【文章內(nèi)容簡介】 控件放置到前面板上時，程序圖中會相應(yīng)地放置一個端口(Terminals)。用LabVIEW編程不受計算機語法限制。首先，在功能菜單中選取所需功能節(jié)點，并至于何時位置；然后，在程序圖中的端口用線(Wires)連接各功能節(jié)點，用來傳輸各節(jié)點質(zhì)檢數(shù)據(jù)。這些節(jié)點包括簡單算術(shù)功能、高級數(shù)據(jù)采集和分析以及存儲和檢索數(shù)據(jù)功能的和網(wǎng)絡(luò)功能。這樣的圖形化程序設(shè)計編程有著簡單、直觀、開發(fā)效率高等特點。 LabVIEW的應(yīng)用現(xiàn)狀LabVIEW廣泛應(yīng)用于包括通信、航空、自動化、半導(dǎo)體、過程控制、電路設(shè)計及生物醫(yī)學(xué)等各種工業(yè)領(lǐng)域中，使應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率得到提升。協(xié)調(diào)使用LabVIEW，信息資源及共享軟件，可大量節(jié)省金錢和時間。LabVIEW的應(yīng)用大致可分為以下幾個主要方面：(1)應(yīng)用于生產(chǎn)檢測: LabVIEW己經(jīng)成為用于測試測量領(lǐng)域的工業(yè)標(biāo)準化開發(fā)工具。LabVIEW結(jié)合NITestStand測試執(zhí)行環(huán)境和該領(lǐng)域中最大的儀器驅(qū)動程序庫，為整個系統(tǒng)建立穩(wěn)固完整的檢測管理平臺。 (2)應(yīng)用于研究與分析:運用LabVIEW，可在汽車、能源研究和其它眾多工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)中進行實時數(shù)據(jù)的分析和處理、對于圖像處理、時頻分析、小波和數(shù)字濾波的應(yīng)用系統(tǒng)，LabVIEW特別提供各種附加工具包以加速系統(tǒng)的開發(fā)。(3)應(yīng)用于過程控制和工廠自動化:可利用LabVIEW來建立過程控制和工業(yè)自動化應(yīng)用系統(tǒng)。在LabVIEW平臺下，可以實現(xiàn)多通道的高速測量和控制。對于大型復(fù)雜的工業(yè)自動化和控制系統(tǒng)，有專門的LabVIEW數(shù)據(jù)記錄和監(jiān)控模塊，用于監(jiān)控多通道I/O、與工業(yè)控制器和網(wǎng)絡(luò)進行通信，以及提供基于PC機的控制。(4)應(yīng)用于機器監(jiān)控:對于要求有實時控制、視覺和圖像分析或運動控制的機器監(jiān)視和預(yù)先維護的應(yīng)用系統(tǒng)，LabVIEW是理想的選擇。LabVIEW系列產(chǎn)品，包括用于可靠、確定性控制的實時 LabVIEW (LabVIEW RT)軟件，能夠快速、準確的建立起功能強大的機器監(jiān)視和自動控制應(yīng)用程序。(5)應(yīng)用于測控系統(tǒng):LabVIEW有著強大的功能和廣闊的應(yīng)用前景，但就目前國內(nèi)的現(xiàn)狀來看，大多數(shù)的用戶還是把LabVIEW作為虛擬儀器，僅僅利用它來進行數(shù)據(jù)的處理、分析和顯示，忽略了LabVIEW強大的數(shù)據(jù)采集和控制功能，特別是基于PC機的實時控制，在國內(nèi)應(yīng)用較少。3 總體設(shè)計 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能本論文針對傳統(tǒng)測控儀器功能由儀器廠商定義，圖形界面小，設(shè)備連接有限，讀取數(shù)據(jù)信息量小，無法編輯、存儲，功能固定、系統(tǒng)封閉、可擴展性差，技術(shù)更新速度慢，開發(fā)、維護費用高等特點，設(shè)計一個基于LabVIEW的溫度檢測系統(tǒng)。該溫度檢測系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下幾個功能：(1)實現(xiàn)單片機與PC機的串口通信，能及時將溫度數(shù)據(jù)傳給PC機，并在上位機界面行程曲線，直觀表現(xiàn)溫度變化。(2)檢測參數(shù)顯示：如測試時間、設(shè)定溫度等，當(dāng)溫度超出范圍進行報警等。(3)溫度實時監(jiān)測曲線顯示，具有數(shù)字顯示和波形圖顯示。(4)保存結(jié)果數(shù)據(jù)：用戶可將采集到的數(shù)據(jù)保存在Excel表格中，方便打印和查詢。 總體設(shè)計方案本論文是基于LabVIEW2010的溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)，采用從總體到局部的設(shè)計原則，逐步分析系統(tǒng)功能，分解整個系統(tǒng)為幾個部分且能實現(xiàn)不同功能，然后對每部分別設(shè)計。為實現(xiàn)溫度檢測系統(tǒng)的各項功能，可將整個系統(tǒng)分為上位機和下位機兩部分:上位機是裝有LabVIEW2010軟件的PC機，下位機是單片機和外圍電路組成的小系統(tǒng)。通過PC機USB串口進行通信。下位機部分實現(xiàn)溫度信號的采集和溫度數(shù)據(jù)的輸出。上位機部分實現(xiàn)對硬件的驅(qū)動，數(shù)據(jù)顯示、處理與存儲，超溫報警及人機交互操作界面的生成。 總體設(shè)計框圖4 上位機LabVIEW的程序設(shè)計 USB接口設(shè)計按總線的類型虛擬儀器系統(tǒng)的通信方式可分為三種方式：RS232串行總線體系結(jié)構(gòu)、通用儀器總線GPIB，VXI，PXI體系結(jié)構(gòu)和USB通用串行通信總線體系結(jié)構(gòu)。RS232總線是于1969年由美國電子工業(yè)協(xié)會EIA推出的一個串行通信標(biāo)準，可實現(xiàn)計算機與計算機或外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通訊，它也是目前最常用的串行接口標(biāo)準。它結(jié)構(gòu)簡單，絕大部分計算機都配有RS232總線接口。它編程簡單，絕大部分開發(fā)軟件都可對其提供良好的支持。但它總線傳輸距離短，一般小于15m而且最大波特率小于20Kbps，所以不適合于高速場合。通用串行總線 （USB）是一種新的計算機串行總線。高速傳輸時，傳輸速率最高可達482Mbps，全速方式時為12Mbps?？墒褂肬SB Hub來實現(xiàn)系統(tǒng)的擴展，拓撲結(jié)構(gòu)為樹狀結(jié)構(gòu)，最多可連接127個外設(shè)。標(biāo)準USB電纜長3m，低速傳輸時為5m，通過中繼器或Hub可以使傳輸距離增加到30m。USB支持熱插拔，所有USB設(shè)備隨時可接入和拔離系統(tǒng)。另外，USB支持錯誤檢測和恢復(fù)處理功能，可以自動檢測并隔離設(shè)備。USB具有使用方便靈活、速度快、支持即插即用、成本較低、易于擴展等一系列優(yōu)點，使USB逐步取代了傳統(tǒng)并行或串行接口，廣泛應(yīng)用于音頻和視頻傳輸、人機交互接口、寬帶接入、量高速外存接口、數(shù)據(jù)采集以及虛擬儀器等領(lǐng)域。由于USB總線具有傳輸速度高，擴展性好，連接方便等眾多優(yōu)點，而且價格適中，非常適合本設(shè)計的溫度檢測系統(tǒng)，因此我們采用了USB總線作為系統(tǒng)的通信方式。雖然USB驅(qū)動程序的調(diào)試比較復(fù)雜，但可以應(yīng)用集成度較高的專用芯片，很大程度上簡化程序的開發(fā)工作。所以本設(shè)計的通信方式采用USB接口。 USB系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) USB系統(tǒng)概述USB系統(tǒng)由USB主機和USB設(shè)備兩部分構(gòu)成，由主機發(fā)起傳輸事務(wù)，除非主機的允許，USB設(shè)備不能主動傳輸任何數(shù)據(jù)到主機。，被分為了三個邏輯層:功能層、USB設(shè)備層、USB接口總線層，且每一層都由主機和USB設(shè)備的不同功能模塊組成。 USB系統(tǒng)的分層 USB主機USB系統(tǒng)中只能有一個主機，并分為三個功能模塊:客戶軟件、系統(tǒng)軟件、USB總線接口。(1)客戶軟件：負責(zé)與USB設(shè)備功能單元進行通信，來實現(xiàn)其特定功能?？蛻糗浖豢芍苯釉L問USB設(shè)備，必須經(jīng)過USB總線接口和USB系統(tǒng)軟件才能夠?qū)崿F(xiàn)其與功能單元間的通信。它包括界面應(yīng)用程序和USB設(shè)備驅(qū)動程序兩部分：USB設(shè)備驅(qū)動程序負責(zé)與USB系統(tǒng)軟件進行接口；界面應(yīng)用程序負責(zé)與USB設(shè)備驅(qū)動程序進行接口，來操縱USB設(shè)備。界面應(yīng)用程序是最上層的軟件，只能看到向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)。這部分是接口設(shè)計的重點。(2)USB系統(tǒng)軟件：負責(zé)與USB邏輯設(shè)備進行配置通信和管理客戶軟件啟動的數(shù)據(jù)傳輸。它包括USB主控制器驅(qū)動程序、USB總線驅(qū)動程序和非USB主機軟件三部分，這些軟件由操作系統(tǒng)提供。(3)USB總線接口：包括主控制器與根集線器兩部分。主控制器負責(zé)實現(xiàn)主機與USB設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸；根集線器提供連接起點給USB系統(tǒng)。主控制器的硬件完成該模塊與USB系統(tǒng)軟件的接口。 USB設(shè)備清楚USB設(shè)備的架構(gòu)才能為USB設(shè)備寫驅(qū)動程序。USB設(shè)備具有三個功能模塊：USB邏輯設(shè)備、USB總線接口、功能單元。USB系統(tǒng)軟件把USB邏輯設(shè)備看作是一個端點的集合；USB總線接口是USB設(shè)備的串行接口引擎(SIE)；客戶軟件把功能單元看作是接口的集合。這里的端點、SIE、接口都是USB設(shè)備的組成部分 NIVISA概述 N1VISA簡介VISA(Virtual Instrument Software Architecture)是用來和各種儀器總線進行通訊的高級應(yīng)用編程接口（API）。它不受總線、平臺和環(huán)境的限制。也就是說，與GPIB 設(shè)備進行通訊的程序時，都可以使用同一個API，在運行 Mac OS X的PC機上用C語言編寫或在運行Win 2000的PC機上用LabVIEW開發(fā)出來的。通用串行總線（USB）是一種基于信息的通訊總線。所以PC機與USB設(shè)備是通過發(fā)送指令和數(shù)據(jù)進行通訊的，通訊總線以二進制或文本數(shù)據(jù)的形式發(fā)送這些指令和數(shù)據(jù)。， 它的兩種VISA類函數(shù)可以控制兩類USB設(shè)備：USB RAW設(shè)備與USB INSTR設(shè)備。USB RAW設(shè)備指除了符合USBTMC規(guī)格儀器之外的所有USB設(shè)備，通信時需配置NIVISA；而USB INSTR設(shè)備指只符合USBTMC協(xié)議的USB設(shè)備，使用USB INSTR類函數(shù)控制，通信時不需配置NIVISA； 配置NIVISA的過程(1)通過Driver Development wizard(驅(qū)動程序開發(fā)向?qū)?新建INF文檔；(2)安裝INF文檔,并安裝使用INF文檔的USB設(shè)備；(3)通過NIVISA Interactive Control(NIVISA互動控制工具)測試設(shè)備，來證實USB設(shè)備的正確安裝，并獲取USB設(shè)備的各個屬性值。 與NlVISA相配合的LabVIEW模板中VI子節(jié)點ViOpen，打開并指定VISA resource name的設(shè)備的連接。ViProperty，VISA設(shè)備的屬性子節(jié)點，可以設(shè)置端點或傳輸方式。ViWrite，向VISA resource name指定的設(shè)備寫入數(shù)據(jù)。ViRead，從VISA resource name指定的設(shè)備讀出數(shù)據(jù)。ViClose，結(jié)束設(shè)備讀寫并關(guān)閉與指定設(shè)備的連接。 USB設(shè)備讀寫的操作次序。 USB設(shè)備讀寫框圖 LabVIEW2010中串口的配置。 VISA配置串口控件通過VISA資源名稱指定連接的USB設(shè)備，初始化已連接USB設(shè)備的各項數(shù)據(jù)，準備接受上位機LabVIEW發(fā)送指令。 VISA寫入控件此控件功能是把寫入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入VISA資源名稱指定的接口或設(shè)備。 VISA讀取控件此控件功能是從VISA資源名稱指定的接口或設(shè)備中讀取指定數(shù)量的字節(jié)，并使數(shù)據(jù)返回到讀取緩沖區(qū)。VISA清空I/。 VISA清空I/O緩沖區(qū)控件此控件功能是清空由屏蔽指定的I/O緩沖區(qū)。 VISA關(guān)閉控件該控件功能是關(guān)閉VISA資源名稱指定的設(shè)備會話句柄或事件對象，實現(xiàn)一次數(shù)據(jù)采集的過程。 上位機LabVIEW程序的前面板和程序框圖 數(shù)據(jù)處理實質(zhì)上VISA是I/O接口軟件庫及其規(guī)范的總稱。存在于儀器和儀器驅(qū)動程序之間的I/O接口軟件實現(xiàn)對儀器內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù)直接儲存，并提供信息傳遞底層軟件給儀器和儀器驅(qū)動程序。運用labVIEW的圖標(biāo)設(shè)置串口，讀串口數(shù)據(jù)。由于全部串口采用默認設(shè)置(9600bps 8位數(shù)據(jù),1位停止,1位起始,無握手信號) ,下位機遵守上述協(xié)議采集程序,直接使用圖標(biāo)讀取串口的數(shù)據(jù)。