【正文】 ，并且每一種儀器都需要人工親自完成，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)歷程。這些成熟的技術(shù)極大地為研發(fā)者節(jié)省時(shí)間，研發(fā)者就有更多的精力去想怎樣結(jié)合這些優(yōu)良的技術(shù)使得自己的產(chǎn)品更具有競(jìng)爭(zhēng)力。 虛擬儀器方案的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 虛擬儀器技術(shù)有了好的編譯環(huán)境、標(biāo)準(zhǔn)的接口和集成的軟硬件平臺(tái)這三個(gè)重要的組成部分部分，才能充分發(fā)揮它的高性能，方便擴(kuò)展、開發(fā)周期短以及集成度高這些優(yōu)勢(shì)。NI公司提供的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖形化編程軟件——LabVIEW，能簡(jiǎn)單快捷地與各種軟硬件進(jìn)行對(duì)接，并且能提供強(qiáng)大的后續(xù)數(shù)據(jù)處理能力，還有設(shè)置參數(shù)，保存數(shù)據(jù)的功能，同時(shí)顯示客戶需要的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)與測(cè)量?jī)x器的結(jié)合大概分為兩種方式：一種是將計(jì)算機(jī)嵌入到測(cè)量?jī)x器當(dāng)中，智能化儀器就是一種典型的表現(xiàn)，比如目前比較流行的嵌入式系統(tǒng)；另外一種方式就是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口技術(shù)將所需的測(cè)量設(shè)備跟計(jì)算機(jī)連接，在高效快速的計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)不同的功能。虛擬儀器是在計(jì)算機(jī)機(jī)的高性能硬件平臺(tái)上，由用戶自己設(shè)計(jì)并定義界面顯示和功能的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。最后使用KEIL5軟件編程和STCISP程序燒錄軟件。 課題實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容本設(shè)計(jì)基于LabVIEW虛擬儀器編寫串口上位機(jī)控制系統(tǒng)，同時(shí)編寫以單片機(jī)為核心的數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)，上位機(jī)可以控制單片機(jī)循環(huán)顯示的初始數(shù)值，下位機(jī)將顯示的數(shù)值實(shí)時(shí)發(fā)回上位機(jī)進(jìn)行顯示。并行通信可以以字節(jié)或多字節(jié)為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,因此他的傳輸速度非?？炜?但需用的通訊線多,成本較高,并且不適宜遠(yuǎn)距離傳輸通常應(yīng)用于計(jì)算機(jī)總線和PLC內(nèi)部總線之間的通信。 作為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)與儀器技術(shù)二者結(jié)合的一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，Labview傳統(tǒng)儀器在人們心中的印象，順應(yīng)了現(xiàn)代測(cè)控智能化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢(shì)。 A serial port munication。本畢設(shè)依據(jù)LabView虛擬儀器實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)之間的高速通訊,并根據(jù)LABVIEW中的VISA功能，將其應(yīng)用于單片機(jī)串口通信中，通過(guò)Labview發(fā)送循環(huán)計(jì)數(shù)的初值，單片機(jī)接收并顯示在數(shù)碼管上，從接收到的初值開始計(jì)數(shù)，同時(shí)單片機(jī)返回循環(huán)計(jì)數(shù)結(jié)果，最后在Labview面板內(nèi)容上動(dòng)態(tài)顯示循環(huán)計(jì)數(shù)值。虛擬儀器軟件LabVIEW的問(wèn)世，大大提高了開發(fā)效率，減編寫程序的難度，縮短了研發(fā)周期，從而減少研發(fā)成本，為我們實(shí)際項(xiàng)目研發(fā)提高了效率，帶來(lái)了巨大財(cái)富。 Digital tube display 目錄第1章 緒論 課題的背景和意義 6 課題實(shí)現(xiàn)內(nèi)容 7第2章 軟硬件介紹 虛擬儀器與LabVIEW 虛擬儀器的概述 8 虛擬儀器方案的組成 9 虛擬儀器方案的優(yōu)勢(shì) 9 虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器的區(qū)別 10 虛擬儀器的發(fā)展與現(xiàn)狀 11 虛擬儀器的應(yīng)用 11 LabVIEW簡(jiǎn)介 12 LabVIEW基本特點(diǎn) 13 STC89C51RC 單片機(jī)介紹 13 單片機(jī)編程環(huán)境KEIL和下載軟件STCISP介紹 16第三章總體設(shè)計(jì)方案 18 18 18 19 19第四章LabVIEW上位機(jī)介紹 上位機(jī)程序內(nèi)容 20 上位機(jī)框圖 20 上位機(jī)前面板框圖 20 上位機(jī)創(chuàng)建虛擬儀器過(guò)程 21 上位機(jī)程序流程圖 21 上位機(jī)Labview串口通訊的實(shí)現(xiàn) 22第五章單片機(jī)下位機(jī)設(shè)計(jì) 下位機(jī)流程圖 28 設(shè)計(jì)目的和實(shí)現(xiàn)方案 29 設(shè)計(jì)目的 29 實(shí)現(xiàn)方案 29 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 29 系統(tǒng)硬件電路 29 主控系統(tǒng) 30 復(fù)位電路 30 串口電路 31 震蕩電路 31 LEd電路 32 數(shù)碼管顯示電路 33 串行通信 34 串行通信的概念和特點(diǎn) 35 串行通信的分類 35 串行通信的工作模式 36 單片機(jī)內(nèi)部串口配置 38第六章系統(tǒng)整體調(diào)試 聯(lián)機(jī)調(diào)試 40致謝 42參考文獻(xiàn) 42附錄 43附錄1 原理圖 44附錄2 單片機(jī)才程序 45第一章 緒論 課題的背景和意義Labview是一種編譯軟件，和visual C++和KEIL累的的開發(fā)環(huán)境，他是由美國(guó)國(guó)家儀器（NI）公司研制開發(fā)的，但是它與其他高低端計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的明顯不同是：Labview使用圖形化語(yǔ)言編輯程序框圖，其以框圖的形式通俗易懂和中國(guó)的象形文字有異曲同工之妙，用戶只需要通過(guò)前面板即可操縱程序；其他語(yǔ)言如C語(yǔ)言、C++、C、VB等語(yǔ)言都學(xué)起來(lái)要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，并且不容易讀懂。目前，Labview技術(shù)在工業(yè)控制、自動(dòng)控制和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用前景。 本課題運(yùn)用STC單片機(jī)實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)建，用圖形化編輯軟件LabVIEW編寫上位機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)與PC機(jī)之間的相互通信，并且用人性話的操作界面進(jìn)行控制。上位機(jī)上可以設(shè)置通信波特率、數(shù)據(jù)位、停止位，同時(shí)設(shè)有打開串口按鈕、停止運(yùn)行按鈕、清空發(fā)送去按鈕、清空接收區(qū)按鈕；還有接收數(shù)據(jù)顯示文本框和發(fā)送數(shù)據(jù)顯示文本框，用戶通過(guò)設(shè)置串口通信參數(shù)和打開串口按鈕即可與下位機(jī)進(jìn)行串口通信，并將下位機(jī)發(fā)回的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示到PC機(jī)上，同時(shí)還可以控制循環(huán)的初始值。第二章軟硬件介紹 虛擬儀器與LabVIEW 虛擬儀器概述測(cè)量?jī)x器從發(fā)展到現(xiàn)在，總體上經(jīng)過(guò)四個(gè)階段，分別為模擬儀器、分立元件式儀器、數(shù)字化儀器和智能測(cè)量?jī)x器。虛擬儀器技術(shù)就是利用現(xiàn)有的高性能硬件模塊，并結(jié)合靈活高效的軟件來(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。而目前的虛擬儀器就是第二種方式。模塊化的I/O硬件：計(jì)算機(jī)與外部外設(shè)的通信方式主要通過(guò)對(duì)外通信接口(如RS232C，GPIB，1394等)、信號(hào)轉(zhuǎn)換功能(如A/D，D/A，I/O卡等)以及總線通信(如VXI，PXI)等來(lái)實(shí)現(xiàn)的，NI提供了全方位的軟硬件的解決方案。高性能 因?yàn)樘摂M儀器是在現(xiàn)代通用計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)之上產(chǎn)生的，所以它完美的繼承了計(jì)算機(jī)技術(shù)的高性能，高處理的優(yōu)點(diǎn)，比如運(yùn)算速度，文件管理，圖像處理，數(shù)據(jù)分析等很多優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)儀器望塵莫及的。系統(tǒng)的開放性強(qiáng)現(xiàn)在強(qiáng)大的云服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展使得我們可以足不出戶即可得知天下事，同樣虛擬儀器是在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，因此他也具有與其他設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測(cè)和管理的優(yōu)越性，并且基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，他可以和其他高檔外設(shè)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信，應(yīng)用領(lǐng)域明顯擴(kuò)大。 第一個(gè)歷程是利用用計(jì)算機(jī)的先進(jìn)功能功能來(lái)提高傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器的性能。這些新的標(biāo)準(zhǔn)就使得不同測(cè)量?jī)x器之間的通信阻礙減小。2 教育教學(xué)方面由于虛擬儀器的快速發(fā)展，目前已擴(kuò)展至各個(gè)領(lǐng)域，教育方面也不例外，引起簡(jiǎn)介的編程方式和高效率的研發(fā)過(guò)程使得教學(xué)部門也使用該軟件編寫教學(xué)管理系統(tǒng)，使得教學(xué)方法更加的靈活。 LabVIEW為研發(fā)者提供了一種快速設(shè)計(jì)自己的測(cè)試控制系統(tǒng)的方法，用圖形化編輯語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)，高效，快速準(zhǔn)確。LabVIEW也可以實(shí)現(xiàn)仿真調(diào)試，和C語(yǔ)言一樣能夠單步連續(xù)的執(zhí)行程序，進(jìn)行一步一步分析自己程序的可靠性。同時(shí)他還方便其他讀者閱讀程序，方便移植和理解。3 模塊化和層次分明：LabVIEW編寫的VI面板可作為用戶層程序來(lái)使用，我們還可以將VI制作為子VI共其他程序調(diào)用，因此模塊化程度很高。國(guó)內(nèi)盛行的51單片機(jī)主要是宏晶公司推出的STC系列單片機(jī)，由于其價(jià)格便宜，能耗低，并且很穩(wěn)定，國(guó)內(nèi)很多地方都還在使用旗下的51單片機(jī)。12系列是增強(qiáng)型功能的1T單片機(jī)，具有A|D轉(zhuǎn)換功能。 51芯片引腳分布51單片機(jī)分為貼片式和直插式，貼片體積小便于集成，直插式體積大但是方便焊接。內(nèi)部有111條指令，大部分為單字節(jié)指令2個(gè)可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)（52有6個(gè)）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為64kB邏輯操作位尋址功能I/O口：輸入輸出口，可讀可寫。 單片機(jī)編程環(huán)境KEIL和下載軟件STCISP介紹Keil是ARM公司發(fā)布的，它包含編譯器、調(diào)試工具實(shí)現(xiàn)了與單片機(jī)編程的完美工具。通過(guò)這個(gè)上位機(jī)界面能夠控制單片機(jī)循環(huán)計(jì)數(shù)的初值，并且接收單片機(jī)返回的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)值顯示在上位機(jī)上。技術(shù)成熟，資料多，上手容易，性價(jià)比是它的優(yōu)勢(shì)。方案一： Visual 2013用FMC語(yǔ)言編寫windows窗體控件，里面也有串口控件，需要學(xué)習(xí)C++語(yǔ)言。由于其編程方便，開發(fā)周期短，語(yǔ)言容易學(xué)習(xí)。方案三： 用數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管編寫程序簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，資料齊全，電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，只能顯示數(shù)字。通過(guò)WRITE VISA發(fā)送串口信息，通過(guò)READ VISA讀取串口信息，并顯示出來(lái)。 VISA子VI如下圖 子VI前面板通過(guò)前面板就可以設(shè)置波特率為9600，數(shù)據(jù)位為8位，無(wú)奇偶校驗(yàn)，1個(gè)停止位。（1）添加一個(gè)字符串輸入控件：點(diǎn)擊控件express字符串輸入控件，雙擊將其添加到前面板上，并將標(biāo)簽改為“發(fā)送循環(huán)數(shù)據(jù)（十六進(jìn)制）”，將鼠標(biāo)移動(dòng)到該控件上并點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“十六進(jìn)制顯示”。（6）添加一個(gè)清空接收區(qū)按鈕控件：控件express按鈕與開關(guān)ok按鈕，將標(biāo)題改為“清空接收區(qū)”。（3）添加一個(gè)While循環(huán)結(jié)構(gòu)：編程結(jié)構(gòu)While循環(huán)。（7）寫入串口函數(shù)：編程儀器I/O串口（Serial）VISA寫入。同樣在1和4中添加ASRL2：：INSTR和ASRL3：：INSTR一直到ASRL5：：INSTR（11）添加一個(gè)波特率選擇組合框，在前面板添加一個(gè)字符串組合框：新式字符串組合切換到框圖面板修改標(biāo)簽為波特率。并點(diǎn)擊創(chuàng)建常量F就是一直在里面循環(huán)，我們的退出是用關(guān)閉程序的STOP。（17）將VISA串口字節(jié)數(shù)函數(shù)的輸出端口VISA資源名稱與VISA讀取函數(shù)的輸入端口VISA資源名稱相連。在第二層內(nèi)添加一個(gè)定時(shí)器控件，并創(chuàng)建一個(gè)20的常量。（23）將第一個(gè)分支改變?yōu)椤巴Ｖ埂敝蹈淖?。點(diǎn)擊打開按鈕，指示燈亮表示正常。 N 退出中斷 數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示循環(huán)計(jì)數(shù)值 設(shè)計(jì)目的和實(shí)現(xiàn)方案 設(shè)計(jì)目的本課題主要設(shè)計(jì)單片機(jī)串口通信，以LABVIEW作為上位機(jī)，以串行通信為媒介實(shí)現(xiàn)嵌入式和電腦上之間進(jìn)行通信。 下位機(jī)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總硬件電路 在該論文設(shè)計(jì)的串口通信控制系統(tǒng)中，硬件電路有主控制電路、數(shù)碼管顯示電路、led顯示電路、電源指示電路、復(fù)位電路、始終電路、