【文章內(nèi)容簡介】 具 (Tools)模板、控制 (Controls)模板和功能 (Functions)模板。 工具模板 (Tools Palette):工具模板為編程者提供了各種用于創(chuàng)建、修改和調(diào)試VI 程序 的工具。 控制模版（ Control Palatte）：用控制模板可以給前面板添加輸入控制和輸出顯示。每個(gè)圖標(biāo)代表一個(gè)子模板。 功能模板 （ Functions Palette）： 功能模板是創(chuàng)建程序框圖的工具。該模板上的每一個(gè)頂層圖標(biāo)都表示一個(gè)子模板。 圖 12 工具選版 圖 13 控件選版 圖 14 函數(shù)選版 簡單 LabVIEW VI 程序?qū)嵗?[5] 使用 LabVIEW 開發(fā)平臺(tái)編制的程序稱為虛擬儀器程序， 簡稱為 VI。 VI 包 括三個(gè)部分：程序前面板、框圖程序和圖標(biāo) /連接器。程序前面板用于設(shè)置輸入數(shù)值和觀察輸出量，用于模擬真實(shí)儀表的前面板。 河南大學(xué)物理與電子學(xué)院本科畢業(yè)論文 7 在程序前面板上，輸入量被稱為控制，輸出量被稱為顯示?？刂坪惋@示是以各種圖標(biāo)形式出現(xiàn)在前面板上，如旋鈕、開關(guān)、按鈕、圖表等，這使這得前面板直觀易懂。下面是一個(gè)溫度計(jì)程序。 圖 15 Thermometer VI 前面板 每一個(gè)程序前面板都對應(yīng)著一段框圖程序?？驁D程序用 LabVIEW 圖形編程語言編寫，可以把它理解成傳統(tǒng)程序的源代碼?？驁D程序由端口、節(jié)點(diǎn)、圖框和連線構(gòu)成。其中端 口被用來同程序前面板的控制和顯示傳遞數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)被用來實(shí)現(xiàn)函數(shù)和功能調(diào)用，圖框被用來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化程序控制命令，而連線代表程序執(zhí)行過程中的數(shù)據(jù)流，定義了框圖內(nèi)的數(shù)據(jù)流動(dòng)方向。上述溫度計(jì)程序 (Thermometer VI)的框圖程序如下： 圖 16 Thermometer VI 程序框圖 2 RS232 串行通信協(xié)議 串行通信是工業(yè)現(xiàn)場儀器或設(shè)備常用的通信方式，它是將一條信號(hào)的各位數(shù)據(jù)按順序逐位傳送。計(jì)算機(jī)串行通信 [6] (簡稱串口 )采用 RS232 協(xié)議，允許一個(gè)發(fā)送設(shè)備連接到一個(gè)接收設(shè)各以傳送數(shù)據(jù) ，最大速率為 115200bit/s。計(jì)算機(jī)河南大學(xué)物理與電子學(xué)院本科畢業(yè)論文 8 串行口采用 Intel8250 異步串行通信組件構(gòu)成，通常以 COMlCOM4 來表示。 本文需要通過 RS232 實(shí)現(xiàn)上位機(jī) PC 與下位機(jī) 89C51 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)通信。 LabVIEW 串口 VISA LabVIEW 中提供了已封裝好的串口通信節(jié)點(diǎn)，它們位于函數(shù) → 數(shù)據(jù)通信 →協(xié)議 → 串口 圖 21 VISA串口 這里主要介紹程序中使用到的串口配置、串口讀取、串口寫入和串口關(guān)閉， 其他串口相關(guān)的節(jié)點(diǎn)使用方法查詢 LabVIEW 幫助。 VISA 串口配置 在 進(jìn)行串口通信時(shí)，首先要對串口進(jìn)行初始化和配置。這可以由 VISA 配置串口節(jié)點(diǎn)來完成，串口配置節(jié)點(diǎn)如下圖所示。 圖 22 VISA配置串口 使用該節(jié)點(diǎn)可以設(shè)置串口的 VISA 資源名稱、波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、超時(shí)時(shí)間、終止符以及流控制等參數(shù)。 VISA 資源名稱控件用于規(guī)定對 VISA 會(huì)話句柄開放的資源，并維持會(huì)話句柄和類。 VISA 會(huì)話句柄是 VISA 使用的唯一邏輯標(biāo)識(shí)符，用于與資源進(jìn)行通信。 VISA 會(huì)話句柄由 VISA 資源名稱輸入控件保持，用戶不可見。 VISA 資源 河南大學(xué)物理與電子學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 名稱輸出是 VISA 函數(shù)中輸出的 VISA 資源 名稱的副本。通過將資源名稱輸出或輸入函數(shù)和 VI，并鏈接函數(shù)和 VI，從而簡化數(shù)據(jù)流編程。這與文件 I/O 函數(shù)使用的文件引用句柄輸出相似。 VISA 串口寫入 串口寫入是將寫入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入 VISA 資源名稱指定的設(shè)備或接口，可以選擇同步或異步。該操作僅當(dāng)傳輸結(jié)束后才返回。 VISA 寫入的節(jié)點(diǎn)圖標(biāo)及端口定義如下圖所示。 圖 23 VISA寫入 其中寫入緩沖區(qū)包含要寫入設(shè)備的數(shù)據(jù)。返回?cái)?shù)包含實(shí)際寫入的字節(jié)數(shù)量。 串口讀取 從 VISA 資源名稱所指定的設(shè)備或接口中讀取指定數(shù)量的字節(jié)，并將數(shù) 據(jù)返回至讀取緩沖區(qū)，可以選擇同步或異步。該操作僅當(dāng)傳輸結(jié)束后才返回。 VISA讀取的節(jié)點(diǎn)圖標(biāo)及端口定義如下圖所示。 圖 24 VISA讀取 其中字節(jié)總數(shù)包含要讀取的字節(jié)數(shù)量，讀取緩沖區(qū)包含從設(shè)備讀取的數(shù)據(jù)，返叫數(shù)包含實(shí)際讀取的字節(jié)數(shù)量。 串口關(guān)閉 關(guān)閉 VISA 資源名稱指定的設(shè)備會(huì)話句柄或事件對象。 VISA 關(guān)閉節(jié)點(diǎn)的圖標(biāo)及端口定義如下圖所示。 河南大學(xué)物理與電子學(xué)院本科畢業(yè)論文 10 圖 25 VISA關(guān)閉 在使用 LabVIEW 提供的串口節(jié)點(diǎn)功能時(shí)，必須安裝串口驅(qū)動(dòng)。 RS232 串口通信原理 硬件結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)采用 AT89C51[7]作為下位機(jī)， PC機(jī)作為上位機(jī)，二者通過 RS232串口接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，指令傳輸介質(zhì)為二芯屏蔽電纜。 RS232 信號(hào)和單片機(jī)串口信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換采用 MAX232 其內(nèi)部具有雙驅(qū)動(dòng)器、雙接收器的通信器接口電路，通過外接電容而進(jìn)行倍壓及電壓極性轉(zhuǎn)換，只需 +5V， 5mA 的電源供電，串行通信原理圖如下圖所示： 圖 26 串行通信原理圖 通信協(xié)議：系統(tǒng)中 PC 機(jī)作為上位機(jī)負(fù)責(zé)系統(tǒng)的通信參數(shù)設(shè)定，數(shù)據(jù)接收處理及對單片機(jī)的控制，程序采用 LabVIEW 編寫。單片機(jī)接收 PC 機(jī)得指令，并向 PC及發(fā)送所需數(shù)據(jù)。采 用 RS232 異步通信方式，單片機(jī)采用串口通信的方式 1，第 1位起始位， 8 位數(shù)據(jù)位，最后一位停止位，無奇偶校驗(yàn)，波特率為 9600bit/s。 3 上位機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在主機(jī)通信程序設(shè)計(jì)中 ， 串口通信 [8] [9]功能模塊包括串口初始化模塊、串口讀模塊以及串口寫模塊 ， 通過這些模塊可以實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的通信 .編寫 LabVIEW 程序時(shí) , 首先進(jìn)行串口初始化 ， 調(diào)用 VISA Configure Serial Port 按照通信協(xié)議完成串口參 河南大學(xué)物理與電子學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 數(shù)的設(shè)置 ， 包括所用串口號(hào)、波特率、一幀信息中有效數(shù)據(jù)的位數(shù)、停止位、數(shù)據(jù)流量控制等 。 VISA resource 端口號(hào)選擇為計(jì)算機(jī)上的 COM1。 如果初始化沒有問題 ， 就可以使用這個(gè)串口進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā) .整個(gè)程序放在一個(gè)無限循環(huán)的 while 語句中 。 通過一個(gè)發(fā)送按鈕及一個(gè)條件結(jié)構(gòu)決定 PC 機(jī)是否發(fā)送數(shù)據(jù) ； 若發(fā)送按鈕按下條件結(jié)構(gòu)為真 ， 則 PC 機(jī)將寫入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入 VISA Write模塊后按照通信協(xié)議從串口發(fā)送給單片機(jī) 。 若條件結(jié)構(gòu)為假 ， 則只將 VISA 資源名稱及錯(cuò)誤輸出傳遞給下個(gè)節(jié)點(diǎn) 。 屬性節(jié)點(diǎn)通過 VISA 資源名稱獲取串口傳送過來的數(shù)據(jù)的字節(jié)總數(shù) ， 將字節(jié)總數(shù)寫入 VISA Read 模塊 ， VISA Read 輸出所接收到的數(shù)據(jù) ， 通過一個(gè)條件結(jié)構(gòu)確定是否清空接收緩沖的數(shù)據(jù) 。 數(shù)據(jù)傳送過程中是以 ASCII碼字符串形式傳送的 。 在串口使用結(jié)束后 ， 使用 VISA Close 結(jié)束與 VISA Resource Name 指定的串口之間的會(huì)話 。 LabVIEW 程序中還設(shè)計(jì)了一個(gè)時(shí)間和日期的小程序 。 利用 LabVIEW 函數(shù)庫中所自帶的讀取日期和時(shí)間的函數(shù) ， 在 LabVIEW 的前面板創(chuàng)建顯示時(shí)間和日期控件 ， 目的用于顯示程序運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間 。 串口的設(shè)置及預(yù)設(shè)溫度輸入 本文實(shí)現(xiàn)的是溫度的測量與控制。 串口的設(shè)置為波特率 9600bit/s,數(shù)據(jù)比特位為8 位，奇偶校驗(yàn)位無。通過 VISA Write 向數(shù)據(jù)緩沖區(qū)寫入兩字節(jié)數(shù)據(jù)。溫度的上下限。 如溫度下限為 30℃ ，上限為 35℃ ，當(dāng)溫度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)“溫度正?！敝甘緹袅粒粗皽囟犬惓！敝甘緹袅?，上位機(jī)將輸入的預(yù)設(shè)溫度值通過 VISA 發(fā)送到串口的 SBUF 中，單片機(jī)讀取預(yù)設(shè)溫度值，根據(jù)接收到的預(yù)設(shè)溫度及單片機(jī)通過DS18B20 中返回的溫度值進(jìn)行比較，如果實(shí)際溫度值低于預(yù)設(shè)溫度下限，則通過單片機(jī)內(nèi)程序 向 口發(fā)送高電平啟動(dòng)加熱系統(tǒng)，如果實(shí)際溫度值低于預(yù)設(shè)溫度上限，則向 口發(fā)送低電平啟 動(dòng)制冷系統(tǒng)。如果在預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)則維持低電平，加熱和制冷系統(tǒng)都不工作。 河南大學(xué)物理與電子學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 圖 31 溫度預(yù)設(shè)值的寫入 圖中 VISA Write 被置于一個(gè)條件結(jié)構(gòu)中，當(dāng)布爾控制鍵 (圖中 OK 鍵 )按下時(shí)向VISA Write 中寫入數(shù)據(jù)，在實(shí)際操作時(shí)，預(yù)設(shè)溫度下限及預(yù)設(shè)溫度上限合并為一個(gè)數(shù)組，并由空間轉(zhuǎn)換為字符串寫入到 VISA Write 中，通過 SBUF 寫入到單片機(jī)中。 溫度的顯示 如 下 圖為溫度比較與顯示程序框圖 [9]， 當(dāng)單片機(jī)接收到串口數(shù)據(jù)， 預(yù)設(shè)溫度上下限后，單片機(jī)開始工作， 將采集的溫度數(shù)據(jù)幀送往串口。 圖 32 溫度比較與警示顯示程序框圖 河南大學(xué)物理與電子學(xué)院本科畢業(yè)論文 13 溫度數(shù)據(jù)幀格式為“ 0xF9， 0xFF,0x00/0xFF”。其中： 0xF9 為固定幀頭； 0xFF的最高位為符號(hào)位 (0 為正值， 1 為負(fù)值 )，低 7 位為溫度整數(shù)部