【正文】 C31uFC41uFC21uFCS1CH 02CH 13G ND4V C C8CL K7DI5DO6U2A DC 0 8 3 2CS1CH 02CH 13G ND4V C C8CL K7DI5DO6U 1 2A DC 0 8 3 2V C CV C C32674 81U 1 0O P 0 732674 81U4O P 0 732674 81U5O P 0 7 1 2 V+ 1 2 VR11kR21kR35 .1 kR44 .9 kC51 0 u fR52 0 0R61 0 kV C C81%R V 11k67%R V 21k55%R V 31k 圖 51 硬件電路原理仿真圖 圖中只畫出了 4路放大電路中其中的 1路放大電路，其它 3路放大與其完全相同。 圖 413 溫度報警程序 5 原理圖電路仿真 為了更進一步確保本方案設計的可以行，在進行硬件電路實物的制作之前，先通過使用仿真軟件對設計方案進行軟件仿真。在程序設計中使用條件結(jié)構(gòu)來判斷是否執(zhí)行報警程序，將各路采集到的溫度度值與設定的溫度值進行比較，若有其中一路溫度值超過了 設定的溫度值，則條件結(jié)構(gòu)判斷為真，則執(zhí)行報警程序。 圖 412 讀取歷史數(shù)據(jù)顯示程序 采集速率和溫度報警 在進行數(shù)據(jù)采集時，數(shù)據(jù)采集過快或者過慢都不方便對的數(shù)據(jù)的觀察和分析，在程序設計中可以讓用戶可以在人機交互界面上設定想要的采集速率；其次就在不同的場合，溫度最高上限也不一樣，同樣在設計中出應該考慮到用戶可以設定不同的溫度報警上限值。 圖 411 讀取文本文件節(jié)點 設計時通過按下按鈕來讀取文件里存儲的數(shù)據(jù)，并在人機交互界面的歷史數(shù)據(jù)界面上顯示出歷史數(shù)據(jù)，包括歷史溫度曲線圖、歷史溫度強度圖和歷史時間對應的溫度值。寫入文本文件節(jié)點如圖 410所示，將文件路徑設計為選擇路徑輸入，在進行數(shù)據(jù)采集時可 圖 410 寫入文本文件節(jié)點 以在人機交互界面上選擇數(shù)據(jù)文件存儲的路徑。如 果圖表顯示已滿， 則舊數(shù)據(jù)將從圖表的左邊界移出。 在強度圖表上繪制一個數(shù)據(jù)塊以后，笛卡爾平面的原點將移動到最后一個數(shù)據(jù)塊的右邊。 與波形圖表一樣，強度圖表也有一個來源于此前更新而產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)，又稱緩沖區(qū)。如需在一次更新中向每條曲線傳送多個點，可將一個數(shù)值簇數(shù)組連接到波形圖表 ， 每個數(shù)值代表各條曲線的單個 y值點。 圖 49 波形圖表和強度圖表 波形圖表是顯示一條或多條曲線的特殊數(shù)值顯示控件，一般用于顯示以恒定速率采集到的數(shù)據(jù)。 圖 48 數(shù)據(jù)處理子 VI 各通道數(shù)據(jù)經(jīng)過處理之后，就可以將數(shù)據(jù)輸出到人機交互界面進行顯示，用波形；用波形圖表用來顯示實時溫度變化曲線，用強度圖表 中顏色的淺深來表示溫度的高低，同時在人機交互界面上顯示出各通道的溫度數(shù)值和熱變形誤差。公式節(jié)點的程序設計如圖 47所示。在子 VI中設計兩個輸入?yún)?shù)變量，其中一個參數(shù)變量是數(shù)組，另一個參數(shù)變量是數(shù)組的長度，在程序中對輸入的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)幀解析。 公式節(jié)點在程序中相當于一個數(shù)據(jù)運算子程序，可以在公式結(jié)點中進行類似于 C語言的編程，這樣可以大大減小程序的開發(fā)難度。將讀取的字符數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組，再對數(shù)組里的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)幀解析，得出想要的數(shù)據(jù)。上位機程序的編寫要根據(jù)下位機發(fā)送的數(shù)據(jù)幀格式來解碼，這樣才能獲取正確的數(shù)據(jù)。其部分程序設計如圖 46所示。解決的辦法是使用 “Bytes at Port” 這個串口的屬性節(jié)點，這個屬性節(jié)點讀取當前串口緩沖區(qū)有字節(jié)數(shù)，然后將它的輸出連接到 VISA READ的 “ 讀取字節(jié)數(shù) ” 這個輸入端上即可，這樣當 前緩沖區(qū)中有多少個字節(jié)就讀回多少個，不會有任何等待 ，該屬性節(jié)點如圖 45所示。 圖 44 VISA串口數(shù)據(jù)讀取 如圖 44所示為串口緩沖區(qū)讀取節(jié)點，通過該節(jié)點可以讀取下位機發(fā)送到串口數(shù)據(jù)緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)。 圖 42 上位主程序流程圖 LABVIEW 串口程序設計 在 LABVIEW程序串程序設計中，主要用到 VISA配置串口、屬性節(jié)點、 VISA讀取和簡單錯誤處理等幾部分組成，下面分別簡單介紹這幾個節(jié)點的使用。另外還要實現(xiàn)報警、數(shù)據(jù)存儲和相關數(shù)據(jù)采集參數(shù)設定等功能。圖中開始按鈕可以用來控制數(shù)據(jù)的采集和暫停。實時數(shù)據(jù)顯示窗口不僅 可以顯示溫度隨時的變化曲線，以及用強度圖表中用顏色淺深來表示溫度大小。在進行數(shù)據(jù)顯示時，除了顯示溫度值外，還顯示出采集到溫度所對應的時間。除此之外，還顯示出模擬的數(shù)控機床熱變形誤差，當采集的溫度值超過設計的溫度上限時，報警指示燈就會閃爍并發(fā)出報警聲。實時數(shù)據(jù)窗口主要是用于實現(xiàn) 4路溫度數(shù)據(jù)的實時顯示、實時溫度變化曲線顯示及實時溫度強度圖顯示。 //發(fā)送單字節(jié)函數(shù) dat++。\039。 //判斷是否發(fā)送完 TI=0。 圖 36 串口通信程序流程圖 在進行串口通信程序編寫時，編寫單字節(jié)發(fā)送函數(shù)和字符串發(fā)送函數(shù)，其中部分程序代碼如下： void Sent_Byte(uchar dat) //發(fā)送單字節(jié)函數(shù) { SBUF=dat。} } 串口通信程序 串口通信程序主要包括串口的初始化、串口數(shù)據(jù)發(fā)送，其中串口的初始化主要是用于設置波特率。 //設定初始地址 while(*P){ Write__or_dat(*P,1)。 //確定字符顯示的位置函數(shù) Write__or_dat(Value,1)。 LCD1602顯示驅(qū)動程序流程圖如圖 35所示。當 RS為高電平， RW為高電平時為寫數(shù)據(jù)操作， LCD就會將接收到的數(shù)據(jù)在液晶屏上顯示出來。 LCD1602的寫操作時序如圖 34所示。 //若輸出為 1則與 0x01相或 } } 開始 選擇一片 ADC0832 選擇通道 1 選擇通道 2 保存轉(zhuǎn)換結(jié)果 保存轉(zhuǎn)換結(jié)果 選擇另一片 ADC0832 選 擇通道 3 選擇通道 4 保存轉(zhuǎn)換結(jié)果 保存轉(zhuǎn)換結(jié)果 結(jié)束 LCD1602 顯示驅(qū)動程序 LCD顯示驅(qū)動程 序在進行數(shù)據(jù)的顯示時，先要對 LCD寫入初始化控制命令字，初始化成功之后，寫入數(shù)據(jù)地址控制命令，再寫入數(shù)據(jù)才能把數(shù)據(jù)顯示出來。 CLK=0。i++) //循環(huán) 8次讀取 1個字節(jié)數(shù)據(jù) { val=val1。讀取 A/D轉(zhuǎn)換的部分代碼如下： for(i=0。ADC0832驅(qū)動程序流程圖如圖 33所示。 圖 32 ADC0832的時序圖 在進行 A/D轉(zhuǎn)換時，要用到兩片 ADC0832,在進行 A/D轉(zhuǎn)換時，先選擇其中一片芯片進行 A/D轉(zhuǎn)換，讀取兩個通道的值，之后再選擇另外一個芯片進行 A/D轉(zhuǎn)換，再讀取兩個通道的值。在第一個時 鐘脈沖的下降沿之前 DI必須保持高電平，表示啟動信號，在第二和第三個下降沿之前 DI輸入的數(shù)據(jù)用于選擇 A／Ｄ的轉(zhuǎn)換通道。當要進行 A/D轉(zhuǎn)換時，必須將 CS使能端置低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。下位機的主程序流程圖如圖 31所示。在主函數(shù)中，首先對 LCD160 ADC082和串口進行初始化，然后在一個大循環(huán)中不停地采集 A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，并通過處理通過串口發(fā)送到上位，同時再經(jīng)過適當?shù)奶幚恚?LCD上顯示出溫度值。在主程序中通過調(diào)用發(fā)送子函數(shù)即可以將數(shù)據(jù)發(fā) 送到上位機。串口通信程序包括串口的初始化配置函數(shù)，串口 1個字節(jié)發(fā)送函數(shù)。將程序設計成有兩個參數(shù)變量和帶返回值的函數(shù)，其中一參數(shù)變量用來選擇對那片芯片操作，另一個參數(shù)變量用來選擇轉(zhuǎn)換通道，最后的返回值則為 A/D的轉(zhuǎn)換結(jié)果。程序中包括相應通道的選擇和對 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果 1個字節(jié)的讀取。通過在主程序中調(diào)用相應的 LCD顯示函數(shù)，最終完成 4路溫度值的顯示。此次設計因為要用到串口通信，所以選擇使用串口下載，將代碼下載到相應 STC89C52的單片機中去。然后通過穩(wěn)壓芯片 L7812和 L7912就可以得到穩(wěn)定的正負 12V電壓，把穩(wěn)壓管輸出的正 12V作為 L7805的輸入， L7805就可以輸出穩(wěn)定的正 5V電壓。其中 P5用于接 220V交流轉(zhuǎn) 12V交流的變壓器，對 12V交流經(jīng)過整 流后輸出直流正電壓和直流負電壓。選用 L7812和 L7912穩(wěn)壓芯片分別得到穩(wěn)定的正 12V和負 12V電壓。雖然芯片是按照固定輸出電壓來設計的，但是接入適當?shù)耐獠科骷螅湍塬@得各種不同的輸出電壓和輸出電流。芯片內(nèi)部有電流限制、過 熱保護以及安全工作區(qū)的保護，使它基本不會損壞。為了使電路正常并且穩(wěn)定工作，選用 L78 / L79穩(wěn)壓芯片設計穩(wěn)壓電源。與計算機接口電路使用 RS232 DB9 接頭，由于不需要奇偶校驗等，因此只需接其中 3根線，即發(fā)送、接收和地線。此次設計的串口通信電路主要使用 MAX232芯片來實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成 TIA/EIA232F電平。 由于電腦串口 RS232電平是 10V， +10V，而一般的單片機應用系統(tǒng)的信號電壓是 TTL電平 0 V和 +5V,MAAX232就是用來進行電平轉(zhuǎn)換的 ,該器件包含 2驅(qū)動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供 TIA/EIA232F電平。 串口通信電路 設計采用 MAX232芯片進行單片與 PC之間的電平轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)單片機與 PC機之間的通信。引腳 1和 2分別為 LCD 的電源和接地端，引腳 15和 16 分別為 LCD 背光調(diào)節(jié)的正極和負極，分別接上電源和地。而當 RS 為 1即高電平時，則發(fā)送的 8位數(shù)為需要顯示的內(nèi)容， LCD對其進行顯示。 圖 27 LCD1602顯示電路 LCD1602 主要由控制引 腳和數(shù)據(jù)引腳 2個部分組成。 LCD1602工作電壓為 5V，內(nèi)含復位電路，提供各種控制命令 如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能 。 圖 26 A/D轉(zhuǎn)換電路 LCD1602 顯示電路 設計 LCD1602主要用于顯示采集到的 4路溫度值。在設計時將兩片芯片的引腳 CLK、 DI和 DO分別對應并聯(lián)在一起連接到單片片機的三個 I/O口上，而兩芯片的片選信號 CS則連接到不同的 I/O口上，可以通過片選端來選擇要操作的 A/D芯片。 設計要求采集 4通道的模擬量，而單片 ADC0832只有雙通道，所以選擇使用 2片ADC0832。芯片的轉(zhuǎn)換時間僅為 32us，具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減小誤差，轉(zhuǎn)換速度快且性能穩(wěn)定性強。 ADC00832為 8位分辨率的逐次逼近型雙通道 A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達 256級，可以適應一般模擬量的轉(zhuǎn)換要 求。設表達式（ 24）中的 GVVinout ?,G 即為電壓放大倍數(shù)，為了方便計算，取 ??? 121 RR ， ?? ,將 5?G 和所選擇的電阻阻 值代入（ 24）可得： 1)( )11(5 ?? ??? RV 解得： ?? ,電阻 1RV 用一個 ?50 的滑動變阻器代替，便于放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)。 10U 的輸出電壓為： 32313 )( RR RVV ??? ?????????????? （ 21） 根據(jù)運算放大器虛短虛斷的特性可得： 14142 RVVVR VV out??? ???????????? （ 22） 其中 : 43 VV? , inVV?1 , 02?V ??????????????? （ 23） 由公式（ 21）、（ 22）和（ 23）可計算出如下表達式： 132311 )( )( RRR RRVRVVinout ?? ??? ??????????? （ 24） 其中表達式（ 24）中 1321 RVR 、 RR 為電阻阻值，單位為 ? 。 10U 的管腳 3輸入溫度傳感器的輸出電壓， 11