【文章內容簡介】 (5) 由于計算機的體系是開 放式的，所以虛擬儀器的硬件和軟件都具有開放性、可重復使用的特點 ，而且硬件還可以互換，這樣就使虛擬儀器系統(tǒng)更為靈活。 遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設 計 說 明 書 （ 論文） 7 課題發(fā)展的狀況 在虛擬儀器出現(xiàn)之前，傳統(tǒng)儀器設備就是普通的模擬測量設備。每一 種儀器就是一種完全封 閉的專用系統(tǒng)。 隨著計算機技術的發(fā)展，虛擬儀器的發(fā)展大致經歷了以下幾個階段。 第一階段是使用 計算機增強傳統(tǒng)儀器的功能。由于計算機技術的長足發(fā)展和接口的統(tǒng)一， 只要把儀器和計算機通過特定的接口相連接，用戶就可以通過計算機控制儀器的功能，這使得用計算機控制測控儀器成為一種趨勢。 第二階段是開放式的通用接口和儀器硬件構成。隨著時代的發(fā)展，儀器的硬件出現(xiàn)了技術進步：插入式的計算機數(shù)據(jù)采集卡和儀器總線標準的確立。這些新的技術使儀器的構成和接口得以統(tǒng)一和不斷開放，這樣就慢慢地消除了原 來由用戶定義和供應商定義的儀器功能的區(qū)別。 第三階段，虛擬儀器構架和結構得到了廣泛認同和采用。在硬件和軟件領域產生許多行業(yè)標準，有幾個虛擬儀器平臺已經得到廣泛的應用并有趨勢逐漸成為虛擬儀器行業(yè)標準。 第四階段，虛擬儀器編程的行業(yè)標準產生了，接口、總線、傳輸?shù)榷加型ㄟ^統(tǒng)一的標準，虛擬儀器的作者只要把大部分精力放在程序的開發(fā)和儀器功能的設計上就可以了，就不需要考慮這些問題。 在以上階段中，可以看出在虛擬儀器技術發(fā)展中有兩個特別突出的標志：一個是各種總線標準的建立和應用，它從硬件標準上為虛擬儀器鋪平了 道路；另一個是圖形化編程語言的出現(xiàn)，用戶不再面對枯燥的代碼，這就使用戶把更多的精力放在程序的流程和效率上面。 設計任務 設計單片機及其相關電路，編寫控制程序 設計基于串行通信的協(xié)議，實現(xiàn)和 LabView 的通信功能 遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設 計 說 明 書 （ 論文） 8 第 2 章 系統(tǒng)方案設計 系統(tǒng)總體方案設計 利用 C51 單片機的最小系統(tǒng)，控制一個簡單的 LED 電路。即： P1 口控制 8 盞LED。使用 C 語言編寫一段程序，可以接收上位機發(fā)來的數(shù)據(jù)，并顯示出來。同時，利用 軟件，編寫一個上位機界面。通過這個上位機界面能夠控制這個 LED 電路，根據(jù)電腦輸入的數(shù)字，點亮相應位的 LED。 圖 系統(tǒng)硬件的選擇 控制器選用 STC12C5A60S2，該單片機具有 8 路 10 位 AD，雙串口，該單片機有 1024 字節(jié)的擴展 RAM，同時，該單片機采用了不分頻執(zhí)行機器周期，同晶振頻率下，運行速度是普通 51單片機的 12 倍，可不用進行初始化設置，就可進行在常用波特率下的串口通信。 遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設 計 說 明 書 （ 論文） 9 第 3 章 系統(tǒng)硬件設計 元器件的介紹 主控制器 STC12C5A60S2 單片機中包含中央處理器（ CPU）、程序存儲器 (Flash)、數(shù)據(jù)存儲器（ SRAM）、定時 /計數(shù)器、 UART 串口、串口 I/O接口、告訴 A/D 轉換、SPI接口、 PCA 和外部晶體振蕩電路等模塊。 STC12C5A6060S2 系列單片機幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個偏上系統(tǒng)。下圖為該系列單片機引腳圖： 圖 STC12C5A60S2 單片機引腳圖 STC12C5A60S2 是 STC 生產的單時鐘 /機器周期（ 1T）的單片機，是高速、低功耗、超強抗干擾的新一代 8051 單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051，但速度快 812倍。內 部集成 MAX810 專用復位電路， 2 路 PWM， 8 路高速 10 位 A/D 轉換，針對電機控制，強干擾場合。 遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設 計 說 明 書 （ 論文） 10 單片機 C51 單片機 是對所有兼容 Intel 8031 指令系統(tǒng) 的 單片機 的統(tǒng)稱。 圖 硬件電路圖設計 MCU 及復位電路 復位電路，就是利用它把電路恢復到起始狀態(tài)。就像計算器的清零按鈕的作用一樣，以便回到原始狀態(tài)，重新進行計算。和計算器清零按鈕有所不同的是，復位電路啟動的手段有所不同。一是在給電路通電時馬上進行復位操作；二是在必要時可以由手動操作；三是根據(jù)程序或者電路運行的需要自動地進行。復位電路都是比較簡單的大都是只有電阻和電容組合就可以辦到了。再復雜點就有 三極管 等等配合程序來進行了。 為確保微機系統(tǒng)中 電路 穩(wěn)定可靠工作，復位電路是必不可少的一部分，復位電路的第一功能是上電 復位 。一般微機電路正常工作需要供電電源為 5V177。5% ，即 ～ 。由于微機電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電 時，只有當 VCC 超過 低于 以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復位信號才會撤除，微機電路開始正常工作。 遼 寧 工 業(yè) 大 學 課 程 設 計 說 明 書 （ 論文） 11 圖 串口電路 串口通信