【正文】 測(cè)量頻率范圍（與目標(biāo)物有關(guān)） 最小值 2HZ 數(shù)據(jù)采集卡 數(shù)據(jù)采集 (DAQ)，是指從 傳感器 和其它待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采非電量或者電量信號(hào) ,送到上位機(jī)中進(jìn)行分析 ,處理。 數(shù)據(jù)采集卡，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集 (DAQ)功能的計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡，可以通過(guò) USB、PXI、 PCI、 PCI Express、火線 (1394)、 PCMCIA、 ISA、 Compact Flash、 48 23以太網(wǎng)、各種 無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 等總線接入 個(gè)人計(jì)算機(jī) 。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。通用的 8 位 CPU與在系統(tǒng)可編程 Flash 集成在一塊芯片上，從而使 AT89S52 功能更加完善，應(yīng)用更加靈活；具有較高的性?xún)r(jià)比，使其在嵌入式控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用前景。 天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 12 級(jí)畢業(yè)論文 12 AT89S52 的引腳排列及功能 AT89S52 具有 PDIP， PLCC 和 TQFP 三種封裝形式，其中 PDIP 封裝的 引腳 排列 如圖 所示。 作為輸出口用時(shí)，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路，對(duì)端口P0 口寫(xiě)“ 1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在 FLASH編程時(shí) P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)要求外接上拉電阻。 (T2)1(T2EX)2345678RESET9 RXD10 TXD11 INT012 INT113 T014 T115 WR16 RD17XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40AT89S52 圖 AT89S52 的封裝 引腳圖 P1 口的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。作輸入口使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 表 P1 口的第二功能 管腳 第二功能 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入，時(shí)鐘輸出 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制 MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） 3. P2 口 P2 口是一組具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。對(duì) P2 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ) 器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVXDPTR）時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在使用 8 位地址（如 MOVXRI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 4. P3 口 P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。對(duì) P3 口寫(xiě)入 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可作為輸入端口使用。 P3 口可接收一些用于 FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 12 級(jí)畢業(yè)論文 14 表 P3 口的第二功能 管腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（ 外 部 中斷 0） INT1（ 外 部 中斷 1） T0（計(jì)數(shù)器 0 外部計(jì)數(shù)輸入） T1（計(jì)數(shù)器 1 外部計(jì)數(shù)輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） RD（外部數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器讀選通） 5. 其它 (1) RST 為復(fù)位信號(hào)輸入端。特殊寄存器 AUXR（輔助寄存器） (地址 8EH)上的 DISRTO位可以使此功能無(wú)效。 (2) ALE/PROG： ALE 為地址鎖存允許信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)上電正常工作后， ALE引腳不斷輸出正脈沖信號(hào)。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH單元的 D0 位置 1， 可禁止 ALE 操作。否則， ALE 將被微弱拉高。 PROG 為本引腳的第二功能，對(duì) FLASH 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖。 (4) EA/VPP： EA 為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制端。 (5) XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 AT89S52 的最小系統(tǒng) 天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 12 級(jí)畢業(yè)論文 15 在引腳 18XTAL2 和引腳 19XTAL1 兩端跨接晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱(chēng)晶振），就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出脈沖直接進(jìn)入內(nèi)部時(shí)鐘電路，這里選用晶體振蕩器的頻率為 ；引腳為 9 復(fù)位輸入端，接上電容，電阻及開(kāi)關(guān)后構(gòu)成復(fù)位電路；引腳 20 為接地端，引腳 40 為電源端。 (T2)1(T2EX)2345678RESET9 RXD10 TXD11 INT012 INT113 T014 T115 WR16 RD17XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40AT89S5230pFC330pFC412112M10uFC71KR1GND3SWPBX2X1VCCGND GNDVCCVCC 圖 AT89S52 最小系統(tǒng) 3 位數(shù)碼管模塊介紹 8 字高 8 字 位數(shù) 極性 亮度 / 顏色 總 點(diǎn) 數(shù) 表面 顏色 膠體 顏色 注 備 英寸 / 3 位 A 共陰 B 共陽(yáng) 高亮 / 紅 21 黑 乳白 圖 數(shù)碼管規(guī)格 天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 12 級(jí)畢業(yè)論文 16 圖 數(shù)碼管管腳順序圖 系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)原理圖大致可分為如下幾部分 : 汽車(chē)儀表板卡上的工作電壓是 5V，而汽車(chē)蓄電池一般提供 12V 電壓 ,所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè) 12V 轉(zhuǎn) 5V 的電源電路。 +12VC7C8Vin VoutGNDU417805CGNDVCC 電源電路 P87C581 的晶振引腳為： XTAL 12MHZ 晶振電路。 在振蕩器工作時(shí)，將 RST 腳保持至少兩個(gè)機(jī)器周期低電平（ 12 個(gè)振蕩器周期）可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。 S4SWPBVCC100pF+ C1100pFC210KR3Res2 復(fù)位電路 本汽車(chē)儀表系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的記錄要求較高，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)必須及時(shí)保存并顯示。本系統(tǒng)將掉電保護(hù)電路連至處理器的中斷引腳，通過(guò)采用中斷的方式來(lái)觸發(fā)掉電事件以通知處理器執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。本系統(tǒng)采用常用的 MAX232 轉(zhuǎn)換芯片。其主要特點(diǎn)如下： 符合所有的 RS232C 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)； 只需要單一 +5V電源供電； 片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生 +10V和 10V電壓 V+、V； 功耗低，典型供電電流 5mA； 內(nèi)部集成 2 個(gè) RS232C 驅(qū)動(dòng)器； 高集成度，片外最低只需 4 個(gè)電容即可工作。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。 其中 13 腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 11 腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT） 為第一數(shù)據(jù)通道。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT送到電腦 DB9 插頭； DB9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT 輸出。 15 腳 GND、 16 腳 VCC（ +5v）。本章主要介紹了傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、 AT89S52 單片機(jī)的主要性能和功能以及它的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)以芯片 AT89S52 為核心構(gòu)成了單片機(jī)的基本工作電路，單片機(jī)讀取傳感器的數(shù)據(jù)并通過(guò) LED 數(shù)碼管加以顯示。 LabVIEW 是美國(guó) NI 公司的一種基于 G 語(yǔ)言的虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)工具。并提供靈活的程序調(diào)試手段，既可以設(shè)置斷點(diǎn)又可以設(shè)置探針，在程序運(yùn)行中觀察數(shù)據(jù)流的變化 [6]。軟面板代替常規(guī)儀器的控制面板，一般由開(kāi)關(guān)、旋鈕、表頭、顯示器和其他部件組成。流程圖與每個(gè)儀器的前面板對(duì)應(yīng)，用戶能夠 通過(guò)前面板，用鼠標(biāo)或控件操作儀器。結(jié)合 NI 的硬件模塊，能夠方便的進(jìn)行采集和分析相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)。根據(jù)信號(hào)類(lèi)型將儀表功能測(cè)試分為：車(chē)速表測(cè)試模塊、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表測(cè)試模塊、燃油表測(cè)試模塊、水溫表測(cè)試模塊等主要功能模塊。 串行通信是一種常用的數(shù)據(jù)傳輸方法，雖然它的傳輸速度慢，但由于它占用的通信線路少、成本低、容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)通信方式上仍占有重要地位。當(dāng)用 VB、 VC、 VF，開(kāi)發(fā)串行通信程序時(shí)，開(kāi)發(fā)人員不得不面對(duì)非常煩瑣的 API函數(shù)編程；用文本語(yǔ)言編串口通信程序較為復(fù)雜 ,花費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng) [11]。編程方式簡(jiǎn)單、直觀、便于使用。 VISA 串行通信基本功能模塊介紹 VISA 的調(diào)用流程如圖 41 所示。 圖 41 VISA儀器控制簡(jiǎn)單流程 在 LabVIEW 功能模板的 FunctionInstrumentI/OVISA 程序庫(kù)中包含進(jìn)行串行通信操作的一些功能模塊 : （ 1） VISA Configure Serial Port 節(jié)點(diǎn) 該節(jié)點(diǎn)主要用于串口的初始化，在利用計(jì)算機(jī)控制串口儀器設(shè)備時(shí)，會(huì)經(jīng)常用到這個(gè)節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行串行通信前，首先要配置好串口，即先初始化串口，使計(jì)算串口的各種參數(shù)設(shè)計(jì)與儀器設(shè)備的串口保持一致，這樣才能正確的通信。 baud rate：波特率，默認(rèn)為 9600。 stop bits：一幀信息中的停止位的位數(shù)，可為 1 位、 1 位半或 2 位?？蔀闊o(wú)校驗(yàn)、奇校驗(yàn)或偶校驗(yàn)。 （ 2） VISA Read 節(jié)點(diǎn) (圖 42 所示 ) 圖 42 VISA Read節(jié)點(diǎn) V該節(jié)點(diǎn)為串口讀子 VI，為本文中的主要節(jié)點(diǎn)，將串口中的數(shù)據(jù)讀出，然后利用 LabVIEW 的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理功能對(duì)其進(jìn)行分析處理。 byte count：用于設(shè)置所要讀的字符數(shù)。此外，若要讀入當(dāng)前串口中的所有字符，則要執(zhí)行“ VISA Sytes at Serial Port”子 VI，用以確定將要讀入的確切的字節(jié)數(shù)，然后將其輸出作為 VISARead節(jié)點(diǎn)的輸入即可。輸入?yún)?shù) VISA resource name 是 VISA Open 函數(shù)所返回的，或者“流過(guò)”其他VISA 函數(shù)的，包含了會(huì)話信息的 VISA 資源名； write buffer 為字符串類(lèi)型的寫(xiě)入數(shù)據(jù)，輸出參數(shù) dup VISA resource name 為輸入?yún)?shù) VISA resource name 的一個(gè)備份，可用于后繼的 VISA 函數(shù)調(diào)用。 （ 4） VISA Close 節(jié)點(diǎn) (圖 44 所示 ) 天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 12 級(jí)畢業(yè)論文 23 圖 44VISA Close節(jié)點(diǎn) 主要參數(shù)： VISA resource name： VISA 資源名稱(chēng)，本文指串口號(hào)。 該節(jié)點(diǎn)用于將打開(kāi)的 VISA 資源關(guān)閉， VISA resource name 輸入?yún)?shù)為包含會(huì)話信息的資源名。 （ 5） VISA Open 節(jié)點(diǎn) (圖 45 所示 ) 圖 45 VISA Open節(jié)點(diǎn) 該函數(shù)功能為打開(kāi)一個(gè)與 VISA resource name 所代表儀器資源的會(huì)話。在調(diào)用 VISA Open 之前 VISA resource name 參數(shù)僅僅是一個(gè)資源描述字符串，在函數(shù)調(diào)用之后，輸出參數(shù) VISA resource name 已經(jīng)攜帶了會(huì)話信息，可以用于后繼的 VISA 操作。 當(dāng)完成 VISA 資源的搜索后，對(duì)于搜索到的 VISA資源，可以通過(guò) VISA Open 節(jié)點(diǎn)打開(kāi)，建立計(jì)算機(jī)與這些 VISA 資源之間的通信管道。 圖 47 如果初始化沒(méi)有問(wèn)題 ,就可以使用這個(gè)串口進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。如果 VISA Read 要讀取的字節(jié)數(shù)大于緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù) ,VISA Read 操作將一直等待 ,直至 Timeout 或者緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)達(dá)到要求的字節(jié)數(shù) [16]。而使用 VISA Flush I/O Buffer 則可以清空接收與發(fā)送緩沖區(qū)。 （ 2） VISA 屬性設(shè)置及串口實(shí)現(xiàn) 首先完成串口的初始化 ,在此設(shè)置波特率為 9600b/s,8