【正文】 在今后的學(xué)習(xí)生活中，我要更加努力、勤奮來(lái)報(bào)答他們對(duì)我的關(guān)心、支持和培養(yǎng) ! 感謝學(xué)校的圖書(shū)館。 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和遠(yuǎn)程測(cè)試的需要，驅(qū)動(dòng)虛擬儀器網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。計(jì)算機(jī)的通信口有很多個(gè)，我這里設(shè)置了兩個(gè)，也可以只有一個(gè)，只是當(dāng)另外一個(gè)不能使用時(shí)該換另一個(gè)而已。如圖所示： 福州大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 采 集 與 控 制插 入 式 數(shù) 據(jù) 采 集 板G P I B 儀 器V X I / P X I 儀 器R S 2 3 2 儀 器數(shù) 據(jù) 分 析 和 處 理數(shù) 字 信 號(hào) 處 理數(shù) 字 濾 波統(tǒng) 計(jì) 分 析數(shù) 值 分 析結(jié) 果 顯 示網(wǎng) 絡(luò) 通 信硬 盤(pán) 拷 貝 輸 出文 件 I / O圖 形 用 戶(hù) 接 口 圖 32 虛擬儀器的內(nèi)部功能的劃分 對(duì)于傳統(tǒng)儀器，這三個(gè)部分幾乎均由硬件完成；對(duì)于虛擬儀器，前一部分由硬件構(gòu)成，后兩部分主要由軟件實(shí)現(xiàn)。 (3)儀器的功能是由用戶(hù)根據(jù)需要用軟件來(lái)定義，不是事先由廠(chǎng)家定義的。虛擬儀器中應(yīng)用程序?qū)⒖蛇x硬件（如 GPIB，VXI， RS232， DAQ 板）和可重復(fù)用庫(kù)函數(shù)等軟件結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了儀器模塊間的通信、定時(shí)與觸發(fā)。當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線(xiàn) 上為 TTL，從開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線(xiàn)上電平從 TTL 電平到 RS232 電平再返回 TTL電平。電容 1C 、 2C 、 3C 、 4C 取同樣數(shù)值的電解電容，以提高抗干擾能力 。 5） A/D 轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量應(yīng)傳入到單片機(jī)中進(jìn)行處理。此地址經(jīng)譯碼器選通 8 路模擬信號(hào)之一到比較器。采樣所得的模擬信號(hào)也在同一芯片中保存。脈沖寬度應(yīng)不小于 100～ 200ns。 ADC0809 內(nèi)部功能與引腳介紹 分辨率和精度在第一 部分 中已作了相應(yīng)的計(jì)算和分析。電磁干擾對(duì)于檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是最為普遍和影響最嚴(yán)重的干擾 [5]。 1% 建議施加電壓 10V（ 100N— 200N 時(shí)為 5V） 非直線(xiàn)性 % 溫度補(bǔ)償范圍 10 70??℃ 重復(fù)性 % 放大器及其調(diào)理電路 在實(shí)際的單片機(jī)輸入通道中，傳感器的輸出信號(hào)時(shí)各種各樣的，由于 LRK 傳感器的輸出信號(hào)比較微弱，所以必須要進(jìn)行信號(hào)的調(diào)理和其他的輔助處理，才能滿(mǎn)足后面電路 (ADC)需要。數(shù)據(jù)輸出及顯示就是把數(shù)據(jù)以適當(dāng)?shù)男问竭M(jìn)行輸出和顯示。但用 LabVIEW 開(kāi)發(fā)的虛擬儀器通常都是建立在LabVIEW 支持的價(jià)格昂貴的數(shù)據(jù)采集硬件之上的?；?LabVIEW 的材料測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì) —— 載荷測(cè)量 1 基于 LabVIEW 的材料測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì) —— 載荷測(cè)量 摘要 LabVIEW是 NI公司開(kāi)發(fā)的圖形化編程開(kāi)發(fā)平臺(tái) ,具備強(qiáng)大的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理功能與顯示功能 .但是由于 LabVIEW的數(shù)據(jù)采集卡價(jià)格非常昂貴，所以本設(shè)計(jì)以 LabVIEW為軟件設(shè)計(jì)的核心， 以模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809和 單片機(jī) AT89C51為 硬件設(shè)計(jì)的 核心 來(lái)設(shè)計(jì)這個(gè)材料測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)的。而以單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)雖然硬件成本較低 ,但開(kāi)發(fā)過(guò)程較為復(fù)雜 ,編程工作量較大 ,周期長(zhǎng) ,效率低，如果將以單片機(jī)為核 心的小系統(tǒng)作為前端的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ,通過(guò) LabVIEW 提供的串口子 VI 將采集到的數(shù)據(jù)傳送到 PC 主系統(tǒng) ,在 LabVIEW 環(huán)境下對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析 ,既充分利用了 LabVIEW 的強(qiáng)大功能 ,又降低了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本 ,提高了效率 ,這不失為擴(kuò)展LabVIEW 應(yīng)用范圍的一個(gè)途徑。 由于 RS232 在微機(jī)通信接口中廣泛采用，技術(shù)已相當(dāng)成熟。信號(hào)調(diào)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(hào)調(diào)理器。 電源線(xiàn)是電磁干擾傳入設(shè)備和傳出設(shè)備主要途徑。 ADC0809 八 位逐次逼近式 A／ D 轉(zhuǎn)換器是一種單片 CMOS 器件，包括 8 位模擬轉(zhuǎn)換器、8 通道轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和與微處理器兼容的控制邏輯。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端。也是暫存，所以 A/D 轉(zhuǎn)換器一般不需要數(shù)據(jù)鎖存器了。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位，下降沿啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。轉(zhuǎn)換需要時(shí)間，只有確認(rèn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成后，才能進(jìn)行傳送。 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(jī)的串行發(fā)送端 TXD； 1outR , 2outR 可直接接 TTL/CMOS 電平的 MCS51 型單片機(jī)的串行接受端 RXD； 1outT ， 2outT 可直接接 PC 機(jī)的 RS232 串口接受端 RXD； 1inR , 2inR 可直接接PC 機(jī)的 RS232 串口發(fā)送端 TXD。接收器典型的工作電平在 +3～ +12V 與 3～ 12V。源代碼庫(kù)函數(shù)為用戶(hù)構(gòu)造自己的虛擬儀器（ VI）系統(tǒng)提供了基本 的軟件模塊。 (4)儀器性能的改進(jìn)和功能擴(kuò)展只需更新相關(guān)軟件設(shè)計(jì)，不需購(gòu)買(mǎi)新儀器。與 傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器設(shè)計(jì)日趨模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)工作量大大減小。計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)波特率一般為9600bit/s，因此上述設(shè)置的波特率也是采用計(jì)算機(jī)所常用的波特率就可以了，校驗(yàn)位可以是奇校驗(yàn)，也可以是偶校 驗(yàn)，根據(jù)自己的需要而設(shè)定，這里所設(shè)置的校驗(yàn)位為無(wú)。 以 PC機(jī)或工作站為平臺(tái)，運(yùn)用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)成實(shí)用的測(cè)控系統(tǒng)將成為儀器和測(cè)試技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。圖書(shū)館為我們提供的豐富資源 —— 文本書(shū)籍和數(shù)字圖書(shū)使我受益匪淺，而且安逸的學(xué)習(xí)環(huán)境，非常具有人文氣息。 感謝我的父母，是他們一直以來(lái)在精神上、物質(zhì)上給予我大力的支持和鼓勵(lì)，才使我取得了今天的成績(jī)。因此，利用上下位機(jī)的串行接口通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理得到越來(lái)越多使用。 福州大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 后面板設(shè)計(jì) 圖 41 串口設(shè)置 如圖 41所示，可設(shè)一個(gè)輸入控制的按鈕來(lái)控制串口的打開(kāi)與關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn) LabVIEW的串口與計(jì)算機(jī)和 RS232 的通信。虛擬儀器的組成與傳統(tǒng)儀器一樣，主要由數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)分析和處理、結(jié)果顯示三部分組成。 (2)在通用硬件平臺(tái)確定后，軟件取代傳統(tǒng)儀器中由硬件完成的儀器功能。這是虛擬儀器最大的優(yōu)點(diǎn)之一，有了這一點(diǎn)，儀器的開(kāi)發(fā)和換代時(shí)間將大大縮短。 典型的 RS232 信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在 +5～ +15V，負(fù)電平在 5～ 15V 電平。因此， ccV 對(duì)地需要加去耦電容 5C ，基于 LabVIEW 的材料測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì) —— 載荷測(cè)量 13 其值為 。因此只要 RD 和 3Y 都為 0， OE引腳就會(huì)出現(xiàn)高電平，就能打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器， A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)在 P0口上的，輸入到單片機(jī)中。 基于 LabVIEW 的材料測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì) —— 載荷測(cè)量 11 ADC0809 與單片機(jī)的接口和工作 ADC0809 的工作過(guò)程是：首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。 A/D 轉(zhuǎn)換器一般總是和取樣保持電路一起使用，如 LF398 采樣保持器：?jiǎn)纹哪M集福州大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 成電路。從 START 端輸入一個(gè)正脈沖，其下降沿啟動(dòng) ADC0809 開(kāi)始轉(zhuǎn)換。 以上為 A/D轉(zhuǎn)換的一般步驟，在本電路中由 ADC0809 芯片完成。電場(chǎng)和磁場(chǎng)的變化也會(huì)在有關(guān)電路中感應(yīng)出干擾電壓。 3%） 輸入 /輸出阻抗 350Ω177。另外，就是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以便于檢索；或者把數(shù)據(jù)恢復(fù)成原來(lái)物理量的形式，以可輸出的形態(tài)在輸出設(shè)備上輸出，例如打印，顯示，繪圖等。因此 ,采用 LabVIEW 開(kāi)發(fā)虛擬儀器比采用傳統(tǒng)的文本式語(yǔ)言更具有優(yōu)勢(shì)。整個(gè)測(cè)試測(cè)量 系統(tǒng) 由四個(gè)部分組成 ： 信號(hào) 采集， 信號(hào)放大調(diào)理， 數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換、傳送，計(jì)算機(jī)上 LabVIEW軟件接收和顯示 。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及， 傳感器的運(yùn)用越來(lái)越普遍， 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在多個(gè)領(lǐng)域 也 有著廣泛的應(yīng)用。在近端與遠(yuǎn)端通信過(guò)程中，采用串行 RS232 標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn) PC 機(jī)與單片機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸。 儀表放大器是一種閉環(huán)增益組件，也是一種特殊功能的運(yùn)算放大器，它具有差分輸入和單端輸出，高的阻抗，共模抑制比高。通過(guò)電源線(xiàn)，電網(wǎng)上的干擾可以傳入設(shè)備，干擾設(shè)備的正常工作。 8 路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)能直接連通 8 個(gè)單端模擬信號(hào)中的任何一個(gè)。啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)它自動(dòng)變?yōu)榈碗娖健? 系統(tǒng)中 CPU對(duì) A/D 轉(zhuǎn)換板的主要操作為：多通道選擇命令、啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換命令、判斷A/D 轉(zhuǎn)換是否完成、讀 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果。直到 A/D 轉(zhuǎn)換完成，EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器中。可采用以下三種方式： 定時(shí)傳送： 對(duì)于有的 A/D 轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的 .如ADC0809 芯片的轉(zhuǎn)換時(shí)間為 128us，相當(dāng)于 oscf =6MHZ 的單片機(jī)的 64 個(gè)機(jī)器周期。 RS232 接口標(biāo)準(zhǔn) RS232 是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，最初都是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)（ EIA）制訂并發(fā)布的， RS232在 1962年發(fā)布，命名為 EIA232E，作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以保證不同廠(chǎng)家產(chǎn)品之間的兼容。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V 至 3V 左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線(xiàn)上的分布電容，其傳送距離最大為約 15米，最高速率為 20kb/s。由于 VI 的模塊化、開(kāi)放性和靈活性，以及軟件是關(guān)鍵的特點(diǎn)，當(dāng)用戶(hù)的測(cè)試要求變化時(shí)可以方便地由用戶(hù)自己來(lái)增減硬、軟件模塊，或重新配置現(xiàn)有系統(tǒng)以滿(mǎn)足新的測(cè)試要求。 (5)虛擬儀器開(kāi)放、靈活，與計(jì)算機(jī)同步發(fā)展，與網(wǎng)絡(luò)及其他周邊設(shè)備互聯(lián)。 通常虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)硬件組成部分是由傳感器部件、信號(hào)調(diào)理及信號(hào)采集部件（如外置或內(nèi)置數(shù)據(jù)采集卡、圖形圖像采集卡及攝像機(jī)及其用于輔助測(cè)量并能與計(jì)算機(jī)通訊的常規(guī)儀器等）、通用計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等構(gòu)成。 當(dāng)然了，這些設(shè)置是必不可少的，可以用 VISA 資源配置控件來(lái)實(shí)現(xiàn)，即將它們都集中連接到這個(gè)控件的各個(gè)需要的引腳上，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與串口的一些基本的設(shè)置，順利的數(shù)據(jù)的采集和接收。本設(shè)計(jì)中利用 LabVIEW和基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，成功地實(shí)現(xiàn)了模擬信號(hào)的實(shí)時(shí)采集與顯示，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，該材料測(cè)試系統(tǒng) —— 載荷測(cè)量是可行的。 感謝所有關(guān)于虛擬儀器的論壇。特別是要感謝在一起做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)們，大家互相幫助，互相鼓勵(lì)，一起探討給了我很大的幫助。 隨著計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)終端的普及，數(shù)據(jù)通信在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，在生產(chǎn)過(guò)程中，利用串行通信，人們可以遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)對(duì)計(jì)算機(jī)操作，能夠方便地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、控制等工作。 本設(shè)計(jì)是用 LabVIEW 來(lái)控制傳感器的數(shù)據(jù)采集，處理傳送到計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)， 處理這些數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)的顯示所測(cè)量到的載荷值，如果載荷值超過(guò)了設(shè)定值或者是傳感器 LRK的最大值（ 5KN）時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)的報(bào)警；當(dāng)然了，在發(fā)生故障或 者是測(cè)試完畢，系統(tǒng)也會(huì)自行的停止運(yùn)行。以通用的計(jì)算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，實(shí)現(xiàn)各種儀器功能，虛擬儀器主要是指這種方式 [12]。同時(shí)，虛擬儀器的面板上的顯示元件和操作元件的種類(lèi)與形式不受標(biāo)準(zhǔn)元件和加工工藝的限制，由編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)用戶(hù)的要求和操作需要來(lái)設(shè)計(jì) 儀器面板。 虛擬儀器的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的功能化硬件模塊和計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成的電子測(cè)試儀器，而軟件是虛擬儀器的核心 [11]，如圖所示，其中軟件的基礎(chǔ)部分是設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件，而這些標(biāo)準(zhǔn)的儀器驅(qū)動(dòng)軟件使得系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與儀器的硬件變化無(wú)關(guān)。收、發(fā)端的數(shù)據(jù)信號(hào)是相對(duì)于信號(hào)地，如從 DTE 設(shè)備發(fā)出的數(shù)據(jù)在使用 DB25 連接器時(shí)是 2 腳相對(duì) 7 腳（信號(hào)地）的電平 。實(shí)際應(yīng)用中，器件對(duì)電源噪聲很敏感。 4） 提供有效的 OE信號(hào) 上圖中將 （ RD ）和 3— 8 譯碼器 74LS138 的輸出 3Y 相“或”后，在經(jīng)過(guò)反相接到 ADC0809 的 OE 引腳上的。所以用于過(guò)程控制是比較理想的器件 。 ADC0809 芯片的轉(zhuǎn)換速度在最高時(shí)鐘頻率下為 100us 左右，速度低，故可以在和 CPU接口時(shí)要求采用查詢(xún)方式或中斷方式。 START：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端。還要把每個(gè)樣值脈沖轉(zhuǎn)換成與它幅值成正比的數(shù)字量。 其中電和磁都可以通過(guò)電路和磁路對(duì)檢測(cè)系統(tǒng) 產(chǎn)生干擾作用。 1%（ 100N— 200N 為177。 數(shù)據(jù)處理就是從采集到的原始數(shù)據(jù)中，刪除有關(guān)干擾噪聲，無(wú)關(guān)信息和必要的信息，提取出反映被測(cè)對(duì)象特征的重要信息。 LabVIEW 功能強(qiáng)大 ,提供了豐富的數(shù)據(jù)采集、分析和存儲(chǔ)庫(kù)函數(shù)以及包括 DAQ、 GPIB、 PXI、 VXI、 RS232 和RS485 在內(nèi)的各種儀器通信總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的所有功能函數(shù)。 在設(shè)計(jì)中先是用載荷傳感器 LRK來(lái)采集拉力大小的信號(hào)，并由電橋輸 出，通過(guò)儀表放大器放大微弱的電橋模擬輸出的電壓信號(hào)，將調(diào)理過(guò)的信號(hào)送入 ADC0809進(jìn)行模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，再利用 MCS51單片機(jī)的 TXD串行口發(fā)送數(shù)據(jù)，最后進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后，由計(jì)算機(jī)上的 LabVIEW接收，并實(shí)時(shí)的顯示載荷的大小和載荷波形曲線(xiàn)。 在一些重要的設(shè)備上， 往往需要隨時(shí)檢測(cè)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的溫度、濕度、流量及壓力等參數(shù)。