【正文】 經(jīng)過測試以上所提到的功能都。上位機實現(xiàn)了由 PC 機端的 GUI 界面進行波形顯示、存儲、頻譜分析，而且 PC 機端的 GUI界面主要利用 LabVIEW 來實現(xiàn)。硬件設計上，完成了原理圖的基本設計，并且畫了對應的 PCB 圖，經(jīng)過調(diào)試可以很好的工西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 38 作。 第 5 章 結(jié)論與展望 本章主要對整個系統(tǒng)的設計過程做出了總結(jié)，得出了系統(tǒng)工作的最后結(jié)論，并且根據(jù)不足做出了展望。本設計的另一特點是對每個頻譜進行了直接的顯示。對于三種波形，正弦波，三角波，方波進行比較可以對比顯示不同波形。 結(jié)論與分析 通過不斷地改進本設計基本達到了預期的結(jié)果，實現(xiàn)了對信號的采樣，波形顯示，和頻譜分析。 分析：由于被測信號不對，或者采樣頻率過小問題。 解決：最終發(fā)現(xiàn)是硬件問題，沒有注意到加入直流信號，加入直流信號后經(jīng)過調(diào)試出現(xiàn)完整圖形。 在 Labview 上呈現(xiàn)的波形沒有下半部分。由于不同波形對頻譜分析無影響，加之以上已經(jīng)可以說明不同波形的顯示情況，所以在對 1V 進行測試時我們只測一種波形進 西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 36 界面圖 b. 幅度譜 c. 被測信號 圖 423 4000HZ 1V 正玄波 調(diào)試過程中遇到的問題及解決方案 在系統(tǒng)的調(diào)試過程中，產(chǎn)生的問題多種多樣。 具體測試結(jié)果如下 : 西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 35 界面圖 b. 幅度譜 c. 被測信號 以上是幅度 3V 頻率為 ,2020HZ,3000HZ,行測試。所以在幅度方面主要分 1V 和 3V 進行了檢測。 調(diào)試結(jié)果 本設計在 LabVIEW 上對信號采集時主要對三種波形進行了采集，方波，正玄波和三角波。 C8051F340 單片機的硬件設計方案如圖 42 所示： 西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 34 圖 42 C8051F340 硬件圖 檢測被測信號 運用示波器檢測被測信號 ，驗證三種波形的輸出正常。 硬件方面檢測 本設計是利用 C8051F340 單片機實現(xiàn)信號采樣。具體檢測如下所示： 圖 41 USB通信測試圖 探針 [1]表示檢測到與上位機相連的 USB 設備 1 個。 西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 33 調(diào)試方案 驗證 USB 通信成功 在 LabVIEW 上檢測通信成功是要在后面板設置探針檢測線路是否聯(lián)通。 驗證 LabVIEW 界面功能 對 LabVIEW 界面的檢測實際是對上位機的整體檢測，通過 LabVIEW 界面信號顯示和頻譜的顯示進而確保整個設計的初步成功。 驗證 USB 通信 在運用 LabVIEW 之前檢測自己設計的方案時，必須先保證上位機設計的合理性與成功性，為此我們必須先對其進行 USB 通信成功的檢測，進而保證后面實驗的可行性。 西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 32 第 4 章 系統(tǒng)調(diào)試 本章主要對調(diào)試目的、調(diào)試方案、調(diào)試過程與結(jié)果以及調(diào)試過程中遇到的問題及解決方案進行詳細介紹。 周期均方根 —測量周期性輸入信號完整周期的均方根值。 峰峰值 —測量 信號 最高正峰和最低負峰之間的距離。 最大峰 —測量 信號 的最高正峰值。 平滑窗用于減緩有效信號中的急劇變化。 加窗 —在 信號 上使用 Low Side Lobe窗 。 直流 —采集 信號 的直流分量。下面是本次設計的波形圖標部分 [17]。 創(chuàng)建波形（模擬波形） 函數(shù)可在圖表的 x 標尺上劃分時間，并自動使用 x 標尺刻度的正確間隔。圖表將這些輸入作為單條曲線上的新數(shù)據(jù)。向圖表傳送數(shù)據(jù)的頻率決定了圖表重繪的頻率。右鍵單擊圖表，從快捷菜單中選擇圖表西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 30 歷史長度可配置緩沖區(qū)大小。下列前面板顯示了一個波形圖表的范例。 同理我們可以得到 USB讀寫延遲功能如下圖。所有設置完畢，得到圖 36所示的名為“ SI— GetNumDevices”的調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點。本設計用到的節(jié)點具體介紹如下。 USBXpress提供了 10個 USB主機 API函數(shù)，具體如下： SI_Get NumDevices() 獲取 USB器件的序列號 西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 28 SI_Get ProductString（） 獲取 USB器件的產(chǎn)品描述信息 SI_Open（） 打開 USB器件 SI_Close（） 關(guān)閉 USB器件 SI_Read（） 讀 USB器件數(shù)據(jù)版 SI_Write（） 向 USB器件寫數(shù)據(jù)塊 SI_FlushBuffers（） 清楚 USB器件讀和寫隊列中的數(shù)據(jù) SI_Set Timeouts（） 設置 USB讀寫延時 SI_Get Timeouts（） 獲取 USB讀寫延遲 SI_CheckRXQueue（） 獲取器件讀隊列中的數(shù)據(jù)的個數(shù) 在 Labview軟件編寫 GUI程序是可通過 Labview軟件中的 CLF節(jié)點 (Labview 高級 子模板中的調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點 )調(diào)用 USBXpress提供的 USB主機 API，以達到訪問 USB底層硬件的目的。本次設計程序框圖如下 : 西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 27 圖 36后面板框圖 一 一般， Iabview 的上層應用程序通過調(diào)用 USBXpress提供的 USB主機 API函數(shù)實現(xiàn)對下層 USB硬件訪問的程序流程如圖 37所示。它包括前面板上的控件和控件的連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù) 、結(jié)構(gòu)和連線等。它的功能是對前面板上的控件進行定義、操作和連線以實現(xiàn)虛擬儀器的功能，是 LabVIEW 程序設計的核心。這一界面上有 用戶輸入和顯示輸出兩類對象 ，具體表現(xiàn)有開關(guān)、旋鈕、圖形以及其他控制和顯示對象。 } } AD0INT = 0。 AD_flag1=0。 num++。 AD_flag2=1。 if(num=1500) { num=0。具體程序如下： void Adc_ConvComplete_ISR(void) interrupt 10 { if(AD_flag1==0) { Out_Packet1[num] = ADC0H。最后改為采樣一組數(shù)據(jù)再發(fā)送，以上程序就是為此設計。 else Block_Write(Out_Packet2, 1500)。具體程序如下： while (1) { if(AD_flag2==1) { AD_flag2=0。 （ 1）端口初始化 Port_IO_Init1()。 將引腳分配給要使用的外設（ XBR0、 XBR XBR2）。 用端口輸出方式寄存器（ PnMDOUT）選擇所有端口引腳的輸出方式（漏極開路或推挽）。 本設計主要有端口初始化，定時器初始化， ADC 初始化，時鐘初始化。 器件時鐘的初始化：通過將特殊寄存器 OSCICN 的 IFCN1 和 IFCN0 位都置?1? 設置內(nèi)部晶振為最高頻率；通過將特殊寄存器 CLKMUL 的 MULEN 位置 ?1?使能時鐘乘法器，然后延時等待時鐘乘法器準備好。 單 片 機 初 始 化 子 程 序 開 始看 門 狗 定 時 器 初 始 化器 件 時 鐘 初 始 化器 件 I / O 端 口 初 始 化單 片 機 初 始 化 子 程 序 結(jié) 束 圖 34 C8051F340初始化流程圖 看門狗定時器的初始化：通過對特殊寄存器 PCA0MD 的 WDTE 位將看門狗定西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 24 時器使能，如果該位被置 “1”， PCA 模塊 4 被用作看門狗定時器，若為 ?0?看門狗定時器被禁止。調(diào)用 AN169USB 通信庫函數(shù) USB_Int_Enable()。 RSTSRC |= 0x02。完成初始化 USB 總線時鐘 USB_Init(USB_VID,USB_PID,USB_MfrStr,USB_ProductStr,USB_SerialStr,USB_MaxPower,USB_PwAttributes,USB_bcdDevice)。 2. 處理 USB 總線的程序代碼 USB_Clock_Start()。具體流程如下 : 圖 33下位機程序流程圖 西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 23 主程序重要相關(guān)代碼注釋如下： 1. 禁止看門狗的程序代碼 PCA0MD amp。再進行對信號的采樣和發(fā)送程序部分，本次設計主要采用的是采樣一組數(shù)據(jù)發(fā)送一組數(shù)據(jù)的流程。 下位機程序設計 下位機部分主要實現(xiàn)的功能是對信號的采樣，主要兩部分，初始化，信號采樣并通過 USB 發(fā)送到 PC 機。主要是下位機的信號采樣和發(fā)送和上位機我頻譜顯示和分析程序框圖。 這里其實是本設計的最重要部分，在上位機上主要是利用 LabVIEW 的強大功能實現(xiàn)對波形的顯示和頻率的分析。 這里其實是一個 中間環(huán)節(jié)，是將上位機和下位機連接到一塊的中介，通過對 USB 端口的設計將采樣后的信號發(fā)送到 PC 機上。 由于在下位機部分我們主要實現(xiàn)的功能是完成對信號的采樣和發(fā)送，所以我們利用 C8051F340 主要實現(xiàn)，本次設計我們采用的是采樣一組發(fā)送一組進行傳輸。 軟件功能概述 根據(jù)系統(tǒng)功能要求，系統(tǒng)的軟件設計可分為兩大模塊： 下位機信號的采樣及發(fā)送 部分和 上位機對信號的分析 部分 ， 具體 功能 描述如下 。 詳圖見附錄 II。 系統(tǒng)整體 PCB 圖設計 由 于本設計單片機 C8051F340 的原理圖采用 Altium Designer Summer 09 軟件繪制。最后，當原理圖畫完之后我們還要仔細檢查，只有確認沒有錯誤之后才生成 PCB 圖，然后在檢查過程中可以用軟件自帶的電西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 19 氣規(guī)則進行合理的配置。其次， 在設計系統(tǒng)原理的圖時，最好能把系統(tǒng)分成幾個小模塊，分開去設計。在畫器件原理圖符號時沒必要把所有的管腳都一一畫出來，只要把用到的引腳畫出來則可。 原理 圖的設計是整個設計的基礎，它決定了后面整個工作的進展。 1234U2USBREGIN1uFC7C8 圖 27 最小系統(tǒng)電源電路 圖 27 中， C C8 的容值大小均參考數(shù)據(jù)手冊上的典型電路； USB 的 1 引腳接單片機的 REGIN 引腳 。與自制的變壓器產(chǎn)生的 5V供電系統(tǒng)相比，由 USB 供出的 5V電壓電路安全而且簡單易得，它所提供的功率不超過 ，最大輸出電流為 500mA，電壓一般為 5V177。 R327R127R21234U2USB 33pFC115pFC215pFC31uFC5C6VBUSD+DC4D+DVBUSREGIN1uFC7C8VDD 圖 26 USB通信電路 圖 26 中 C1~C6 的容值大小均參考數(shù)據(jù)手冊上的典型電路； USB 的 3 引西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 18 腳分別接單片機的 D+引腳和 D引腳 。 USB 具有可以 熱插拔 、攜帶方便、標準統(tǒng)一、可以連接多個設備、安裝方便、結(jié)構(gòu)簡單、高帶寬、易于擴展等優(yōu)點 ， 已逐漸成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢。它的接口有兩端接口，其中一端與計算機的 USB口相連，另一端與單片機芯片 的 JTAG 接口相連，這是一個 14 針的接口，其硬件連接如圖 25 所示。此外， RST/C2CK 和單片機的 13 引腳 /RST/C2CK 相西安工程大學本科畢業(yè)設計 (論文 ) 17 連。F 的電容和 1KΩ 的電阻，時間常數(shù)為 1ms，滿足系統(tǒng)復位要求。F。此后