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基于LabVIEW串口通信的数据采集串口收录系统设计

发布时间:2020-07-10 发布时间:
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可视化编程软件LabVIEW不仅能很轻松地将各种软硬件连接起来,还提供了强大的后续数据处理能力。与传统仪器相比,虚拟仪器提高了仪器资源的可再用性和可移植性,只需在原有基础上作相应改动即可增强它的功能,无需更换硬件设备[1]。基于此,本文在研究LabVIEW的基础上,开发了基于LabVIEW的串口收录系统,以单片机为核心的硬件部分作为前端数据采集系统,可实现200 kHz的采样速率、16 bit的分辨率,具有采样率高、应用性强等优点。该收录系统将采集数据以曲线方式显示在上位机上,以二进制.dat格式记录,并且可回放记录的数据,这是该系统的创新点。

1 系统总体方案

系统总体方案框图如图1所示,主要由前端数据采集和上位机波形显示记录两大部分组成。前端数据采集部分以单片机AT89C52为核心,8 KB内部ROM空间,硬件部分采集到的数据通过串口通信传送给上位机,收录系统实时显示、记录、回放接收的数据。


2 硬件部分的设计

2.1 数据采集部分

该部分采用美信公司的MAX306芯片和ADI公司的AD976芯片。MAX306内部提供16个信号通道,可在程序编程中指定某通道,通道选择端由单片机P1口低4位控制,信号经过某通道后送入A/D;AD976采样率为200 kHz/s、分辨率为16 bit,采集信号范围为-10 V~+10 V,精度为(1/216)×VREF=(1/216)×20=0.305 mV。A/D数据传送端和单片机P0口相连,A/D控制端和P1口高4位相连。

2.2 串口通信部分

上位机和下位机通过RS-232串口进行数据接收和发送,传输介质为二芯屏蔽电缆,简单易用。下位机采用TTL电平,串口采用RS-232电平,因此串口通信需经过电平转换,电路采用MAX232电平转换芯片,串口采用母头接法。通信前先进行初始化,包括串口工作方式、通信波特率设定等,这在下位机软件中实现。

3 软件部分的设计

3.1下位机软件部分

下位机软件部分采用C51语言编写,这是专门为51系列单片机设计的高效率C语言编译器,符合ANSI标准,程序代码运行效率高,比汇编语言更简单易用[2]。

下位机软件程序流程图如图2所示。BUSY为转换结束状态标志位,BUSY=1表示转换完成可以读取,否则,继续转换。将读取结果送给AT89C52处理,转换为十进制后传送给液晶和上位机,喂狗部分防止程序跑飞。软件实现定点叠加平均数据处理、看门狗定时复位和冗余避错功能,将连续采集的3次数据求平均值,使得采集结果更准确。

其中十进制的转换是关键,转化公式是:
实际模拟量=(1/216)×VREF×ValueP0。
其中,VREF为A/D参考电压20 V,ValueP0为A/D转换后的二进制结果。

3.2 上位机软件部分

上位机软件部分采用LabVIEW语言编写,程序中用到VISA资源包。VISA是虚拟仪器软件构架的缩写,是仪器编程的标准I/O API,可控制GPIB、串口、USB、以太网、PXI或VXI仪器,并根据使用仪器的类型调用相应的驱动程序,用户无需学习各种仪器的通信协议[3]。





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