【正文】 EW 可以使用串行通訊（ RS23 RS485 標準等），使用計算機內置的或外部的連接的串行口（如 USB 串行通信的適配器）。與 傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器設計日趨模塊化、標準化，設計工作量大大減小。另一種方式是將儀器裝入計算機。 虛擬儀器測試系統(tǒng)的組成 虛擬儀器是基于計算機的儀器。 (7)虛擬儀器在高性價比的條件下，降低系統(tǒng)開發(fā)和維護費用，縮短技術更新周期。 (4)儀器性能的改進和功能擴展只需更新相關軟件設計，不需購買新儀器。這樣，在每個分面板上就可以實現功能操作的單純化和面板布置的簡潔化，從而提高操作的正確性和便捷性。在中低檔測試領域，虛擬儀器可取代一部分獨 立儀器的工作，但完成復雜環(huán)境下的自動化測試是虛擬儀器的拿手好戲，是傳統(tǒng)的獨立儀器難以勝任的，甚至不可思議的工作。虛擬儀器技術十分符合國際上流行的“硬件軟件化”的發(fā)展趨勢， 因而常被稱作“軟件儀器” 。源代碼庫函數為用戶構造自己的虛擬儀器（ VI）系統(tǒng)提供了基本 的軟件模塊。虛擬儀器以通用計算機和配備標準數字接口的測量儀器（包括GPIB、 RS232 等傳統(tǒng)儀器以及新型的 VXI 模塊化儀器）為基礎，將儀器硬件連接到各種計算機平臺上，直接利用計算機豐富的軟硬件資源，將計算機硬件（處理器、存儲器、顯示器）和測量儀器（頻率計、示波器、信號源）等硬件資源與計算機軟件資源（包括數據的處理、控制、分析和表達、過程通訊以及圖形用戶界面）有機的結合起 來。所謂虛擬儀器是基于計算機的軟硬件測試平臺，它可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、頻譜分析儀等；可集成于自動控制、工業(yè)控制系統(tǒng)之中；可自由構建成專 有儀器系統(tǒng)。 RS232 的電氣特性 EIARS232 對電氣特性、邏輯電平和各種信號線功能都 作了規(guī)定。接收器典型的工作電平在 +3～ +12V 與 3～ 12V。 RS232 采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。因此在視頻界的應用，許多廠家都建立了一套高層通信協議，或公開或廠家獨家使用。 RS422 是一種單機發(fā)送、多機接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為 TIA/EIA422A標準。 圖 27（ b）下半部分為發(fā)送和接收部分， 1inT ， 2inT 可直接接 TTL/CMOS 電平的 MCS51型單片機的串行發(fā)送端 TXD； 1outR , 2outR 可直接接 TTL/CMOS 電平的 MCS51 型單片機的串行接受端 RXD； 1outT ， 2outT 可直接接 PC 機的 RS232 串口接受端 RXD； 1inR , 2inR 可直接接PC 機的 RS232 串口發(fā)送端 TXD。圖 27（ b）中上半部電容 1C 、 2C 、 3C 、 4C 及 V? ， V? 是電源變換部分。進行串行通信時要滿足一定的條件，如 PC 的串口是 RS232 電平的，而單片機的串口是 TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉換電路，這里用專用芯片 MAX232 進行轉換，用專用芯片更簡單可靠。因此，可用軟件檢測 EOC 的狀態(tài)，當出現高電平時（表示轉換已經結束了），就可以進行數據的傳送了。轉換需要時間，只有確認數據轉換已經完成后，才能進行傳送。 福州大學本 科生畢業(yè)設計（論文） 12 (3） 產生轉換的 CLOCK 時鐘 上圖中單片機接的是 12MHZ 的時鐘，經過單 片機的分頻后（ 12/6=2），輸出時是 2MHZ，然后通過 74LS74 的 D 觸發(fā)器 4 分頻之后，與 ADC0809 的 ALE 相接，就成了 500KHZ，滿足了 ADC0809 的時鐘需要，不超過 ADC0809 的最高時鐘頻率 640KHZ。 (2） 提供有效的 START 信號 上圖中 ADC0809 的 START 引腳是和 ALE 引腳接在一起的。 下圖是 ADC0809 與單片機的接口方法： X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427A T 8 9 C5 1A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y777 4 L S 1 3 82317 4 L S 0 25647 4 L S 0 22 1 M S B21A DD B24A DD A25A DD C23V RE F ( + )12V RE F ( )16I N31I N42I N53I N64I N75S T A RT62 58E O C7O UT P UT E NA B L E9CLO C K10V C C112 220G ND132 7142 6152 8 L S B172 4182 319I N228I N127I N026A L E22A DC 0 8 0 9127 4 L S 0 4D2Q5CL K3Q6S4R17 4 L S 7 41uF5 1 k3 0 p F3 0 p F1 2 M H z1k 圖 26 ADC0809 與單片機接法 設計 ADC0809 與單片機的接口時，主要解決一下幾個問題： (1)8路模擬信號通道選擇 A、 B、 C 分別接地，以提供的低 3 位地址，如使 ALE=1，并將三位地址寫入 ADC0809的通道地址鎖存器并譯碼，就實現了模擬通道的選擇。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復位，下降沿啟動 A/D轉換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉換正在進行。也可以單獨使用。此時，轉換結束信號 EOC呈低電平狀態(tài)。 轉換的啟動：進行轉換時，要由外部發(fā)出啟動信號。也是暫存，所以 A/D 轉換器一般不需要數據鎖存器了。 OE 為低電平時， D0～ D7 為高阻狀態(tài)， OE 為高電平時，允許轉換結果輸出。 ADC0809 使用＋ 5V單一電源供電。 ADC0809 的典型時鐘頻率為 640kHz，轉 換時間約為 100μs 。 EOC：轉換結束信號輸出端。該信號在上升沿處把 A、 B、 C 的狀態(tài)鎖存到內部的多路開關的地址鎖存器中，從而選通 8路模擬信號中的某一路。三態(tài)輸出， D7 是最高位， D0 是最低位 。典型時鐘頻率為 640kHz ② 引腳排列及各引腳的功能，引腳排列如圖 24 所示。 ADC0809 八 位逐次逼近式 A／ D 轉換器是一種單片 CMOS 器件，包括 8 位模擬轉換器、8 通道轉換開關和與微處理器兼容的控制邏輯。 (4)量化與編碼 模擬信號經采樣 保持電路后，得到了連續(xù)模擬信號的樣值脈沖，他們是連續(xù)模擬信號在給定時刻上的瞬時值，并不是數字信號。 基于 LabVIEW 的材料測試系統(tǒng)設計 —— 載荷測量 7 8位 A/D 轉換器，其精度為 ： 8 %2? ? () 輸入為 0～ 5V 時，分辨率為 ： 85 0 . 0 1 9 6 1 9 . 6 m v1122FsN Vv ? ? ??? () Fsv— A/D 轉換器的滿量程值 ； N — ADC 的二進制位數 量化誤差為 ： 8 5 0 . 0 0 9 8 9 . 8 m v( 1 ) 2 ( 1 ) 222FsNQVv? ? ? ?? ? ? ? () ADC0809 是 TI 公司生產的 8位逐次逼近式模數轉換器，包括一個 8位的逼近型的 ADC部 分，并提供一個 8通道的模擬多路開關和聯合尋址邏輯，為模擬通道的設計提供了很大的方便 [7]。 A/D 轉換器型號不同，轉換速度差別很大。 電源線是電磁干擾傳入設備和傳出設備主要途徑。因此不僅僅是將信號放大就可以了，還需要對放大的信號進行調理。 由于 A/D 轉換用到的是 ADC0809 的模數轉換，是 8 位的精度。 基于 LabVIEW 的材料測試系統(tǒng)設計 —— 載荷測量 5 AD620 儀表放大電路是由三個放大器所共同組成的，其中的電阻 R和 Rx需要在放大器的電阻適用范圍內（ 1 10 千歐）。信號調理需要涉及到多種其他的電路，如儀表放大器，可編程增益放大器，隔離放大器和信號調理器。 規(guī)格： 規(guī)格容量 100N— 20KN 規(guī)格輸出電壓 2mV/V177。 福州大學本 科生畢業(yè)設計（論文） 4 第 2 章 硬件設計 信號采集 載荷傳感器 LRK 原理：該傳感器主要是應用橋式應變片的原理，通過施加的載荷的大小，引起應變片的反應，從而輸出相應的電壓值，進而通過測量電壓并轉化為載荷，從而可測得所施加的力的大小 [2][3]。 傳感器測量 信號調理、放大 A/D 轉換系統(tǒng) 基于 LabVIEW 的材料測試系統(tǒng)設計 —— 載荷測量 3 單片機控制 串行發(fā)送 虛擬軟件 LabVIEW 分析 測試分析系統(tǒng)結構 難點與重點 （ 1) 微弱信號的處理：一般應變片傳感器輸出的信號都是比較微弱的，都需要先進行信號的放大，本設計中的載荷傳感器 LRK 所輸出的信號只有幾微伏，很容易被其他的噪聲或者是無用的信號干擾，從而不能準確的測量，嚴重的甚至不能測出真實的信號，所以，對于這類的微軟的信號可以采用高共模抑制比的儀 表放大器（可用一般的高精度的 AD620）來進行放大。 由于 RS232 在微機通信接口中廣泛采用，技術已相當成熟。數據存儲與管理要用存儲器把采集到的數據存儲起來，建立相應的數據庫，并進行管理和調用。數據通信是計算機廣泛應用的必然產物。 隨著 科學技術 的 快速 發(fā)展，數據采集勢必將得到越來越多的應用，為適應這一趨勢，作這方面的研究就顯得十分重要。而以單片機為核心的數據采集與處理系統(tǒng)雖然硬件成本較低 ,但開發(fā)過程較為復雜 ,編程工作量較大 ,周期長 ,效率低，如果將以單片機為核 心的小系統(tǒng)作為前端的數據采集系統(tǒng) ,通過 LabVIEW 提供的串口子 VI 將采集到的數據傳送到 PC 主系統(tǒng) ,在 LabVIEW 環(huán)境下對數據進行處理與分析 ,既充分利用了 LabVIEW 的強大功能 ,又降低了系統(tǒng)的開發(fā)成本 ,提高了效率 ,這不失為擴展LabVIEW 應用范圍的一個途徑。它是一種用圖標代碼來代替文本式編 程語言創(chuàng)建應用程序的開發(fā)工具。虛擬儀器的開發(fā)平臺是虛擬儀器的精髓、而 LabVIEW 以其直觀、簡便的編程方式。 本設計主要是在實驗室不斷地調試過程中得出需要的合理數據， 由于軟件控制方便，操作簡單，不占用空間，經過 一系列的測試與實驗，證明了該測試系統(tǒng)具有智能化、可靠性高、實時性強等優(yōu)點，可以勝任材料測試系統(tǒng) — 載荷測量的測試。基于 LabVIEW 的材料測試系統(tǒng)設計 —— 載荷測量 1 基于 LabVIEW 的材料測試系統(tǒng)設計 —— 載荷測量 摘要 LabVIEW是 NI公司開發(fā)的圖形化編程開發(fā)平臺 ,具備強大的實時數據處理功能與顯示功能 .但是由于 LabVIEW的數據采集卡價格非常昂貴，所以本設計以 LabVIEW為軟件設計的核心， 以模 /數轉換器 ADC0809和 單片機 AT89C51為 硬件設計的 核心 來設計這個材料測試測量系統(tǒng)的。在設計中是 利用 LabVIEW提供的串行通信功能將單片機系統(tǒng)與 PC 機結合 ,既充分利用了 LabVIEW的強大功能 ,又降低了系統(tǒng)開發(fā)成本 ,擴展了 LabVIEW的應用。使用 非常靈活方便 ?。 研究的背景和意義 LabVIEW 是美國國家儀器公司（ National Instrument ）開發(fā)的一種虛擬儀器平臺。但用 Lab