【正文】 件 該控件的功能是將寫入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入 VISA 資源名稱指定的設(shè)備或者接口。 圖 VISA清空 I/O緩沖區(qū)控件 屏蔽指明要刷新的緩沖區(qū)。該控件的作用是清空由屏蔽指定的 I/O 緩沖區(qū)。 I/O接口軟件存在于儀器和儀器沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 19 驅(qū)動(dòng)程序之間，完成對(duì)儀器內(nèi)部寄存器進(jìn)行直接存儲(chǔ)數(shù)據(jù)操作，并且為儀器與儀器驅(qū)動(dòng)程序提供信息傳遞的底層軟件。 圖 上位機(jī)的流程圖 這是最基本的流程圖，也是最重要的一步。輸入控件是指旋鈕、按鈕、轉(zhuǎn)盤等輸入裝置。 上位機(jī)采用的是 LabVIEW2021 進(jìn)行設(shè)計(jì)，圖 所示為溫度檢測(cè)界 面，即上位機(jī)程序的前面板。 操作框，可以進(jìn)行端口選擇，設(shè)置報(bào)警溫度的上限和下限值，可以停止程序運(yùn)行。 溫度報(bào)警指示燈，當(dāng)溫度大于上限設(shè)定值時(shí)，溫度過(guò)高燈變紅；當(dāng)溫度小于下限設(shè)定值時(shí)，溫度過(guò)低燈變紅；當(dāng)溫度處于上限制和下限值之間時(shí)，表明溫度正常，兩沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 21 個(gè)指示燈均為綠色。前面板上的對(duì)象在程序框圖中顯示為接線端。 時(shí)間顯示部分，用于在前面板顯示當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間。 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 創(chuàng)建表格控件，將得到的溫度數(shù)值和系統(tǒng)時(shí)間在該控件內(nèi)進(jìn)行整合，然后按照指定格式顯示表格。該系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：裝有 LabVIEW 軟件的計(jì)算機(jī)， MPC89E52 單片機(jī)，電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232，溫度傳感器 DS18B20。 圖 MPC89E52AE單片機(jī)引腳圖 MPC89E52AE單片機(jī)的主要特點(diǎn) 該型號(hào)單片機(jī)的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。 ISP 為空間最大可為 4K，與應(yīng)用程序空間共享。 三個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器， Timer2 是一個(gè)向上 /向下計(jì)數(shù)器，可編程時(shí)鐘輸出在 口上。 1 15 位看門狗， 8 位預(yù)分頻。 1 4 組 8 位雙向 I/O 口；對(duì)于 PLCC44 和 PQFP44 封 裝還有一組 4 位雙向 I/O 口 (P4)。 1能耗控制； IDLE 模式和掉電模式；掉電模式能被 。 一組增強(qiáng)型 UART，提供幀錯(cuò)誤檢測(cè)和硬件地址識(shí)別。 內(nèi)嵌外部尋址 RAM(XDATA)： 256Byte。 最大工作頻率位 24MHz。 單片機(jī)的 使用 MPC89E52AE單片機(jī) 應(yīng)用 本系統(tǒng)所用的是笙泉公司生產(chǎn)的 MPC89E52AE 單片機(jī)，它是一個(gè)低功耗，高性能8 位單片微型計(jì)算機(jī)，片內(nèi)含最大 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫20210 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的MPC89E52AE 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。 本章小結(jié) 本章詳細(xì)的介紹了 NIVISA 的功能和 LabVIEW 的程序編寫，并且詳細(xì) NIVISA 的配置、 LabVIEW 程序中幾口功能實(shí)現(xiàn)的各個(gè)控件、 LabVIEW 程序的前面板和程序框圖的各個(gè)部分的功能和作用。 將 VISA 讀取的字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)字，從 VISA 緩沖區(qū)中讀取的是字符串，在這部分中分別從偏移量（第一個(gè)字節(jié)、第二個(gè)字節(jié)、第三個(gè)字節(jié)）位置截取三個(gè)子字符串（ ASCⅡ 碼），將子字符串送入轉(zhuǎn)換子 VI 中分別得到三個(gè)十六進(jìn)制數(shù)字，再通過(guò)字符串整合控件，將三個(gè)十六進(jìn)制數(shù)字整合成一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)值。 圖 溫度檢測(cè)系統(tǒng)程序框圖 下面介紹一下程序框圖中各個(gè)重要位置的作用， VSIA 控件部分在第三章第二節(jié)已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的敘述，此處不再累述。 LabVIEW的程序框圖和各個(gè)部分的功能 前面板創(chuàng)建完畢后，便可使用圖形化的函數(shù)添加源代碼來(lái)控制前面板上的對(duì)象。 時(shí)間顯示框，顯示當(dāng)前的實(shí)時(shí)時(shí)間。 圖 溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前面板 前面板各個(gè)部分的具體功能介紹如下： 溫度記錄表和溫度實(shí)時(shí)顯示框，用于記錄溫度，必要時(shí)可以生成 Excel 表格永久保存。輸入控件模擬儀器的輸入裝置，為 VI 的程序框圖提供數(shù)據(jù)。 圖 子 VI前面板和程序框圖 LabVIEW的前面板和各個(gè)部分的功能 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 前面板由輸入控件和顯示控件組成。 由于全部默任串口的設(shè)置 (9600bps 8 位數(shù)據(jù) ,1 位停止 ,1 位起始 ,無(wú)握手信號(hào) ) ,下位機(jī)采集程序遵守上述協(xié)議 ,直接用讀圖標(biāo)讀串口的數(shù)據(jù)。 圖 VISA關(guān)閉控件 該控件的作用是關(guān)閉 VISA 資源名稱指定的設(shè)備會(huì)話句柄或事件對(duì)象，完成一次數(shù)據(jù)采集過(guò)程。邏輯 OR，也稱為 OR 或加，用于合并值。 圖 VISA讀取控件 該控件的功能是從 VISA 資源名稱指定的設(shè)備或者借口中讀取指定數(shù)量的字節(jié)，并且使數(shù)據(jù)返回至讀取緩沖區(qū)。 圖 VISA配置串口控件 通過(guò) VISA 資源名稱指定插入的 USB 設(shè)備，進(jìn)而對(duì)該 USB 設(shè)備的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化，時(shí)該設(shè)備做好接受上位機(jī) LabVIEW 發(fā)送的指令。 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 17 ViRead， 從 VISA resource name 指定的設(shè)備讀出數(shù)據(jù)。 配置 NIVISA 的過(guò)程 使用 Driver Development wizard(驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)向?qū)?)創(chuàng)建 INF 文檔 ； 安裝 INF 文檔 ,并安裝使用 INF 文檔的 USB 設(shè)備 ； 使用 NIVISA Interactive Control(NIVISA 互動(dòng)控制工具 )對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試 ,以證實(shí)USB 設(shè)備已正確安裝 ， 并獲得 USB 設(shè)備的各屬性值。每個(gè) USB 設(shè)備都有各自的指令集。它不受平臺(tái)、總線和環(huán)境的限制。它比較特殊是雙向通信，并且把 0號(hào)端點(diǎn)所形成的數(shù)據(jù)流管道成為缺省管道。端點(diǎn)是USB 設(shè)備中的實(shí)際物理單元，其一般由 USB 接口芯片來(lái)提供。 USB設(shè)備 要為 USB 設(shè)備寫驅(qū)動(dòng)程序就必須知道 USB 設(shè)備的架構(gòu)。 USB 總線接口： USB 總線接口包括主控制器和根集線器兩部分。它是最上層的軟件，只能看到像 USB設(shè)備發(fā)送的原始數(shù)據(jù)和從 USB 設(shè)備接收的最終數(shù)據(jù) ]6[ 。 USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)和 USB 系統(tǒng)軟件進(jìn)行接口。 圖 USB系統(tǒng)的分層 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 15 USB主機(jī) 在 USB 系統(tǒng)中只允許有一個(gè)主機(jī)，分為三個(gè)不同的功能模塊 :客戶軟件、系統(tǒng)軟件、USB 總線接口 。雖然調(diào)試 USB 驅(qū)動(dòng)程序 比較復(fù)雜，但通過(guò)應(yīng)用集成度較高的專用芯片，可以大大簡(jiǎn)化程序的開發(fā)工作。 USB 支持熱插拔和即用，所有 USB 設(shè)備均可隨時(shí)接入和拔離系統(tǒng)， USB 主機(jī)能夠動(dòng)態(tài)地識(shí)別設(shè)備的狀態(tài)，并自動(dòng)為的設(shè)備分配地址和配置參數(shù)。 USB 是通用串行總線 (Universal Serial Bus)的縮寫，是一種新的計(jì)算機(jī)串行總線。 PXI 是 PCI 在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展，它將 PCI 總線技術(shù)發(fā)展成適合于試驗(yàn)、測(cè)量與數(shù)據(jù)采集場(chǎng)合應(yīng)用的機(jī)械、電氣和軟 件規(guī)范，從而形成了新的虛擬儀器體系結(jié)構(gòu)。從根本上講， VXI 就是把 GPIB測(cè)量技術(shù)與插 入式 DAQ 板及現(xiàn)代計(jì)算機(jī)等最佳技術(shù)結(jié)合在一起。數(shù)據(jù)傳輸速率一般為 250500Kbps，最高可達(dá) 1Mbps，傳輸距離不能大于 20m。而且編程簡(jiǎn)單，幾乎所有的開發(fā)軟件都對(duì)其提供了良好的支持。在系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)中，軟件的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，也占大部分工作量。首先闡述了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)原則，即從整體到部分的設(shè)計(jì)思想，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要重點(diǎn)綜合考慮系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性、可靠性、可擴(kuò)展性及易操作性等性能指標(biāo)，再根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況提出本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。其中下位機(jī)部分主要完成溫度信號(hào)的采集以及溫度數(shù)據(jù)的輸出 。 測(cè)試結(jié)果的數(shù)據(jù)保存：用戶可以將采集到的數(shù)據(jù)的一部分或者全部保存在 Excel 表格中，方便查詢和打印。 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 11 3 總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 本論文針對(duì)傳統(tǒng)檢測(cè)儀表功能由儀器廠商定義，與其它儀器設(shè)備的連接十分有限，圖形界面小，人工讀取數(shù)據(jù)信息量小，數(shù)據(jù)無(wú)法編輯、存儲(chǔ)，系統(tǒng)封閉、功能固定、可擴(kuò)展性差，技術(shù)更新慢，開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用較高的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于 LabVIEW 的溫度檢測(cè)系統(tǒng)。 應(yīng)用于測(cè)控系統(tǒng) :LabVIEW有著強(qiáng)大的功能和廣闊的應(yīng)用前景，但就目前國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀來(lái)看，大多數(shù)的用戶還是把 LabVIEW作為虛擬儀器，僅僅利用它來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、分析和顯示，忽略了 LabVIEW強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集和控制功能，特別是基于 PC機(jī)的實(shí)時(shí)控制，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。在 LabVIEW平臺(tái)下，可以實(shí)現(xiàn)多通道的高速測(cè)量和控制。 LabVIEW的應(yīng)用大致可分為以下幾個(gè)主要方面 ]3[ ： 應(yīng)用于生產(chǎn)檢測(cè) : LabVIEW己經(jīng)成為用于測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)工具。圖形化程序設(shè)計(jì)編程簡(jiǎn)單、直觀、開發(fā)效率高。這些節(jié)點(diǎn)包括了簡(jiǎn)單的算術(shù)功能，高級(jí)數(shù)據(jù)采集和分析以及用來(lái)存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)的文件輸入輸出功能和網(wǎng)絡(luò)功能。在 VI的前面板中，輸入控件 (Controls)模擬了儀器的輸入裝置并把數(shù)據(jù)提供給 VI的程序圖 :而顯示控件(Indicators)則模擬了儀器的輸出裝置并顯示由程序圖獲得或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。從而，我們可以通過(guò)相互連接功沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 9 能節(jié)點(diǎn)快速地開發(fā)應(yīng)用程序，甚至還可以有多個(gè)數(shù)據(jù)通道同步運(yùn)行。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言中的順序執(zhí)行結(jié)構(gòu)在 LabVIEW中被并行機(jī)制所代替 ： 從本質(zhì)上講，它是一種圖形控制流結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流模式。因?yàn)槊總€(gè)子 VI可以單獨(dú)執(zhí)行，所以很容易調(diào)試。G語(yǔ)言編寫的程序稱為虛擬儀器 VI(Virtual Instrument)，因?yàn)樗慕缑婧凸δ芘c真實(shí)儀器十分相像，在 LabVIEW環(huán)境下開發(fā)的應(yīng)用程序都以 VI為后綴的，以表示虛擬儀器的含義。 LabVIEW的功能十分強(qiáng)大。它可以把復(fù)雜、繁瑣、費(fèi)時(shí)的文本語(yǔ)言編程簡(jiǎn)化成用菜單或圖標(biāo)提示的方法選擇功能 （ 圖形 ） ，用線條將各種功能 （ 圖形 ） 連接起來(lái)的簡(jiǎn)單圖形編程方式，為沒有編程經(jīng)驗(yàn)的用戶進(jìn)行編程、調(diào)試提供了簡(jiǎn)單方便、完整的環(huán)境和工具，尤其適合于從事科研、開發(fā)的科學(xué)家和工程技術(shù)人員使用。目前，虛擬儀器的應(yīng)用軟件開發(fā)環(huán)境主要有兩種 :一種是基于文本語(yǔ)言式的軟件開發(fā)環(huán)境，主要有Labwindows/CVI、 Visual C++、 Visual、 Basic、 Delphi等 。 VISA(Virtual Instrumentation Software Architecture)庫(kù)， VISA庫(kù)實(shí)質(zhì)是標(biāo)準(zhǔn)的 I/O函數(shù)庫(kù)及相關(guān)規(guī)范的總稱，它存在于儀器 (即 I/O接口設(shè)備 )與儀器驅(qū)動(dòng)程序之間，是一個(gè)為儀器與儀器驅(qū)動(dòng)提供信息傳遞的底層 軟件，是實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的、開放的虛擬儀器系統(tǒng)的基礎(chǔ)與核心。使原來(lái)需要硬件實(shí)現(xiàn)的功能軟件化，以便最大限度的降低系統(tǒng)成本，增強(qiáng)系統(tǒng)功能及靈活性。上述的幾種方案中， GPIB、 VXI、 PXI方案主要適合構(gòu)成大型高精度測(cè)試系統(tǒng) 。 VXI控制器包括嵌 入式工作站控制器、外置工作站控制器和嵌入式 PC控制，可根據(jù)測(cè)試功能的要求來(lái)選用。 基于通用接口總線 GPIB(General Purpose Interface Bus)接口的虛擬儀器，它是以GPIB接口儀器、 GPIB接口卡以及 PC機(jī)為儀器硬件平 臺(tái)， GPIB儀器具有獨(dú)立的儀器操作界面，能夠脫離計(jì)算機(jī)使用，也可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn) GPIB電纜連接計(jì)算機(jī)實(shí)施程序控制。虛擬儀器通常是有計(jì)算機(jī)、硬件接口電路和軟件這三部分構(gòu)成。系統(tǒng)組建時(shí)間縮短，功能易于擴(kuò)展，軟硬件生產(chǎn)、維護(hù)和開發(fā)的費(fèi)用降低。 虛擬儀器硬件和軟件都制定了開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且采用了模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)具有良好的開放性和擴(kuò)展性。 虛擬儀器的功能可由用戶定義，虛擬儀器的功能可在用戶機(jī)上產(chǎn)生，從而使得儀器不再完全由硬件決定，徹底打破了傳統(tǒng)儀器一經(jīng)設(shè)計(jì)、制造完成后，其功能不可改變的單一性、封閉性。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器的主要特點(diǎn)可以概括為以下幾個(gè)方： 強(qiáng)調(diào) “ 軟件就是儀器 ” 的新概念，取代傳統(tǒng)儀器 “ 硬件為主體 ” 的概念。用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)各種各樣的信號(hào)分析、處理及存儲(chǔ)，完成多種多樣的測(cè)試功能 。從而使電子測(cè)量?jī)x器和自動(dòng)控制領(lǐng)域發(fā)生了一場(chǎng)巨大的變革。 介紹智能溫度測(cè)控系統(tǒng)硬件組成，電烤箱的功率調(diào)節(jié)