【導(dǎo)讀】美國NI公司的提出了“軟件就是儀器”的概念，于是LabVIEW應(yīng)運(yùn)而生。需要進(jìn)行溫度檢測(cè)的問題。本設(shè)計(jì)有兩個(gè)方面，上位機(jī)是在PC平臺(tái)上運(yùn)用LabVIEW軟。件開發(fā)檢測(cè)界面，并且直觀的觀察溫度變化曲線，根據(jù)需要還可以以Excel表格的形式，和實(shí)用性更好，節(jié)約了硬件部分的成本。

　　

【正文】 或是輸入或是輸出。利用設(shè)備地址、端點(diǎn)號(hào)和傳輸方向就可以指定一個(gè)端點(diǎn)，并和它通信。在 USB 設(shè)備中端點(diǎn)分為了兩類 :一類 0 號(hào)端點(diǎn)，也叫控制端點(diǎn)。它比較特殊是雙向通信，并且把 0號(hào)端點(diǎn)所形成的數(shù)據(jù)流管道成為缺省管道。在 USB 設(shè)備連接、上電或復(fù)位后， USB 系沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 統(tǒng)軟件就使用該管道與 USB 邏輯設(shè)備進(jìn)行配置通信，在 USB 設(shè)備被正確配置后，客戶軟件也會(huì)擁有 對(duì)該管道的使用權(quán)。另一類是非 0 號(hào)端點(diǎn)，這類端點(diǎn)都只有在 USB 設(shè)備被正確配置后才可以使用。 NIVISA 概述 N1VISA簡介 VISA(Virtual Instrument Software Architecture)是一個(gè)用來與各種儀器總線進(jìn)行通訊的高級(jí)應(yīng)用編程接口（ API）。它不受平臺(tái)、總線和環(huán)境的限制。換言之，與 GPIB 設(shè)備進(jìn)行通訊的程序，無論是在運(yùn)行 Windows 2021 的機(jī)器上用 LabVIEW 開發(fā)出來的，還是在運(yùn)行 Mac OS X 的機(jī)器上用 C 語言編寫的，都可以使用 同一個(gè) API。 通用串行總線（ USB）是一個(gè)基于信息的通訊總線。這表示 PC機(jī)與 USB 設(shè)備通過發(fā)送指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行通訊，而這些指令和數(shù)據(jù)是通過總線以文本或二進(jìn)制數(shù)據(jù)的形式發(fā)送的。每個(gè) USB 設(shè)備都有各自的指令集。您可以使用 NIVISA 的讀寫功能向儀器發(fā)送這些指令，并讀取儀器的反饋。 NIVISA 從 版開始支持 USB 通訊，它有兩種 VISA 類函數(shù) (Resource Class) ，可以控制兩類 USB 設(shè)備： USB INSTR 設(shè)備與 USB RAW 設(shè)備。 USB INSTR 設(shè)備是符合USBTMC 協(xié)議的 USB 設(shè)備 ， 可以通過使用 USB INSTR 類函數(shù)控制 ,通信時(shí)無需配置NIVISA； 而 USB RAW 設(shè)備是指除了明確符合 USBTMC 規(guī)格的儀器之外的任何 USB設(shè)備 ,通信時(shí)要配置 NIVISA。 配置 NIVISA 的過程 使用 Driver Development wizard(驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)向?qū)?)創(chuàng)建 INF 文檔 ； 安裝 INF 文檔 ,并安裝使用 INF 文檔的 USB 設(shè)備 ； 使用 NIVISA Interactive Control(NIVISA 互動(dòng)控制工具 )對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試 ,以證實(shí)USB 設(shè)備已正確安裝 ， 并獲得 USB 設(shè)備的各屬性值。 與 NlVISA相配合的 LabVIEW模板中 VI子節(jié)點(diǎn) 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(diǎn) ， 可以設(shè)置端點(diǎn)或 傳輸方式。 ViWrite， 向 VISA resource name 指定的設(shè)備寫入數(shù)據(jù)。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 17 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 ]7[ 。 USB設(shè)備讀寫的操作次序 USB 設(shè)備的讀寫次序如圖 所示 。 圖 USB設(shè)備讀寫框圖 LabVIEW2021 中串口的配置 VISA 配置串口控件如圖 所示。 圖 VISA配置串口控件 通過 VISA 資源名稱指定插入的 USB 設(shè)備，進(jìn)而對(duì)該 USB 設(shè)備的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化，時(shí)該設(shè)備做好接受上位機(jī) LabVIEW 發(fā)送的指令。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 VISA 寫入控件如圖 所示。 圖 VISA寫入控件 該控件的功能是將寫入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入 VISA 資源名稱指定的設(shè)備或者接口。 VISA 讀取控件如圖 所示。 圖 VISA讀取控件 該控件的功能是從 VISA 資源名稱指定的設(shè)備或者借口中讀取指定數(shù)量的字節(jié)，并且使數(shù)據(jù)返回至讀取緩沖區(qū)。 VISA 清空 I/O 緩沖區(qū)控件如圖 所示。 圖 VISA清空 I/O緩沖區(qū)控件 屏蔽指明要刷新的緩沖區(qū)。按位合并緩沖區(qū)屏蔽可同時(shí)刷新多個(gè)緩沖區(qū)。邏輯 OR，也稱為 OR 或加，用于合并值。接受緩沖區(qū)和傳輸緩沖區(qū)分別只用一個(gè)屏蔽值。該控件的作用是清空由屏蔽指定的 I/O 緩沖區(qū)。 VISA 關(guān)閉控件如圖 所示。 圖 VISA關(guān)閉控件 該控件的作用是關(guān)閉 VISA 資源名稱指定的設(shè)備會(huì)話句柄或事件對(duì)象，完成一次數(shù)據(jù)采集過程。 上位機(jī) LabVIEW 程序的前面板和程序框圖 數(shù)據(jù)處理 VISA實(shí)質(zhì)上是一個(gè) I/O接口軟件庫及其規(guī)范 的總稱。 I/O接口軟件存在于儀器和儀器沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 19 驅(qū)動(dòng)程序之間，完成對(duì)儀器內(nèi)部寄存器進(jìn)行直接存儲(chǔ)數(shù)據(jù)操作，并且為儀器與儀器驅(qū)動(dòng)程序提供信息傳遞的底層軟件。應(yīng)用 labview的圖標(biāo)（即儀器驅(qū)動(dòng)程序）設(shè)置串口，讀串口里的數(shù)據(jù)。 由于全部默任串口的設(shè)置 (9600bps 8 位數(shù)據(jù) ,1 位停止 ,1 位起始 ,無握手信號(hào) ) ,下位機(jī)采集程序遵守上述協(xié)議 ,直接用讀圖標(biāo)讀串口的數(shù)據(jù)。上位機(jī)的流程圖如圖。 圖 上位機(jī)的流程圖 這是最基本的流程圖，也是最重要的一步。需要注意的是系統(tǒng)從串口讀來的數(shù)據(jù)被自動(dòng)轉(zhuǎn)換為 ASCII字符，要想得到數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)中還用到了一個(gè)子 VI，該子 VI的程序框圖和前面板如圖 。 圖 子 VI前面板和程序框圖 LabVIEW的前面板和各個(gè)部分的功能 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 前面板由輸入控件和顯示控件組成。這些控件是 VI 的輸入輸出端口。輸入控件是指旋鈕、按鈕、轉(zhuǎn)盤等輸入裝置。顯示控件是指圖表、指示燈等顯示裝置。輸入控件模擬儀器的輸入裝置，為 VI 的程序框圖提供數(shù)據(jù)。顯示控件模擬儀器的輸出裝置，用以顯示程序框圖獲取或生成的數(shù)據(jù)。 上位機(jī)采用的是 LabVIEW2021 進(jìn)行設(shè)計(jì)，圖 所示為溫度檢測(cè)界 面，即上位機(jī)程序的前面板?？傮w功能是接收下位機(jī)采集得到的溫度數(shù)據(jù)，并且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和記錄，通過前面板限定溫度值，當(dāng)溫度超出限定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 圖 溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前面板 前面板各個(gè)部分的具體功能介紹如下： 溫度記錄表和溫度實(shí)時(shí)顯示框，用于記錄溫度，必要時(shí)可以生成 Excel 表格永久保存。 VSIA 配置控件的前面板顯示部分和采集次數(shù)顯示控件，可以直觀的知道進(jìn)行溫度采集的次數(shù)。 操作框，可以進(jìn)行端口選擇，設(shè)置報(bào)警溫度的上限和下限值，可以停止程序運(yùn)行。程序運(yùn)行前，首先要選擇下位機(jī) 的連接端口，才可以從下位機(jī)讀取溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)。 時(shí)間顯示框，顯示當(dāng)前的實(shí)時(shí)時(shí)間。 溫度波形圖表，直觀顯示溫度變化曲線。 溫度報(bào)警指示燈，當(dāng)溫度大于上限設(shè)定值時(shí)，溫度過高燈變紅；當(dāng)溫度小于下限設(shè)定值時(shí)，溫度過低燈變紅；當(dāng)溫度處于上限制和下限值之間時(shí)，表明溫度正常，兩沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 21 個(gè)指示燈均為綠色。 實(shí)時(shí)溫度表，用于檢測(cè)溫度變化。 LabVIEW的程序框圖和各個(gè)部分的功能 前面板創(chuàng)建完畢后，便可使用圖形化的函數(shù)添加源代碼來控制前面板上的對(duì)象。程序框圖是圖形化源代碼的集合，圖形化源代碼又稱 G 代碼或程 序框圖代碼。前面板上的對(duì)象在程序框圖中顯示為接線端。 本程序的程序框圖如圖 所示。 圖 溫度檢測(cè)系統(tǒng)程序框圖 下面介紹一下程序框圖中各個(gè)重要位置的作用， VSIA 控件部分在第三章第二節(jié)已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的敘述，此處不再累述。 歡迎詞部分，出現(xiàn)歡迎對(duì)話框，表明 VSIA 部分的下位機(jī)初始化已經(jīng)完成，點(diǎn)擊確定即開始檢測(cè)溫度數(shù)據(jù)。 時(shí)間顯示部分，用于在前面板顯示當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間。 系統(tǒng)延時(shí)，減緩系統(tǒng)的運(yùn)行速度，減少上位機(jī)部分 CPU和內(nèi)存的使用率。 將 VISA 讀取的字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)字，從 VISA 緩沖區(qū)中讀取的是字符串，在這部分中分別從偏移量（第一個(gè)字節(jié)、第二個(gè)字節(jié)、第三個(gè)字節(jié)）位置截取三個(gè)子字符串（ ASCⅡ 碼），將子字符串送入轉(zhuǎn)換子 VI 中分別得到三個(gè)十六進(jìn)制數(shù)字，再通過字符串整合控件，將三個(gè)十六進(jìn)制數(shù)字整合成一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)值。 攝氏溫度計(jì)算部分，將得到的十六進(jìn)制數(shù)送到數(shù)值轉(zhuǎn)換控件中，將其轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，得到的結(jié)果乘以 DS18B20 的精度 ，得到的數(shù)值即為當(dāng)前環(huán)境下的攝氏溫度。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 創(chuàng)建表格控件，將得到的溫度數(shù)值和系統(tǒng)時(shí)間在該控件內(nèi)進(jìn)行整合，然后按照指定格式顯示表格。 溫度 檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)時(shí)溫度值與溫度設(shè)定值比較，當(dāng)布爾量為 F 時(shí)，綠燈亮，當(dāng)布爾量為 T 時(shí)紅燈亮，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警功能。 本章小結(jié) 本章詳細(xì)的介紹了 NIVISA 的功能和 LabVIEW 的程序編寫，并且詳細(xì) NIVISA 的配置、 LabVIEW 程序中幾口功能實(shí)現(xiàn)的各個(gè)控件、 LabVIEW 程序的前面板和程序框圖的各個(gè)部分的功能和作用。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 23 5 下位機(jī) 硬件和 程序設(shè)計(jì) 溫度測(cè)控儀表的硬件組成 該系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)和強(qiáng)大的圖形化編程軟件 LabVIEW 結(jié)合在一起，建立起具有靈活性的基于計(jì)算 機(jī)的測(cè)量與控制應(yīng)用方案，最終構(gòu)建起滿足自己需要的系統(tǒng)。該系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：裝有 LabVIEW 軟件的計(jì)算機(jī)， MPC89E52 單片機(jī)，電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232，溫度傳感器 DS18B20。 溫度信一號(hào)由 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器測(cè)得，由單片機(jī)組成的小系統(tǒng)對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行采集，然后通過 PC 機(jī)的 RS232 串口將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的LabVIEW 程序?qū)斎氲臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將結(jié)果由計(jì)算機(jī)顯示出來，同時(shí)計(jì)算機(jī)中LabVIEW 對(duì)設(shè)定溫度值進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。 單片機(jī)的 使用 MPC89E52AE單片機(jī) 應(yīng)用 本系統(tǒng)所用的是笙泉公司生產(chǎn)的 MPC89E52AE 單片機(jī)，它是一個(gè)低功耗，高性能8 位單片微型計(jì)算機(jī)，片內(nèi)含最大 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫20210 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的MPC89E52AE 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。該單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖 所示 圖 MPC89E52AE單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 MPC89E52AE 單片機(jī)的引腳如圖 所示 。 圖 MPC89E52AE單片機(jī)引腳圖 MPC89E52AE單片機(jī)的主要特點(diǎn) 該型號(hào)單片機(jī)的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。 采用 80C51 內(nèi)核。 最大工作頻率位 24MHz。 程序空間： 8KB。 ISP 為空間最大可為 4K，與應(yīng)用程序空間共享。 IAP 空間最大到 6KB,與 ISP 空間共享數(shù)據(jù)空間，要使用 IAP，必須設(shè)置 ISP 空間最小為 1K。 內(nèi)嵌外部尋址 RAM(XDATA)： 256Byte。 三級(jí)代碼加密保護(hù)。 三個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器， Timer2 是一個(gè)向上 /向下計(jì)數(shù)器，可編程時(shí)鐘輸出在 口上。 8 個(gè)中斷源， 4 級(jí)優(yōu)先級(jí)。 一組增強(qiáng)型 UART，提供幀錯(cuò)誤檢測(cè)和硬件地址識(shí)別。 1雙 DPTR。 1 15 位看門狗， 8 位預(yù)分頻。使能后，不能關(guān)閉。 1能耗控制； IDLE 模式和掉電模式；掉電模式能被 。 1低 EMI；可關(guān)閉 ALE 輸出。 1 4 組 8 位雙向 I/O 口；對(duì)于 PLCC44 和 PQFP44 封 裝還有一組 4 位雙向 I/O 口 (P4)。 沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 25 1芯片內(nèi)程序 /數(shù)據(jù) FLASH 存儲(chǔ)器：