度检测系统湿度传感器为 HTF3223LF，如图 3-4 所示，适用于需要精确可靠检测湿度的场所，有很小的易于安装的接头，可以非常节省成本的机械自动安装。由于它是线性的频率输出湿度检测模块，因此可以直接与微处理器相接。而且它的可靠性和稳定性都较高。3.4 检测控制电路设计图 3-4HTF3223LF 湿度传感器PC 与 ADMAM4000 系列远程 IO 模块组成的温度监控系统如图 3-5。温度传感器 Pt100 热电阻检测温度变化，通过温度变送器( 测量范围 0200C)转换为 4-20mA 电流信号，经过 250

9、 欧姆电阻转换为 1-5V 电压信号送入 ADAM-4012 模块的模拟量输入通道。当检测温度大于等于计算机设定的上限值，计算机输出控制信号，使 ADAM- 4050 模块数字量输出 1 通道 DO1 引脚置高电平，晶体管 V1 导通，继电器 KMI 常开开关 KM11 闭合，指示灯 L1 亮。当检测温度小于等于计算机程序设定的下限值。计算机输出控制信号，使 ADAM-4050 模块数字量输出 2 通道 DO2 引脚置高电平，晶体管 V2 导通，继电器 KM2 常开开关 KM21 闭合， 指示灯 1.2 亮。当检测温度大于计算机程序设定的下限值并且小于计算机设定的上限值，计算机输出控制信号，使 ADAM-4050 模块数字量输出 1 通道 DO1 引脚置低电平，品体管 VI 截止，继电器 KMI 常开开关 KM11 断开，指示灯 LI 灭，同时使 ADAM-4050 模块数字量输出 2 通道 DO2 引脚置低电平，晶体管 V2 截止，继电器 KM2 常开开关 KM21 断开，指示灯 12 灭。图 3-5PC 与 ADMAM4000 系列远程 IO 模块组成的温度监控系统湿度监控系统同上，只需改变一下传感器和变送器即可。第四章 软件子系统设计4.1 软件总体设计4.1.1 软件功能需求分析本次机房温湿度检测系统需要实现实时采集机房中模拟量温度和湿度，并且需要绘制出温湿度曲线，当测量温湿度超过温度、湿度上下限时自

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