【正文】 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)。 1能耗控制； IDLE 模式和掉電模式；掉電模式能被 。 1 15 位看門狗， 8 位預(yù)分頻。 一組增強(qiáng)型 UART，提供幀錯(cuò)誤檢測(cè)和硬件地址識(shí)別。 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。 內(nèi)嵌外部尋址 RAM(XDATA)： 256Byte。 ISP 為空間最大可為 4K，與應(yīng)用程序空間共享。 最大工作頻率位 24MHz。 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)。 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。 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(yáng)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。 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。 時(shí)間顯示部分，用于在前面板顯示當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間。 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。前面板上的對(duì)象在程序框圖中顯示為接線端。 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。 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(yáng)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。 時(shí)間顯示框，顯示當(dāng)前的實(shí)時(shí)時(shí)間。 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。 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。 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。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)。輸入控件是指旋鈕、按鈕、轉(zhuǎn)盤等輸入裝置。 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(yáng)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。 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。 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)。 I/O接口軟件存在于儀器和儀器沈陽(yáng)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。 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。該控件的作用是清空由屏蔽指定的 I/O 緩沖區(qū)。邏輯 OR，也稱為 OR 或加，用于合并值。 圖 VISA清空 I/O緩沖區(qū)控件 屏蔽指明要刷新的緩沖區(qū)。 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)。 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。 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。 USB設(shè)備讀寫的操作次序 USB 設(shè)備的讀寫次序如圖 所示 。 沈陽(yáng)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)。 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。 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。 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。每個(gè) USB 設(shè)備都有各自的指令集。 通用串行總線（ USB）是一個(gè)基于信息的通訊總線。它不受平臺(tái)、總線和環(huán)境的限制。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。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。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。端點(diǎn)是USB 設(shè)備中的實(shí)際物理單元，其一般由 USB 接口芯片來提供。 USB 總線接口是 USB 設(shè)備中的串行接口引擎 (SIE)； USB 邏輯設(shè)備被 USB 系統(tǒng)軟件看做是一個(gè)端點(diǎn)的集合 ； 功能單元被客戶軟件看做是接口的集合。 USB設(shè)備 要為 USB 設(shè)備寫驅(qū)動(dòng)程序就必須知道 USB 設(shè)備的架構(gòu)。主控制器負(fù)責(zé)完成主機(jī)和 USB 設(shè)備間數(shù)據(jù)的實(shí)際傳輸。 USB 總線接口： USB 總線接口包括主控制器和根集線器兩部分。 USB 系統(tǒng)軟件： USB 系統(tǒng)軟件負(fù)責(zé)和 USB 邏輯設(shè)備進(jìn)行配置通信，并管理客戶軟件啟動(dòng)的數(shù)據(jù)傳輸。它是最上層的軟件，只能看到像 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) ]6[ 。此外，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?，它還應(yīng)提供或空或滿的內(nèi)存緩沖區(qū)以存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)。 USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)和 USB 系統(tǒng)軟件進(jìn)行接口。客戶軟件不能直接訪問 USB 設(shè)備，其與功能單元間的通信必須經(jīng)過 USB 系統(tǒng)軟件和USB 總線接口才能夠?qū)崿F(xiàn)。 圖 USB系統(tǒng)的分層 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 15 USB主機(jī) 在 USB 系統(tǒng)中只允許有一個(gè)主機(jī)，分為三個(gè)不同的功能模塊 :客戶軟件、系統(tǒng)軟件、USB 總線接口 。 USB 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) USB系統(tǒng)概述 USB 系統(tǒng)主要由 USB主機(jī)和 USB設(shè)備構(gòu)成，所有的傳輸事務(wù)都是由主機(jī)發(fā)起的，USB 設(shè)備是不能主動(dòng)向主機(jī)傳輸任何數(shù)據(jù)的，除非獲得主機(jī)的允許。雖然調(diào)試 USB 驅(qū)動(dòng)程序 比較復(fù)雜，但通過應(yīng)用集成度較高的專用芯片，可以大大簡(jiǎn)化程序的開發(fā)工作。USB 具有速度快、使用方便靈活、易于擴(kuò)展、支持即插即用、成本較低等一系列優(yōu)特性，使 USB 正逐步取代傳統(tǒng)的并行或 串行接口，廣泛應(yīng)用于人機(jī)交互接口、音頻和視頻傳輸、量高速外存接口、寬帶接入、數(shù)據(jù)采集和虛擬儀器等領(lǐng)域。 USB 支持熱插拔和即用，所有 USB 設(shè)備均可隨時(shí)接入和拔離系統(tǒng)， USB 主機(jī)能夠動(dòng)態(tài)地識(shí)別設(shè)備的狀態(tài)，并自動(dòng)為的設(shè)備分配地址和配置參數(shù)。使用 USB Hub 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展，最多可連接 127 個(gè)外設(shè)，系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹狀結(jié)構(gòu)。 USB 是通用串行總線 (Universal Serial Bus)的縮寫，是一種新的計(jì)算機(jī)串行總線。雖然這些儀器總線的性能比較好，但儀器控制系統(tǒng)都需要配備專門的接口控制卡，或者 NI 公司的數(shù)據(jù)采集卡，用戶組裝系統(tǒng)時(shí)，需要打開機(jī)箱，使用不方便。 PXI 是 PCI 在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展，它將 PCI 總線技術(shù)發(fā)展成適合于試驗(yàn)、測(cè)量與數(shù)據(jù)采集場(chǎng)合應(yīng)用的機(jī)械、電氣和軟 件規(guī)范，從而形成了新的虛擬儀器體系結(jié)構(gòu)。 VXI 總線是一種 32 位并行方式的內(nèi)總線，總線背板的數(shù)據(jù)傳輸速率理論上可以達(dá)到 40Mbps。從根本上講， VXI 就是把 GPIB測(cè)量技術(shù)與插 入式 DAQ 板及現(xiàn)代計(jì)算機(jī)等最佳技術(shù)結(jié)合在一起。 GPIB 盡管存在很多局限性，但目前仍是儀器、儀表及測(cè)控系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)互連的主流并行總線。數(shù)據(jù)傳輸速率一般為 250500Kbps，最高可達(dá) 1Mbps，傳輸距離不能大于 20m。 在通用儀器總線中，經(jīng)常用到三種總線 :GPIB， VXI 和 PXI。而且編程簡(jiǎn)單，幾乎所有的開發(fā)軟件都對(duì)其提供了良好的支持。RS232 總線是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) EIA 于 1969 年推出的一個(gè)串行通信標(biāo)準(zhǔn)，也是目前最常用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，用來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通訊，多用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊。在系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)中，軟件的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，也占大部分工作量。兩部分是通過計(jì)算機(jī)的串口進(jìn)行通信的。首先闡述了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)原則，即從整體到部分的設(shè)計(jì)思想，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要重點(diǎn)綜合考慮系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性、可靠性、可擴(kuò)展性及易操作性等性能指標(biāo)，再根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況提出本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖 所示。其中下位機(jī)部分主要完成溫度信號(hào)的采集以及溫度數(shù)據(jù)的輸出 。為了能夠?qū)崿F(xiàn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)所提出的各項(xiàng)具體功能，可以將整個(gè)系統(tǒng)分解為上位機(jī)和下位機(jī)兩個(gè)部分 :上位機(jī)為裝有 LabVIEW2021 軟件的 PC 機(jī)，下位機(jī)為單片機(jī)及外圍電路組成的小系統(tǒng)。 測(cè)試結(jié)果的數(shù)據(jù)保存：用戶可以將采集到的數(shù)據(jù)的一部分或者全部保存在 Excel 表格中，方便查詢和打印。 檢測(cè)參數(shù)的顯示 :如測(cè)試時(shí)間、設(shè)定溫度、當(dāng)前溫度等，當(dāng)溫度超出某個(gè)范圍進(jìn)行報(bào)警等。 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 11 3 總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 本論文針對(duì)傳統(tǒng)檢測(cè)儀表功能由儀器廠商定義，與其它儀器設(shè)備的連接十分有限，圖形界面小，人工讀取數(shù)據(jù)信息量小，數(shù)據(jù)無法編輯、存儲(chǔ)，系統(tǒng)封閉、功能固定、可擴(kuò)展性差，技術(shù)更新慢，開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用較高的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于 LabVIEW 的溫度檢測(cè)系統(tǒng)。虛擬儀器技術(shù)是一項(xiàng)涉及多種技術(shù)領(lǐng)域的 綜合性技術(shù)，而且也是一項(xiàng)仍然在不斷發(fā)展的新技術(shù)。 應(yīng)用于測(cè)控系統(tǒng) :LabVIEW有著強(qiáng)大的功能和廣闊的應(yīng)用前景，但就目前國(guó)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(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、分析和顯示，忽略了 LabVIEW強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集和控制功能，特別是基于 PC機(jī)的實(shí)時(shí)控制，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。 應(yīng)用于機(jī)器監(jiān)控 :對(duì)于要求有實(shí)時(shí)控制、視覺和圖像分析或運(yùn)動(dòng)控制的機(jī)器監(jiān)視和預(yù)先維護(hù)的應(yīng)用系統(tǒng)， LabVIEW是理想的選擇。在 LabVIEW平臺(tái)下，可以實(shí)現(xiàn)多通道的高速測(cè)量和控制。 應(yīng)用于研究與分析 :運(yùn)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(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析和處理、對(duì)于圖像處理、時(shí)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)。 LabVIEW的應(yīng)用大致可分為以下幾個(gè)主要方面 ]3[ ： 應(yīng)用于生產(chǎn)檢測(cè) : LabVIEW己經(jīng)成為用于測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域的工