【正文】 digital tube, starting from the received initial count, microcontroller return cycle count results at the same time, the content of the LabView panel on dynamic display cycle count. Virtual instrument software LabVIEW, greatly improves the development efficiency, reduce the difficulty of the program, shorten the development cycle, reducing development costs, for our practical project research and development efficiency, brought huge wealth. Keywords:Labview。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 題 目 : 南京大學(xué)金陵學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 作 者 : （三號楷體） 學(xué) 號： （三號楷體） 系 部 : 信息科學(xué)與工程 學(xué)院 專 業(yè) : （三號楷體） 題 目 : （三號楷體） （內(nèi)容過長可分兩行） 指導(dǎo)老 師 （姓名） （ 職稱 ） 提交日 期 （三號楷體） 摘 要 虛擬儀器是 一種利用計算機技術(shù)替代傳統(tǒng)儀器的 全新概念儀器，本質(zhì)就是 利用電腦優(yōu)越的 硬件顯示性能 替代傳統(tǒng)儀器 達不到的顯示效果 ， 用多種不同的方式 顯示和存儲采集的信號 ， 根據(jù)電腦先進的硬件處理設(shè)備來處理和分析采集回來的數(shù)據(jù) ， 從而實現(xiàn)不同調(diào)試功能 的PC 虛擬儀器系統(tǒng) 。 STC51 microcontroller。 它的人機交互界面實時一大特色，利用 圖形化界面， 在屏幕上顯示一起的操作界面 ， 只需要通過鼠標和鍵盤操控 ， 簡單方便 ，儀器 的各種參數(shù)選擇和控制方式都能通過人性化的界面來實現(xiàn) 。 現(xiàn)在比較 常用的數(shù)據(jù)通信 方式 有并行通信、串行通信兩種方式 : 串行通信 只能 以位為單位 進行數(shù)據(jù)傳輸 ,通信速度 比較慢 ,每個字節(jié)通常需要被拆分為很多比特位才能進行傳輸 ,但串行通信 在 傳輸過程只需要一根數(shù)據(jù)線就可以完成 數(shù)據(jù)流的發(fā)送 ,所以 成本較低 ,因此適用于 短距離通信或?qū)鬏斔俣纫蟛桓?通信場合 。本課題涵蓋了虛擬儀器技術(shù)、數(shù)字電路技術(shù)、串口通信技術(shù)、人機交互界面技術(shù)和一定程度上的平面設(shè)計技術(shù)， 這對進一步提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)、技術(shù)研究能力有著重要意義 。同時設(shè)計單片機最小控制系統(tǒng)，數(shù)碼管顯示系統(tǒng)電路，串口通訊電路，接收信息分析算法的設(shè)計。就在此刻虛擬儀器應(yīng)運而生。 計算機 跟測量 儀器的 緊密配合 是目前 測量 儀器發(fā)展的一 個重要方向。 圖 虛擬儀器方案 被 測對象 信號調(diào)理 虛擬儀器面板 數(shù)據(jù)采集卡 數(shù)據(jù)處理 虛擬儀器方案的組成 高效的軟件 ： 虛擬儀器技術(shù)中 核心的部分就是 軟件 。 不管使用者 是使用 PCI、 PXI、PCMCIA、 USB， NI 都有現(xiàn)成成熟的方案。 方便擴展 有了虛擬儀器，各種軟硬件工程師們就可以從畫 PCB，電路設(shè)計和軟件代碼的編寫中解放出來， 因為虛擬儀器的靈活性，用戶可以根據(jù)項目升級或功能變動二更新計算機系統(tǒng)或替換高效率的硬件模塊，這就極大地降低了成產(chǎn)成本和維護成本，大大的縮短了開發(fā)周期，加速產(chǎn)品的上市時間 。 虛擬儀器 PK 傳統(tǒng)儀器 虛擬儀器有軟件和硬件兩方面組成，軟件有圖形化界面編輯出虛擬操作平臺，功能可以隨以根據(jù)功能進行編寫，非常靈活，同時它還兼容各種設(shè)備驅(qū)動，也就是說兼容傳統(tǒng)儀器，使用面廣， 傳統(tǒng)儀器都是 按需 制的， 功能單一， 價格昂貴，兼容性 不太好具體空下表中看出 。 因為計算機的快速發(fā)展和一系列標準的通信接口 ， 使得電腦可以很隨意的與各種高精度的一起之間進行通信 ， 我們只需要把需要的測量儀器通過一定轉(zhuǎn)接技術(shù)與電腦連接上，工程師們就可以通過熟悉的電腦界面進行對測量儀器進行不間斷地監(jiān)控 。 第三 個歷程 虛擬儀 器生成了一種編程標準 ， 通信協(xié)議，總線通信，和硬件接口都有了統(tǒng)一的執(zhí)行標準 ， 因此工程師們九個以把精力放在程序的編寫和功能上面的擴展上就不需要考慮各種通信協(xié)議的問題，大大節(jié)約了研發(fā)時間 。 3 嵌入式系統(tǒng) 因為虛擬儀器中有很多通信接口就來自與嵌入式系統(tǒng)，我們可以通過虛擬儀 器編寫上位機監(jiān)控系統(tǒng)實時控制下位機的的狀態(tài)。 計算機快速的運算能力與專 一硬件的采集和傳輸能力結(jié)合在一起 ， 極大地縮小了研發(fā)時間和研發(fā)成本 。 另外 Labview 還有實時監(jiān)控程序運行的功能，可以設(shè)置斷點和檢測探頭來實時監(jiān)控程序。圖形化語言隨著虛擬儀器的告訴發(fā)展將來定會成為一種編程標準。 4 調(diào)試方便： 當(dāng) Labview 編好程序后，我們怎樣驗證自己程序的可行性呢，如果直接放到項目工程中進行測試肯定不現(xiàn)實，那么我們就可以一部一部讓程序執(zhí)行，通過觀察每一塊程序的結(jié)果來驗證 程序執(zhí)行有沒有問題 。 STC單片機 發(fā)展歷程從 STC89—— 90—— 10—— 11—— 12—— 15系列 ，分別各有特點 。因為其功能強大，價格低廉所以 是 市場上的 主流產(chǎn)品。上圖為直插式 40 引腳原理圖。 21 個專用寄存器 外部程序存儲器尋址空間為 64kB 提高研發(fā)人員的編程效率，該版本增加了很多常用的功能，切實的照顧到了編程人員的編程習(xí)慣。 圖 總體設(shè)計 系統(tǒng)硬件的選擇 核心 控制器選擇 方案一 ： ARM 一般用于高性能高進度場合，優(yōu)勢是能耗低，精度高。 LABVIEW上位機 STC89C51RC 數(shù)碼管顯示 CH340 USB 轉(zhuǎn)串口 方案三： STC89 系列單片機便宜功耗低，操作簡單，速度不太好，但是資料成熟， 上手容易。 方案三： 用 Labview 編寫上位機，可視化的編程環(huán)境，圖形化的編程語言，方便快捷并且容易簡單。 方案二： 利用諾基亞 5110LCD 液晶顯示屏模塊顯示。 第 四 章 LabVIEW 上位機設(shè)計 上位機 程序內(nèi)容 上位機上可以設(shè)置通信波特率、數(shù)據(jù)位、停止位，同時設(shè)有打開串口按鈕、停止運行按鈕、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，用戶通過設(shè)置串口通信參數(shù)和打開串口按鈕即可與下位機進行串口通信，并將下位機發(fā)回的數(shù)據(jù)實時顯示到 PC 機上，同時還可以控制循環(huán)的初始值。 發(fā)送數(shù)據(jù) 清空接收區(qū) 清空發(fā)送區(qū) 發(fā)送區(qū) 建立 VI 創(chuàng)建前面板 創(chuàng)建框圖程序 運行和調(diào)試程序 程序流程圖： 開始 打開串口 串口初始化 發(fā)送數(shù)據(jù) 清空緩存區(qū) 發(fā)送串口數(shù)據(jù) 發(fā)送數(shù)據(jù) 發(fā)送循環(huán)初值 清空發(fā)送緩存區(qū) 上位機 LabVIEW 串口通訊的實現(xiàn) 本上位機主要用到串口通信模塊， VISA 是本設(shè)計的重點所在，也是一個重要樞紐。 程序設(shè)計的步驟如下： 1．建立新 VI 程序 打開 Labview 應(yīng)用程序 ， 點擊新建按鈕，然后選擇 VI 從而創(chuàng)建一個新的 VI程序 。 （ 3） 添加一個串口資源檢測控件：控件 新式 I/OVISA 資源名稱； （ 4）添加一個確定按鈕控件：控件 express按鈕與開關(guān) ok 按鈕 ，將標題改為“ 打開串口 ”。 （ 8）添加一個停止按鈕控件：控件 express按鈕與開關(guān) ok 按鈕 ，將標題改為“ 發(fā)送字符 ”。 （ 1）添加一個 枚舉常量 ：編程 數(shù)值 枚舉常量 。 （ 5）關(guān)閉串口函數(shù)：編程 儀器 I/O串口（ Serial） VISA 關(guān)閉 。 （ 9）在端口號后面添加一個條件結(jié)構(gòu)，點擊條件結(jié)構(gòu)在下拉菜單，選擇在后面 添加分支，總共有 3 個分支 0、 4,。 （ 13） 分別在 0 1 2 分支中計入數(shù)字常量， 2400 9600 和 115200。 （ 15） 添加一個條件結(jié)構(gòu)，真和假兩個分支，？連接到錯誤代碼端子。 （ 19）在最外層的條件結(jié)構(gòu)也添加兩個條件結(jié)構(gòu)，一個為清空發(fā)送區(qū)另一個為清空接收區(qū)。 連接好的程序框圖如圖 所示。 圖 停止程序事件框圖 4． 調(diào)試 運行程序 當(dāng)編輯好程序框圖后及時點擊保存按鈕 。 根據(jù)電腦設(shè)備管理的 口選擇 口。 在發(fā)送循環(huán)數(shù)據(jù)框內(nèi)輸入 16 進制數(shù)， 單片機收到后會以此數(shù)值為初值進行循環(huán)計數(shù)，并將結(jié)果義字符串的形式返回給上位機。 用 LabView 編輯出的人性化的上位機界面，是縮短了了研發(fā)的時間，并使得不同設(shè)備的相互通信變得非常簡單。 圖 主控電路 復(fù)位 電路 單片機在發(fā)生異常時可以通過復(fù)位按鈕來恢復(fù)系統(tǒng)正常工作， 51 單片機的復(fù)位信號為高電平，因此可以通過外部電路實現(xiàn)自動復(fù)位、手動復(fù)位或看門狗復(fù)位 。 本電路的串口通信使用 USB 轉(zhuǎn)串口芯片 CH340 是一個 USB 總線的轉(zhuǎn)接芯片，該芯片支持 5V 電壓或 電壓，其電路圖如下圖 圖 串口電路 震蕩 電路 單片機 要想正常工作就必須 有一個時鐘電路，就像生命需要心臟跳動一樣， 80C51 內(nèi)部有高增益反響放大器，輸入輸出分別為 XTAL1,輸出引腳為 XTAL2， 從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器 。點亮二極管可分為共陽極或共陰極電路，我們的電路采用共陰極電路如下圖所示： 圖 LED 輸出電路 數(shù)碼管顯示原理其實就是點亮二極管來發(fā)光的，每個數(shù)碼管里面有 8 個小的發(fā)光二極管，最后還有一個公共端。串口通 訊 發(fā)送和接收到的每一個字符實際上都是一次一位的傳送的，每一位為 1 或者為 0。下面就根據(jù)這四種不同的分類注意說明。 圖 串行通信 2 異步通信 異步串行通信時發(fā)送方和接收方使 用不同的時鐘，為了使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)正確有效就必須是兩端的時鐘盡可能一致 。 圖 串行通信 3 并行 通信 用多條數(shù)據(jù)線同時傳送的通信方式成為并行通信，如下圖所示， 8 位數(shù)據(jù)的通信系統(tǒng)，一次就需要 8 跟數(shù)據(jù)線，還有其他的控制線，所以這種方式僅適合與短距離的數(shù)據(jù)傳輸。如下圖所示 特點傳輸線少，節(jié)約成本，傳輸距離相對較遠，但是比并行通信要復(fù)雜點。如圖 所示。 單片機內(nèi)部串口配置 51 單片機 內(nèi)部有一個全雙工的串行通信接口，有一個接收和發(fā)送緩存區(qū)— SBUF，可以讀也可以寫，接口有兩個分別為 和 ,。 工作于方式 0 時， SM2 必須為 0。在多機通信中同樣亦要傳輸這一位，并且它代表傳輸?shù)牡刂愤€是數(shù)據(jù)， TB8=0 為數(shù)據(jù)， TB8=1時為地址。 發(fā)送完成標志，當(dāng)一個字節(jié)發(fā)送完成后此標志位會自動置 可根據(jù)此標志位檢測發(fā)送是否完成，提高通信的準確性。系統(tǒng)復(fù)位默認 為 SMOD=0。 // TL1 = TH1 = 256 (FOSC/12/32/baud)。 //允許串口中斷 TI = 1。 首先缺點單片機內(nèi)部是否正常工作，我們編寫的 Led 閃爍指示可表明單片機已正常工作 ，但在調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn) Led 并未閃爍，后來發(fā)現(xiàn)原因為我的開發(fā)板上的 P0 口未加上拉電阻，因為單片機的 P0 口本身設(shè)計的時候沒有驅(qū)動能力需要接上拉才有驅(qū)動能力。 下位機調(diào)試通之后就開始調(diào)試上位機方面的程序，上位機的調(diào)試主要是調(diào)試器通信能力，一開始運行程序發(fā)現(xiàn)老是出現(xiàn)串口資源出錯，后來發(fā)現(xiàn)是因為我之前下載軟件 STCISP 燒錄軟件為關(guān)閉串口而造成的，當(dāng)吧該軟