【正文】 對 1V和 3V的對比分析不同幅度的波形。由于本次設計的目的是對其頻率和幅度進行分析。 西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 31 程序代碼 本設計中的 單片機 程序代碼在 Keil uVision4環(huán)境下編寫，具體程序代碼分別見附錄 V。波形圖表接收 波形數(shù)據(jù)類型 ，該類型包含了波形的數(shù)據(jù)、起始時間和時間間隔 (△ t)。 程 序 開 始調 用 用 戶 上 層 應 用 程 序進 行 U S B 通 信 嗎 ？調 用 S I G e t N u m D e v i c e s 0 和 S I _ G e t P r o d uc t S t r i n g 0 ， 獲 取 U S B 器 件 相 關 信 息設 置 U S B 總 線 延 遲調 用 S I _ O p e n O ， 打 開 U S B 器 件調 用 S I R e a d 0 ， 讀 U S B 器 件 數(shù) 據(jù) 塊 ： 或 者 調 用S I W r i t e 0 ， U S B 器 件 寫 數(shù) 據(jù) 塊 U S B 通 信 完 成 嗎 ? 調 用 S L C l o s e 0 ， 關 閉 U S B 器 件程 序 結 束NYNY 圖 37后面板流程圖 借助 USBXpress提供的 USB主機 API，即 USBX—press安裝目錄下的SiUSBXp． dll，可以簡便地實現(xiàn)在 PC機上通過 Labview軟件編寫的 GUI程序與作為 USB器件的 C8051F340單片機的 USB通信。 AD_flag1=1。 端口 I/O 初始化包括以下步驟： 用端口輸入方式寄存器（ PnMDIN）選擇所有端口引腳的輸入方式（模擬或數(shù)字）。主程序整個流程結束 ,依次循環(huán)執(zhí)行。所以繪制 PCB 圖也采用 Altium Designer Summer 09 軟件。本設計采用的是 接口。設計復位電路的要求就是確定電阻電容值，使其時間常數(shù)達到 2 個機器周期的復位最小正脈寬要求。下位機C8051F340 單片機主要作為對數(shù)據(jù)的采集。 測試方案 本設計首先是利用 Keil C51 軟件編譯寫好的程序代碼， 無誤后通過 Keil 的下載功能將編譯好的目標文件下載到搭建好的測試系統(tǒng)中，并運行一段時間后，檢西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 12 測程序的正誤。 圖 15 C8051F340 的原理圖 西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 10 圖 16 C8051F340 的引腳圖 示波器 示波器是一種使用非常廣泛，且使用相對復雜的儀器。 硬件實現(xiàn)的 SMBus/ I2C、增強型 UART（ 最多兩個 ） 和增強型 SPI串行接口 4個通用的 16位定時器 。 西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 7 系統(tǒng)方案 本設計的實現(xiàn)主要由硬件部分和軟件部分組成。 西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 6 前面板，前面板是圖形用戶界面，也就是 VI的虛擬儀器面板，前面板直接面向用戶，是用戶使用虛擬儀器的基本操作面板。另外， Silicon Laboratories 公司還為 USB 驅動程序開發(fā)提供了 USBXpress 開發(fā)套件，使得 USB 主機和從機驅動程序開發(fā)可以快捷、高效地完成。 基本原理 采樣的基本原理 采樣定理，又稱香農(nóng)采樣定理，奈奎斯特采樣定理，是信息論，特別是通訊與信號處理學科中的一個重要基本結論。這就是圖形化源代碼，又稱G 代碼。 經(jīng)過對 本設計的功能進行仔細分析，在論文開始得出了系統(tǒng)的總體設計方案，接著從硬件、軟件兩部分對系統(tǒng)的設計方案進行了詳細描述，最后又通過系統(tǒng)的調試和分析驗證了系統(tǒng)功能特性。硬件上 ， 先將產(chǎn)生的模擬信號發(fā)送到 A/D轉換器上 ,使其轉換為數(shù)字信號 ,然后發(fā)送到 PC機上。 LabVIEW 提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器（如示波器、萬用表）類似的控件，可用來方便地創(chuàng)建用戶界面。第五章是系統(tǒng)設計的結論與展望，本章對結論作了詳細的說明 ,展望是對于本次設計中的問題提出了一些個人見解 。簽于此，應用包含片上 USB 控制器的 C8O51F340 單片機和進行 PC 機端 GUI 用戶應用程序開發(fā)的 LabVIEW 軟件為基礎的一種基于 API 實現(xiàn) USB 通信的開發(fā)方法，從而了解和熟悉 USB 外設的 API 開發(fā)方法。因此對 USB通信開發(fā)來說，要做的僅僅是USB主機和 USB器件的具體應用程序開發(fā)，以及 API函數(shù)的直接調用。 系統(tǒng)方案設計 系統(tǒng)功能 在本設計中需要能夠實現(xiàn)功能如下： 下位機上利用 C8051F340單片機對數(shù)據(jù)的采樣。 精確校準的 12MHz內部振蕩器和 4倍時鐘乘法器 。對于 USB通信，電源電壓最小值為。 LabVIEW 簡介 LabVIEW（ Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench,實驗室虛擬儀器開發(fā)平臺）是美國 NI（ National Instrument Company）公司推出的一種基于G 語言的虛擬軟件開發(fā)工具，虛擬儀器是有用戶定義，這種 “軟件即儀器 ”的思想增強了虛擬儀器的靈活性和可擴展性 [15]。 硬件功能描述 硬件設計是整個系統(tǒng)設計的基礎，是軟件運行的平臺。工作過程中引腳 Reset 一旦接收到一個正脈沖，就會再次進行復位啟動。它的接口有兩端接口，其中一端與計算機的 USB口相連，另一端與單片機芯片的 JTAG 接口相連，這是一個 14 針的接口，其硬件連接如圖 25 所示。最后，當原理圖畫完之后我們還要仔細檢查，只有確認沒有錯誤之后才生成 PCB 圖，然后在檢查過程中可以用軟件自帶的電西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 19 氣規(guī)則進行合理的配置。 下位機程序設計 下位機部分主要實現(xiàn)的功能是對信號的采樣，主要兩部分，初始化，信號采樣并通過 USB 發(fā)送到 PC 機。 器件時鐘的初始化：通過將特殊寄存器 OSCICN 的 IFCN1 和 IFCN0 位都置?1? 設置內部晶振為最高頻率；通過將特殊寄存器 CLKMUL 的 MULEN 位置 ?1?使能時鐘乘法器，然后延時等待時鐘乘法器準備好。具體程序如下： void Adc_ConvComplete_ISR(void) interrupt 10 { if(AD_flag1==0) { Out_Packet1[num] = ADC0H。它包括前面板上的控件和控件的連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結構和連線等。向圖表傳送數(shù)據(jù)的頻率決定了圖表重繪的頻率。 峰峰值 —測量 信號 最高正峰和最低負峰之間的距離。 C8051F340 單片機的硬件設計方案如圖 42 所示： 西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 34 圖 42 C8051F340 硬件圖 檢測被測信號 運用示波器檢測被測信號 ，驗證三種波形的輸出正常。 結論與分析 通過不斷地改進本設計基本達到了預期的結果，實現(xiàn)了對信號的采樣，波形顯示，和頻譜分析。 第 5 章 結論與展望 本章主要對整個系統(tǒng)的設計過程做出了總結，得出了系統(tǒng)工作的最后結論，并且根據(jù)不足做出了展望。 具體測 試結果如下 : 西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 35 界面圖 b. 幅度譜 c. 被測信號 以上是幅度 3V 頻率為 ,20xxHZ,3000HZ,行測試。 驗證 USB 通信 在運用 LabVIEW 之前檢測自己設計的方案時，必須先保證上位機設計的合理性與成功性，為此我們必須先對其進行 USB 通信成功的檢測，進而保證后面實驗的可行性。下面是本次設計的波形圖標部分 [17]。本設計用到的節(jié)點具體介紹如下。 num++。 將引腳分配給要使用的外設（ XBR0、 XBR XBR2）。 2. 處理 USB 總線的程序 代碼 USB_Clock_Start()。 軟件功能概述 根據(jù)系統(tǒng)功能要求，系統(tǒng)的軟件設計可分為兩大模塊： 下位機信號的采樣及發(fā)送 部分和 上位機對信號的分析 部分 ， 具體 功能 描述如下 。與自制的變壓器產(chǎn)生的 5V 供電系統(tǒng)相比，由 USB 供出的 5V電壓電路安全而且簡單易得，它所提供的功率不超過 ，最大輸出電流為 500mA，電壓一般為 5V177。s。 西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 14 C 8 0 5 1 F 3 4 0U S BP C 機供 電 電 路 復 位 電 路J T A G時 鐘 電 路被 測 信 號 圖 21 系統(tǒng)總體功能流程圖 硬件詳細設計 本小節(jié)主要介紹硬件電路中各自包含的大小模塊的具體電路及電路中個元器件的選擇等。驗證 LabVIEW 界面功能對 LabVIEW 界面的檢測實際是對上位機的整體檢測，通過 LabVIEW 界面信號顯示 和頻譜的顯示進而確保整個設計的初步成功。萬用表和邏輯筆使用方法比較簡單，而邏輯分析儀和存儲示波器目前在數(shù)字電路教學實驗中應用還不十 分普遍。 西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 9 多達 40個端口 I/O（容許 5V輸入） 。通過以上設計系統(tǒng)構架框圖如 圖 13如所示。它的功能是對前面板上的控件進行定義、操作和連線以實現(xiàn)虛擬儀器的功能，是 LabVIEW程序設計的核心。 LabVIEW 將廣泛的數(shù)據(jù)采集、分析與顯示功能集中在了同一個環(huán)境中，讓開發(fā)人員可以在自己的平臺上無縫地集成一套完整的應用方案 [4] 。另外， V. A. Kotelnikov 也對這個定理做了重要貢獻。因此， LabVIEW 是一個面向最終用戶的工具。虛擬儀器是指 :利用現(xiàn)有的 PC 機，加上特殊設計的儀器硬件和專用軟件 ， 形成既有普通儀器的基本功能 ， 又有一般儀器所沒有的特殊功能的新型儀器。 低頻模擬信號顯示分析器 的設計 主要分為上位機和下位機兩部分，下位機主要是利用 C8051F340單片機對信號采樣并將得到的信號通過 USB接口發(fā)送給 PC機。其良好的相通性、開放性、專用性，使測試系統(tǒng)的開發(fā)周期短、成本低、質量高。第二章是系統(tǒng)硬件設計的介紹，包括硬件的功能描述和硬件的總體設計及詳細設計。采樣定理有許多表述形式，但最基本的表述方式是時域采樣定理和 頻域 采樣定理。通過在 Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下安裝USBX—press軟件，就可以直接獲得 USB主機驅動程序 (在 US—BXpress安裝目錄下的 Driver目錄中 )、 USB主機 API(USBXpress安裝目錄下的 SiUSBXp． dl1)以及USB器件驅動程 (USBXpress安裝目錄下的 USBX—F34X． LIB)。 LabVIEW的強大功能歸因于它的層次 化結構，用戶可以把創(chuàng)建的 VI程序當作子程序調用，以創(chuàng)建更復雜的程序，而這種調用的層次是沒有限制 [6]。 真正 10位 200 ksps的單端 /差分 ADC，帶模擬多路器 。兩個 C2接口引腳可以與用戶功能共享，使在系統(tǒng)調試功能不占用封裝引腳。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全Windows 界面。 西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 13 第 2章 硬件設計 在設計的過程中，我們將系統(tǒng)功能分為硬件與軟件來分別實現(xiàn)。單片機復位引腳Reset 接收高電平進行初始化；接收低電平，開始工作。按鍵閉合時，電容通過 R6 可進行放電，使電容的壓降為 0，當按鍵斷開時，電容充電的過程與上電復位類似。這樣一來可以節(jié)約時間，又可以能讓原理圖看起來更加的簡潔。 軟件總體設計 軟件的設計在整個 系統(tǒng)的設計中至關重要，該系統(tǒng)的軟件主要由主程序統(tǒng)領西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 21 下面的初始化程序和信號處理程序兩大板塊領導。完成 API中斷使能 初始化 單片機初始化流程圖，如圖 22 所示。 } } 本設計起初設計的采樣一個數(shù)據(jù)然后發(fā)送一個數(shù)據(jù)，然后再采樣一個 再發(fā)送西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 25 一個經(jīng)過實際的實驗發(fā)現(xiàn)這樣做效率地而且效果不明顯。 本次設計前面板主要是實現(xiàn)波形顯示 ,和頻譜的顯示進而與示波器進行對比 .西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 26 前面板如下所示 : 圖 35 前面板圖 后面板 后面板是程序框圖板塊 ,程序框圖提供 VI 的圖形化源程序。波形圖