【正文】 ment of new concept, essence is the use of alternatives to traditiona l function of superior puter display instrument reach display effect, output measurement results in many different ways, and use the puter a powerful software function implementation evaluation of signal data, analysis and processing, plete all kinds of test functions of a puter instrument system. By using LabView virtual instrument was introduced in this paper the tell munication between upper machine and lower machine, using the LabView function, applied to the single chip microputer serial port munication, sent by LabView initial value of the cycle count, microcontroller to receive and display on the digital tube, starting from the received initial count, microcontroller return cycle count results at the same time, the content of the LabView panel on dynamic display cycle count. Virtual instrument software LabVIEW, greatly improves the development efficiency, reduce the difficulty of the program, shorten the development cycle, reducing development costs, for our practical project research and development efficiency, brought huge wealth. Keywords:Labview。 A serial port munication。 Labview 內(nèi)部提供了很多庫函數(shù) ， 使得 編程 就像畫畫一樣過 容易。 作為現(xiàn)代 計(jì)算機(jī)技術(shù)與儀器技術(shù) 二者 結(jié)合的 一項(xiàng) 創(chuàng)新技術(shù)， Labview 傳統(tǒng)儀器在人們心中的印象 ， 順 應(yīng)了現(xiàn)代測 控智能化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展 趨勢 。 隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常常會遇到各個系統(tǒng)之間的通信問題 。 并行通信可以以字節(jié)或多字節(jié)為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)通信 ,因此 他的 傳輸速度 非常快 快 ,但需用的通訊線多 ,成本較高 ,并且 不適宜遠(yuǎn)距離傳輸 通常應(yīng)用于計(jì)算機(jī)總線和 PLC 內(nèi)部總線之間的通信 。最終達(dá)到程序穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，數(shù)據(jù)實(shí)時穩(wěn)定的顯示，可以通過 PC 機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。 課題實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容 本設(shè)計(jì)基于 LabVIEW 虛擬儀器編寫串口上位機(jī)控制系統(tǒng)， 同時編寫以單片機(jī)為核心的數(shù)碼管動態(tài)顯示系統(tǒng)，上位機(jī)可以控制單片機(jī)循環(huán)顯示的初始數(shù)值，下位機(jī)將顯示的數(shù)值實(shí)時發(fā)回上位機(jī)進(jìn)行顯示。 下位機(jī)以 STC89C52 單片機(jī)為主控制器，以 8 端數(shù)碼管為顯示系統(tǒng)，單片機(jī)根據(jù)定時器 0 一秒定時和上位機(jī)的控制數(shù)據(jù)來進(jìn)行數(shù)碼管循環(huán)計(jì)數(shù)。最后使用 KEIL5 軟件編程和 STCISP 程序燒錄軟件 。 然而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，新的測試?yán)碚?、測試方法、測試領(lǐng)域及測試儀器的不斷出現(xiàn)，在很多方面早已突破傳統(tǒng)儀器的概念，電子測量儀器的功能和作用已經(jīng)發(fā)生質(zhì)的變化。 虛擬儀器是在 計(jì)算機(jī) 機(jī) 的 高性能 硬件平臺上，由用戶 自己設(shè)計(jì)并 定義 界面顯示和 功能 的 一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。靈活高效的軟件能夠開發(fā)出完全符合用戶需求和習(xí)慣的 界面， 硬件的集成模塊能提高設(shè)計(jì)的集成度 ， 同時大大縮減開發(fā)周期 。計(jì)算機(jī)與 測量 儀器的結(jié)合 大概分為 兩種方式：一種是將計(jì)算機(jī) 嵌入到測量 儀器 當(dāng)中 ， 智能化儀器就是一種典型的表現(xiàn) ， 比如目前比較流行的嵌入式系統(tǒng)；另外一種方式就 是 通過標(biāo)準(zhǔn)接口技術(shù)將所需的測量設(shè)備跟計(jì)算機(jī)連接 ， 在高效快速的計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)上 ， 實(shí)現(xiàn)不同的功能 。 常見的虛擬儀方案如圖 所示。 有了正確高效的軟件工具，工程師們可 以高效快捷地創(chuàng)建自己的應(yīng)用及漂亮的人機(jī)交互界面。 模塊化的 I/O 硬件 ： 計(jì)算機(jī)與外部外設(shè)的通信方式主要通過對外通信接口 (如 RS232C， GPIB， 1394等 )、信號轉(zhuǎn)換功能 (如 A/D， D/A， I/O 卡等 )以及總線通信 (如 VXI， PXI)等來實(shí)現(xiàn)的 ， NI 提供了全方位的軟硬件的解決方案。 以上所述的接口、模塊、板卡等硬件與傳感器和計(jì)算機(jī)組成完整的虛擬儀器系統(tǒng)。 高性能 因?yàn)樘摂M儀器是在現(xiàn)代通用計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)之上產(chǎn)生的，所以它完美的繼承了計(jì)算機(jī)技術(shù)的高性能，高處理的優(yōu)點(diǎn)，比如運(yùn)算速度，文件管理，圖像處理，數(shù)據(jù)分析等很多優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)儀器望塵莫及的。 研發(fā)周期短 在研發(fā)項(xiàng)目的過程中虛擬儀器 把計(jì)算機(jī) 技術(shù)、測量儀器和模塊之間的通信這些 最新技術(shù)結(jié)合在一起。 系 統(tǒng)的開放性強(qiáng) 現(xiàn)在強(qiáng)大的云服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展使得我們可以足不出戶即可得知天下事，同樣虛擬儀器是在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，因此他也具有與其他設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測和管理的優(yōu)越性，并且基于網(wǎng)絡(luò)平臺，他可以和其他高檔外設(shè)通過網(wǎng)絡(luò)通信，應(yīng)用領(lǐng)域明顯擴(kuò)大。 表 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的區(qū)別 虛擬儀器的發(fā)展與現(xiàn)狀 虛擬儀器 還沒有問世的時候 ，傳統(tǒng)儀器設(shè)備 占據(jù)著各大市場領(lǐng)域 。 第一個歷程 是 利用 用計(jì)算機(jī)的 先進(jìn)功能 功能 來提高 傳統(tǒng) 測量 儀器 的性能 。 第二 個歷程 是一種常見的接口和開放式的硬件 。這些新的標(biāo)準(zhǔn)就使得不同測量儀器之間的通信阻礙減小。 上述 經(jīng)理的歷程當(dāng)中 ， 我們可以發(fā)現(xiàn)虛擬儀器的發(fā)展有兩個重要的標(biāo)志 ： 一是總線標(biāo)準(zhǔn)的確立和應(yīng)用；二 是 使用了圖像化編程語言 ， 用戶可以很容易的根據(jù)要求編寫特定功能，提高了研發(fā)的效率，減少了研發(fā)的 成本 。 2 教育 教學(xué) 方面 由于虛擬儀器的快速發(fā)展，目前已擴(kuò)展至各個領(lǐng)域，教育方面 也不例外，引起簡介的編程方式和高效率的研發(fā)過程使得教學(xué)部門也使用該軟件編寫教學(xué)管理系統(tǒng)，使得教學(xué)方法更加的靈活。 可以說虛擬儀器應(yīng)用 設(shè)計(jì)各個行業(yè)領(lǐng)域，尤其是在工業(yè)控制領(lǐng)域，他的問世也是嵌入式技術(shù)的一次革新。 LabVIEW 為 研發(fā)者提供了一種快速設(shè)計(jì)自己的測試控制系統(tǒng)的方法，用圖形化編輯語言進(jìn)行設(shè)計(jì)，高效，快速準(zhǔn)確。 LabVIEW 技術(shù)移植伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而跟著提高 ， 同時他還能通過網(wǎng)絡(luò)與旁路設(shè)備進(jìn)行互相聯(lián)機(jī)通信 ， 我們只需要添加或減少一部分框圖內(nèi)容即可改變測量兩功能，擴(kuò)展性非常強(qiáng)， 并且這十分簡單。 LabVIEW也可以實(shí)現(xiàn)仿真調(diào)試，和 C 語言一 樣能夠單步連續(xù)的執(zhí)行程序，進(jìn)行一步一步分析自己程序的可靠性 。使得開發(fā)起來更加有效、快捷方便。 同時他還方便其他讀者閱讀程序，方便移植和理解。 LabVIEW 的基本特點(diǎn) 1 具有良好的圖形用戶界面 ： LabVIEW 編寫出來的 程序大方美觀，有著和傳統(tǒng)儀器一樣的操作面板，各種人性化的控制按鈕，表盤顯示，圖表波形顯示，更加美觀漂亮。 3 模塊化和層次分明： LabVIEW 編寫的 VI 面板可作為用戶 層程序 來 使用， 我們還可以將 VI 制作為子 VI 共其他程序調(diào)用，因此模塊化程度很高。 STC89C51RC 單片機(jī)介紹 單片機(jī)最先是有 intel 的 8031 單片機(jī)發(fā)展而來的，隨著 Flash 技術(shù)的 迅速發(fā)展， 51 單片機(jī)橫空出世，遍布各個電子控制行業(yè)，他是目前市面上最普遍的 8位單片機(jī)，后來由于其廣泛的應(yīng)用，很多大的公司看上了他的發(fā)展前景，紛紛推出以 51 為內(nèi)核的 8 位單片機(jī)，像 ATMEL 公司的 AT89 系列單片機(jī)，被應(yīng)用到共坑測量領(lǐng)域。 國內(nèi)盛行的 51 單片機(jī)主要是宏晶公司推出的 STC 系列單片機(jī)，由于其價格便宜，能耗低，并且很穩(wěn)定，國內(nèi)很多地方都還在使用旗下的 51 單片機(jī)。 STC89 系列是傳統(tǒng)的單片機(jī)和 AT89 系列 單片機(jī)之間相互通用 ，這一系列單片機(jī)為 12T 單片機(jī)。 12 系列 是增強(qiáng)型功能的 1T 單片機(jī)， 具 有 A|D 轉(zhuǎn)換功能 。 15 系列是為了去掉外接 晶振，防止因環(huán)境變化引起的頻率飄逸問題，內(nèi)部集成高精度 RC 震蕩電路，因此完全不需要外界晶振即可工作。 圖 51 芯片引腳分布 51 單片機(jī)分為貼片式和直插式，貼片體積小便于集成，直插式體積大但是方便焊接。 圖 c51 單片機(jī) 內(nèi)部有 111 條指令，大部分為單字節(jié)指令 2 個可編程定時 /計(jì)數(shù)器 ， 5 個中斷源， 2 個優(yōu)先級（ 52 有 6 個） 外部數(shù)據(jù)存儲器尋址空間為 64kB 邏輯操作位尋址功能 兩個多功能計(jì)數(shù)器模塊，可設(shè)為定時器模式或計(jì)數(shù)器 模式： 五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)； 一個全雙工 UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行 I/O 口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信； 單片機(jī)編程環(huán)境 KEIL 和下載軟件 STCISP 介紹 Keil 是 ARM 公司發(fā)布的，它包含編譯器、調(diào)試工具實(shí)現(xiàn)了與單片機(jī)編程的完美工具。 KEIL 是用來編譯 C 語言的編程環(huán)境如下圖所示 圖 KEIL5LOGO 圖 KEIL5編譯界面 Keil 工程 的建立過程： STCISP 下載軟件 程序燒錄過程 新 建 項(xiàng) 目 選 擇 器 件 編 輯 C文 件 編 譯生成HEX文件 選 擇 器 件 型 號 選 擇 波 特 率 打 開 文件 點(diǎn) 擊 下 載 按 鈕 第 三 章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 下位機(jī)以 STC89C52 單片機(jī)為主控制器，以 8 端數(shù)碼管為顯示系統(tǒng)，單片機(jī)根據(jù)定時器 0 一秒定時和上位機(jī)的控制數(shù)據(jù)來進(jìn)行數(shù)碼管循環(huán)計(jì)數(shù)。通過這個上位機(jī)界面能夠控制 單片機(jī)循環(huán)計(jì)數(shù)的初值，并且接收單片機(jī)返回的實(shí)時計(jì)數(shù)值顯示在上位機(jī)上 。但是成本高，不容易上手，操作麻煩，對于步進(jìn)電機(jī)來說有點(diǎn)大材小用。技術(shù)成熟，資料多，上手容易，性價比是它的優(yōu)勢。 經(jīng)三方比較， STC89C52RC 實(shí)惠， 資料成熟且其前 ，并且滿足本設(shè)計(jì)需要，容易學(xué)習(xí)，所以選擇該單片機(jī)小系統(tǒng)。 方案二： 用 C語言需要學(xué)習(xí) java 語言， java 程序?qū)W習(xí)比較困難。 通過對比這些 ，我們選擇用 Labview 來編寫本次上位機(jī)。 顯示系統(tǒng)選擇 方案一 ： 利用 1602 液晶顯示屏， 1602 可以顯示英文和數(shù) 字，并有成熟的文檔資料，程序編寫起來稍微復(fù)雜點(diǎn)，價格也較貴?？梢燥@示英文漢字，相對比較便宜。 因?yàn)槲覀兇舜卧O(shè)計(jì)只需要顯示循環(huán)變動的數(shù)字，所以我們選擇數(shù)碼管顯示電路。 上位機(jī)通過編寫串口通訊程序，在 labview 中是 VISA，包括 VISA 參數(shù)配置包括波特率，數(shù)據(jù)位，停止位，校驗(yàn)位等。 上位機(jī)框圖 上位機(jī)前面板框圖： 上位機(jī)創(chuàng)建虛擬儀器過程 接收區(qū) 打 開 串 口 程序外層用一個循環(huán)結(jié)構(gòu)加枚舉變量，同時在循環(huán)結(jié)構(gòu)上添加以個移位寄存器，使得程序先初始化，再進(jìn)入到接收和發(fā)送函數(shù)。 上位機(jī)主程序框圖 主程序有一個循環(huán)結(jié)構(gòu)，和若干個條件結(jié)構(gòu)和一個事件觸發(fā)結(jié)構(gòu)構(gòu)成。 2．程序前面板設(shè)計(jì) 在 新建的 前面板設(shè)計(jì)區(qū) 右擊鼠標(biāo) 右鍵， 有一個工具選擇塊，我們可一點(diǎn)擊左上角將其鎖定到前面板 。 （ 2）添加一個字符串顯示控件： 點(diǎn)擊 控件 express字符串輸入控件 ， 雙擊將其添加到前面板上，并 將標(biāo)簽改為“ 接收緩沖區(qū) ”， 將鼠標(biāo)移動到該控件上并點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵 ，選擇“ 正常顯示 ”。 （ 5）添加一個停止按鈕控件： 控件 express按鈕與開關(guān) ok