【文章內容簡介】 VI屬性的設置和通信流程圖的連接。 下位機功能的實現(xiàn) 本設計中下位機用的是 AT89S52 單片機 ，它是本系統(tǒng)執(zhí)行的核心 。其主要任務有：與上位機進行串口通信；發(fā)送 PWM波來調節(jié)直流電機的轉速；接受反饋的電機轉速的信號并計算出電機的轉速 。 （ 1）下位機串口通信 本設計的串口通信使用的是單片機的串行輸入端（ RXD）和串行輸出端（ TXD）與 PC 機的 COM 口相連接，采用的是 RS232 接口標準和 DB9 連接器。 （ 2） PWM 波的產生 PWM 信號的產生通常有兩種方法：一種是硬件的方法；一種是軟件的方法。本設計采用的是軟件生成 PWM 信號的方案。 設計思路是： 固定單片機輸出 PWM波的周期，然后通過執(zhí)行延時子程序改變高電平輸出的時間和低電平輸出的時間比，即可產生不同占空比的 PWM 波。 （ 3）電機轉速 的計算 電機轉速計算的實現(xiàn) ，本系統(tǒng)采用的是 定時 加計數(shù)的方法。通過 單片機內部的定時器 T0來 定時，然后用外部中斷 INT1 來記接收到的反饋脈沖的數(shù)量 ， 通過在一定時間內 接收到 的脈沖數(shù)來算出轉速。 3 虛擬儀器和 LabVIEW 介紹 虛擬儀器的概念 所謂的虛擬儀器，就是在以通用計算機為核心的通用硬件平臺上，由用戶設計定義，采用虛擬面板，測試功能由軟件實現(xiàn)的一種計算機儀器系統(tǒng)。這里的“虛擬”有兩層含義： （ 1） 虛擬的儀器面板 在虛擬儀器里由軟件在計算機顯示器上生成類似于真實儀器的操作面板，物理的開關、旋鈕、案件以及數(shù)碼管等顯示器件都是由于實物外觀很相似的圖形控件來代替，操作人員通過鼠標或者鍵盤操作軟件界面中的這些空間來完成一期的控制。 （ 2） 由軟件實現(xiàn)儀器的測量功能 在虛擬儀器系統(tǒng)中，儀器功能是由軟件編程來實現(xiàn)的。它不僅能實現(xiàn)串通一氣的測量功能，也能實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器不能 實現(xiàn)或者很難實現(xiàn)的一些數(shù)據(jù)處理功能，如 FFT 分析、小波分析、數(shù)字濾波、回歸分析、統(tǒng)計分析等。通過不同軟件模塊的組合，還可以實現(xiàn)多種自動測試功能。 一臺性能優(yōu)良的虛擬儀器不僅可以實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的大部分功能，而且在許多方面有傳統(tǒng)儀器無法比擬的優(yōu)點，如使用靈活方便、功能豐富、價格低廉、可以一機多用、可重復開發(fā)等。虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器相比，有以下 6 個特點 : （ 1） 傳統(tǒng)儀器的面板只有一個，其上布置著種類繁多的顯示與操作元件，易于導致許多識別與操作錯誤。而虛擬儀器可以通過在幾個分面板上的操作來實現(xiàn)比較復雜的功能。同時，虛擬儀器面板上的學生研究和操作元件的種類不受“標準件”和“加工工藝”限制，它們是由 編程來實現(xiàn)的，設計者可以根據(jù)用戶的認識要求和操作要求設計儀器面板。 （ 2） 在通用硬件平臺確定后，由軟件取代傳統(tǒng)儀器中的硬件來完成儀器的功能。 （ 3） 儀器的功能是用戶根據(jù)需要由軟件來定義的，而不是事先由廠家定義好的。 （ 4） 儀器的改進和功能擴展只需要更新相關軟件設計，而不需要購買新的儀器。 （ 5） 研制周期較傳統(tǒng)儀器大為縮短。 （ 6） 虛擬儀器開放、靈活，可與計算機同步發(fā)展，與網絡及其它周邊設備互聯(lián)。 LabVIEW 概述 編程語言的介紹 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、發(fā)展最快、功能最強的圖形化軟件開發(fā)集成環(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、費時的語言 編程簡化為用菜單或圖標提示的方法選擇功能（圖形），用仙臺哦將各種功能（圖形）連接起來的簡答圖形編程方式，為沒有編程經驗的用戶進行編程、差錯、調試提供了簡單方便、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動程序、多種多樣的分析和表達功能支持，為用戶便捷地構筑自己在實際工程中所需要的以其系統(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基于文本的語言產生代碼行，而 LabVIEW 采用圖形化編程語言 —— G 語言，產生的程序是框圖的形式，易學易用，特別適合硬件工程師、實驗室技術人員、生產線工藝技術人員的學習和使用，可在很短的時間內掌握并應用到實踐中區(qū)。特別是對于熟悉儀器結構和硬件電路的硬件工程師、現(xiàn)場工程技術人員以及測試技術人員們學習 LabVIEW 駕輕就熟，在很短的時間內就能夠學會 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或 C++等其它計算機高級語言一樣， LabVIEW也是一種通用編程系統(tǒng)，具有各種格言、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，甚至還有目前十分熱門的網絡功能。 LabVIEW 也有完善的仿真、調試工具，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)及其變化情況，比其 它 語 言 的 開 發(fā) 環(huán) 境 更 方 便 、 更 有 效 。 LabVIEW 編程基礎 所有的 LabVIEW 程序（即虛擬儀器 VI）都是由前面板和框圖構成的。下面通過一個簡單的加減 法程序的實現(xiàn)來說明。 前面板（ Front Panel） 在 LabVIEW 中，前面板是虛擬儀器 VI 的圖形用戶界面，其中包含著旋鈕、按鈕、圖表等控件（ Control）、指示器（ Indictor），用來接收用戶的輸入以及顯示程序的輸出。各種控件、指示器是 LabVIEW 與用戶的接口，它們的外觀和實際儀器對應元件的外觀幾乎一樣 ，因此，計算機屏幕所顯示的就像一臺實際儀器的前面板 。 （ 1） 框圖（ Block Diagram） 框圖與圖元（ Icons）儀器包含著虛擬儀器圖形方式的源代碼。在框圖中，可以使用 G語言對前面板中所創(chuàng)建 的各種輸入、輸出的功能進行編碼。框圖中可以包括 LabVIEW 內部的虛擬儀器庫函數(shù)（ Function）、結構（ Structure），還可以包括與前面板的控件、指示器有關的接線端子 。 （ 2） 選項板（ Palette） 選項板提供了創(chuàng)建、編輯用戶 VI 的前面板、框圖時所需要的一些選項LabVIEW 中有以下三個選項板。 ○1 工具選項板 工具選項板既可以用在前面板設計時，也可以用在框圖設計時，它包括了創(chuàng)建、編輯、調試前面板及框圖對象的一些工具 ○2控件選項板 該選項板用在前面板設計時，其中包括了創(chuàng)建用戶界面時所需要的各種控件、指示器 ○3函數(shù)選項板 函數(shù)選項板用于框圖設計時，其中包括了對 VI 進行編程時可使用的一些標準模塊，如算術運算、文件 IO、儀器 IO 數(shù)據(jù)采集等模塊 ○4數(shù)據(jù)流圖（ Dataflow） 用 LabVIEW 創(chuàng)建的 VI 是按一定的數(shù)據(jù)流動模型來執(zhí)行的。框圖一般有 VI、結構、前面板上的接線端子等節(jié)點（ Node）組成，這些節(jié)點通過“導線（ Wire）”連接起來。由此連接關系決定了程序執(zhí)行 過程的數(shù)據(jù)流動。當一個節(jié)點的功能被執(zhí)行完后，其所有的輸出都將被移動到數(shù)據(jù)流圖路徑的下一個節(jié)點上。 4 系統(tǒng)硬件設計 單片機外圍電路設計 單片機最小系統(tǒng)設計 本設計采用 ATMEL 公司的 8 位 51 單片機 AT89S52，設計的最小系統(tǒng)如圖 其功能主要有供給單片機時鐘源、復位電路。 時鐘電路采用外部晶體振蕩器，外加兩個協(xié)調電容。本設計一方面基于串口通信 ，為了保持串口通信的正確性，采用 12MHz 頻率的晶振，能更好的匹配串口發(fā)送速率，保持數(shù)據(jù)的正確性；另一方面，采用 12MHz 頻率的晶振也能達到比較精確的軟件定時。 復位電路是由上電復位和按鍵復位兩部分組成。上電復位原理為單片機上電后，電容充電，充電期間，給 RST 引腳高電平，引發(fā)單片機復位，充電完成后，RST 接低電平，單片機正常工作。 按鍵復位原理為按下按鍵后，按鍵和電容構成回路，進行電容放電。放電期間， RST 接高電平，引發(fā)單片機復位。松開按鍵后，電容放電完成， RST 接低電平，單片機正常運行。 單片機外圍電路設計 前文中已經給出了系統(tǒng)下位機功能實現(xiàn)的設計方案。 AT89S52 單片機通過 P3端口引腳的第二功能來實現(xiàn)其與上位機的串口通信和接收反饋速度信號的作用。根據(jù) P3 口的第二功能，本設計中采用 RXD（串行輸入口）和 （串行輸出口）來完成與 PC 機的串口通信；通過 （ 外部中斷 1）來接收測速電路反饋的速度信號。 另外， AT89S52 有 32 位 I/O 口線，其中 P0口是一個 8位漏極 開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅動 8 個 TTL 邏 輯電平。 當 P0口作為普通輸出端口用的時候，需要外加上拉電阻才能輸出高電平 。 本設計中， 和 用來輸出去往驅動電路的高低電平， 輸出 PWM波信號。 電路圖如下所示： +5VGND30PFC230PFC3X11KR110KR210uFC1S1SWPB+5V12345678RST9101112