【正文】 構如圖 21 圖 21 系統(tǒng)設計圖 下面分模塊闡述這幾部分的設計 21 下位機設計 溫度檢測模塊設計 DS18B20 的最大特點之一采用了單總線的由數(shù) DS1820 和微控制器 AT89C51構成的溫度測量裝置它直接輸出溫度的數(shù)字信號可直接與計算機連接這樣測溫系統(tǒng)的結構就比較簡單體積也不大且由于 AT89C51可 DSB1820因此可以實現(xiàn)多點測量輕松的組建傳感 上位機和下位機的通訊方式設計 考慮到這次為溫度檢測系統(tǒng)并且不完成復雜的功能串口完全可能勝任再者串口簡單易操作非常適合本系統(tǒng) 下位機主控模塊設計 5V供電 8位單片機與 MCS51 兼容有四組 IO口 P3口可復用 5個中斷源有兩個外部中斷輸入端兩個內(nèi)部定時器中斷也可以擴展做計數(shù)器支持半雙工串行通信內(nèi)部 RAM 為 128BROM 為 4K 也可以選擇其他型號獲得較大空間 22 上位機設計 LabVIEW 是實驗室虛擬儀器集成環(huán)境 Laboratory virtual Instrument Engineering workbench 的簡稱是目前應用最廣功能最強發(fā)展最快的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境得到工業(yè)界和學術界的普遍認可和好評它可以把復雜繁瑣費時的文本語言編程簡化成用菜單或圖標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的簡單圖形編程方式為沒有編程經(jīng)驗的用戶進行編程調(diào)試提供了簡單方便完整的環(huán)境和工具尤其適合于從事科研開發(fā)的科學家和工程技術人員使用 LabVIEW 是一種虛擬儀器開發(fā)平臺軟件能夠以其直觀簡便的編程方式眾多的源代碼級的設備驅(qū)動程序多種多樣的分析和表達功能支持為用戶快捷地 構筑自己在實際工程中所需要的儀器系統(tǒng)創(chuàng)造了基礎條件 而且 LabVIEW 與其它計算機語言相比有一個特別重要的不同點其它計算機語言都是采用文本語一言產(chǎn)生代碼行而 LabVIEW采用圖形化編程語言 G語言產(chǎn)生的程序是框圖的形式易學易用特別適合硬件工程師工程技術人員生產(chǎn)線工藝技術人員的學習和使用可以在很短的時間內(nèi)掌握并應用到實踐中去特別是對于熟悉儀器結構和硬件電路的硬件工程師工程技術人員和測試技術人員來說編程就像設計電路圖一樣因此硬件工程師工程技術人員和測試技術人員們學習LabVIEW駕輕就熟在較短的時間內(nèi)就能夠?qū)W會并 應用 LabVIEW也不必去記憶那眼花繚亂的文本式程序代碼 LabVIEW的功能十分強大像 C和 C等其它計算機高級語言一樣 LabVIEW 也是一種通用編程語言具有各種各樣功能強大的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集 GPIB 串行儀器控制數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲甚至還有網(wǎng)絡功能LabVIEW也有完善的仿真調(diào)試工具如設置斷點單步執(zhí)行等 LabVIEW的動態(tài)連續(xù)跟蹤方式可以連續(xù)動態(tài)地觀察程序中的數(shù)據(jù)流向及其變化情況比其它語言的開發(fā)環(huán)境更方便更有效 G 語言編寫的程序稱為虛擬儀器 VI Virtual Instrument 因為它的界面和功能與 真實儀器十分相像在 LabVIEW 環(huán)境下開發(fā)的應用程序都以VI為后綴的以表示虛擬儀器的含義一個 VI由交互式用戶接口數(shù)據(jù)流框圖和圖標連接端口組成同時 G 語言很好地實現(xiàn)了模塊化編程思想用戶可以將一個應用分解為多個任務再將任務細分將一個復雜的應用分解為多個簡單的子任務為每個子任務建立一個 VI 然后把這些 VI 組合在一起成為最終的應用程序因為每個子VI可以單獨執(zhí)行所以很容易調(diào)試進一步而一言許多低級子 VI可以完成一些常用功能因此用戶可以開發(fā)特定的子 VI 庫以適用一般的應用程序 LabVIEW 的運行機制從宏觀上講己經(jīng)不再是傳統(tǒng)上 的馮178。諾依曼計算機體系結構的執(zhí)行方式傳統(tǒng)的計算機語言中的順序執(zhí)行結構在 LabVIEW 中被并行機制所代替從本質(zhì)上講它是一種圖形控制流結構的數(shù)據(jù)流模式數(shù)據(jù)流程序設計規(guī)定一個函數(shù)只有當它的所有輸入有效時才能執(zhí)行而目標的輸出只有當它的功能完成時才是有效的也就是說在這種數(shù)據(jù)流程序的概念中程序的執(zhí)行是數(shù)據(jù)驅(qū)動的它不受操作系統(tǒng)計算機等因素的影響這樣 LabVIEW 中被連接的功能節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流就能控制程序的執(zhí)行次序而不像文本程序受到行順序執(zhí)行的約束從而我們可以通過相互連接功能節(jié)點快速地開發(fā)應用程序甚至還可以有多個數(shù)據(jù)通道同 步運行 LabVIEW 的核心是 VIVI 有一個人機對話的用戶界面即前面板 Front Panel 和類似于源代碼功能的程序圖 Diagram 前面板接收來自程序圖的指令在 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)當把一個輸入控件或顯示放置到前面板上時 LabVIEW 在程序圖中相應地放置了一個端口 Terminals 這個從屬于輸入控件或顯示控件的端口不能隨意刪除只有刪除它對應的輸 入控件或顯示控件時它才隨之一起被刪除 用 LabVIEW 編制框圖程序時不必受常規(guī)程序設計語法的限制首先從功能菜單中選擇需要的功能節(jié)點將之置于面板上合適的位置然后用線 Wires 連接各功能節(jié)點在程序圖中的端口用來在功能節(jié)點之間傳輸數(shù)據(jù)這些節(jié)點包括了簡單的算術功能高級數(shù)據(jù)采集和分析以及用來存儲和檢索數(shù)據(jù)的文件輸入輸出功能和網(wǎng)絡功能用 LabVIEW 編制出的圖形化 VI 是分層次和模塊化的我們可以將之用于頂層程序也可用作其它程序或子程序的子程序顯然 LabVIEW 依附并發(fā)展了模塊化程序設計的概念圖形化程序設計編程簡單直觀 開發(fā)效率高 經(jīng)過各個部分的選擇最后確定基本的框架圖如下 圖 22 系統(tǒng)設計后圖 第 3 章 下位機的軟硬件實現(xiàn) 下位機包括硬件電路和單片機軟件編程 31 硬件實現(xiàn) DS18B20 溫度傳感器 DS18B20持一線總線接口測量溫度范圍為 55176。 C125176。 C在 1085176。 C范圍內(nèi)精度為177。 05176。 C 現(xiàn)場溫度直接以一線總線的數(shù)字方式傳輸大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量如環(huán)境控制設備或過程控制測溫類消費電子產(chǎn)品等 DS18B20 的內(nèi)部結構如圖所示 DS18B20 內(nèi)部結構圖 TM R1 R0 1 1 1 1 1 MSB DS18B20 配置寄存器結構圖 LSB 其中 TM測試模式標志位出廠時被寫入 0不能改變 R0R1溫度計分辨率設置位其對應四種辨率如表所列出廠時 R0R1 置為缺省值 R0 1R1 1 即 12 位分辨率用戶可根據(jù)需要改寫配置寄存器以獲得合適的分辨率配置寄存器與分辨率關系表 R0 R1 溫度計分辨率 bit 最大轉換時間 s 0 0 9 9375 0 1 10 1875 1 0 11 375 1 1 12 750 DS18B20 最大的特點是 單總線數(shù)據(jù)傳輸方式 DS18B20 的數(shù)據(jù) IO 均由同一條線來完成 單片機外圍電路 32 下位機軟件設計 圖 34 下位機流程圖 下面的程序為下位機核心程序 void main uint t SCI_Init while 1 tmpchange tmp1change1 tmp2change2 Disp tmp wendushuju1 tmp wendushuju2 tmp1 wendushuju3 tmp2 send_packet send_data_s13 send_packet send_data_s23 send_packet send_data_s33 while 1 第 4 章 上位機實現(xiàn) 41 上位機總體模塊 圖 41 LabVIEW 總體模塊 42 模 串口通訊模塊 圖 4 索引 ij]轉制成 [ji] 以上三個程序的應用使歷史溫度數(shù)據(jù)由下往上逐行顯示便于觀看和比較 圖 419 歷史數(shù)據(jù)顯示程序 顯示歷史數(shù) 據(jù) 下圖