|
1 引 言 LabVIEW是美國國家儀器公司(National Instru-ment)開發的一種虛擬儀器平臺，他是一種用圖標代碼來代替文本式編程語言創建應用程序的開發工具。Lab-VIEW功能強大，提供了豐富的數據采集、分析和存儲庫函數以及包括DAQ，GPIB，PXI，VXI，RS 232／485在內的各種儀器通信總線標準的所有功能函數。利用LabVIEW設計的數據采集系統，可模擬采集各種信號，但是配備NI公司的數據采集板卡比較貴，在實際開發中可選用單片機小系統對數據進行采集。 冷庫是發展冷藏業的基礎設施，也是在低溫條件下貯藏貨物的建筑群。食品保鮮主要以食品冷藏鏈為主，將易腐畜禽、水產、果蔬、速凍食品通過預冷、加工、貯存和冷藏運輸，有效地保持食品的外觀、色澤、營養成分及風味物質，達到食品保質保鮮，延長食品保存期的目的，起到調劑淡、旺季市場的需求并減少生產與銷售過程中經濟損耗的作用。在這些實際應用中，溫度是冷庫的一個很重要的指標，因此，本文設計了一種基于LabVIEW的單片機溫度自動測試系統，并對其系統的組成、實現給出了詳細描述。 2 系統的組成結構及工作原理 本系統的數據采集系統由溫度傳感器和AT89C51單片機以及MAX232組成。由單片機組成的小系統對溫度信號進行采集、調理和轉換，然后通過RS 232串口通訊將數據送給計算機，在LabVIEW開發平臺下，對數據進行各種處理、分析，并對信號進行存儲、顯示和打印，最后由PC機顯示實時測量的冷庫的8個冷凍室的溫度，從而實現了一種在Lab-VIEW環境下的單片機溫度自動測試系統。 2.1 硬件電路設計 系統的硬件電路如圖1所示，采用AT89C51作為主芯片，溫度傳感器選用由美國AD公司生產的集成電路溫度傳感器AD590，該溫度傳感器具有體積小、測溫精度高、穩定性好、反應速度快、線性度好、能進行遠距離傳送和價格低廉等優點。這種溫度傳感器特別容易和微電腦配合，組成自動測溫系統。放大電路選用AD627，將被測溫度轉換并放大到0～5 V范圍，然后送到A／D轉換器的輸入端。由于溫度的變化比較緩慢，因此在系統中可以不用采樣／保持器。模數轉換電路選用內部帶有鎖存器和8路模擬開關的ADC0809，他的分辨率為1／256，完全能滿足分辨率為±1℃的要求。 啟動ADC0809的工作過程是：先送通道號地址到ADDA，ADDB，ADDC，由ALE信號鎖存通道號地址，后讓START有效，啟動A／D轉換，即執行一條“MOVX@DPTR，A”指令產生WR信號，使ALE，START有效，鎖存通道號并啟動A／D轉換。A／D轉換完畢，EOC端發出一正脈沖，申請中斷。在中斷服務程序中，“MOVX A，@DPTR”產生RD信號，使OE端有效，打開輸出鎖存器三態門，使用“MOVX A，@DPTR“指令就可將8位數據讀人到CPU中。 2.2 軟件設計 系統軟件設計主要包括主程序、中斷服務子程序等。軟件流程圖如圖2所示。 主程序的功能：負責整個系統的管理工作，如對89C51外部中斷方式進行設置，建立數據指針，置通道初值，啟動A／D轉換和上位機進行通訊等。 中斷服務程序的功能：讀取A／D轉換后的數據，更改通道號及數據存儲器地址指針并判斷8個通道是否采集完畢，未完則繼續啟動下一個通道；若8個通道已轉換完畢，則重新設置通道號初值，再次啟動IN0通道。 3 LabVIEW下的串行通訊設計 3.1 VISA介紹 由于使用計算機控制的儀器逐步增多，出現了許多I／O控制軟件，一些是用戶自己開發的，一些是硬件接口廠家為其開發的硬件接口設備設計的，但他們都不具有通用性，這就給用戶帶來了許多麻煩，VISA(Virtual Instru-ment Software Architecture，虛擬儀器軟件體系結構)這種通用的儀器驅動軟件結構就是為解決這些問題而產生的。作為通用I／O標準，VISA具有與儀器硬件接口和具體計算機無關的特性，即VISA是面向器件功能，而不是面向接口總線的。使用他控制VXI，GPIB，RS 232等儀器時，不必考慮接口總線類型。針對計算機標準的串行口，Lab-VIEW提供了串行端口子模板。串行端口子模板中還包含許多的子模板(也稱子VI)，其中主要包括以下6個子VI： (1)VISA Configure Setial Port：VI串行口初始化子VI； (2)VISA Write：VI向串行口緩沖區寫入數據的子VI； (3)VISA Read：VI從串行口設備中讀取數據的子VI； (4)VISA Close：VI關閉串行口的子VI； (5)VISA Bytes at Serial Port：VI返回指定串行口中輸入緩沖區內的字節數子VI； (6)VISA Serial Break：VI串行口中斷子VI。 LabVIEW是基于圖形化的程序設計語言，程序的核心代碼是類似于流程圖的方框圖和線條的連接。每個方框圖代表一個功能模塊即子VI，程序執行的過程是條件滿足方式，當一個功能模塊的所有輸入都齊備后，此功能模塊產生輸出，傳送給下一個模塊。程序的動態流程可以通過點亮Block Diagram工具欄上的Highlight Execution小燈泡看到。 3.2 串行通訊程序設計 首先是對串口的初始化設置：波特率為默認值9 600，8位數據位，1位停止位，無校驗位，串口號為1。當系統開啟時，通過VISA Write.vi向單片機發送“發送請求命令1”由于LabVIEW的串行通信子VI只允許對字符串的讀寫，因此在數據處理時，必須進行字符串與數字之間的正確轉換，在這里我們通過調用一個“組串”子VI來實現此轉換。在收到上位機的發送請求命令后，單片機則回應應答信號3，上位機通過VISA Read.vi節點讀取單片機的應答信號，并且判斷是否收到3來控制順序結構中的While循環。若上位機沒收到單片機的應答信號則重發“發送請求命令”，若收到應答信號則執行順序結構的第二步。在順序結構第二步中，我們將通過VISA Read.vi讀取數據，用實時趨勢圖控件Waveform Chart顯示。圖3給出了上位機對PIC單片機進行讀操作的框圖程序。 4 前面板設計 LabVIEW中的前面板就是圖形化用戶界面，用于設置輸入數值和觀察輸出量。本系統的前面板中設置波特率、串口號、數據位和停止位為控件，用實時趨勢圖控件Waveform Chart來顯示下位機實時采集到的數據。如圖4所示，給出本系統的前面板設計。 5 結 語 在實際開發中，LabVIEW表現了很好的靈活性。尤其是利用其提供的外部接口，結合以單片機為核心組成的小系統，可以很方便地完成數據采集及處理等功能，具有很強的工程實用性，可廣泛應用于測試控制領域。 |
