基于LabVIEW的外置串口采集控制卡的研制

摘 要：本文介紹了基于LabVIEW的外置串口采集控制卡的設(shè)計思想，詳細的分析了采集控制卡的研制過程，并給出了LabVIEW的具體程序設(shè)計。

關(guān)鍵詞：LabVIEW；串口通訊；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

引言

目前虛擬儀器開發(fā)廣泛應用的是美國NI公司的LabVIEW開發(fā)平臺。LabVIEW軟件隱含了對設(shè)計虛擬儀器時所面臨的多種困難的考慮、簡化了設(shè)計過程，對于開發(fā)虛擬儀器相當方便，但因其硬件卡昂貴，影響了虛擬儀器在國內(nèi)的推廣使用。因而，本文提出了采用LabVIEW虛擬儀器開發(fā)平臺，自行設(shè)計硬件卡。

設(shè)計中利用單片機作為下位機，采用標準RS-232串口與PC機通訊來構(gòu)建采集控制系統(tǒng)。上位機通過發(fā)送控制采集命令實行采集控制卡的通道選擇、量程選擇、數(shù)據(jù)采集等，然后將采集到的數(shù)據(jù)通過串口傳輸給PC機實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲、分析。此外基于串口開發(fā)的采集控制卡還因具有熱插拔的優(yōu)點而具有很強的實用性。

外置串口采集控制系統(tǒng)構(gòu)成

外置串口采集控制系統(tǒng)主要由下位機硬/軟件以及上位機控制軟件兩部分構(gòu)成。下位機通過接收PC機命令來執(zhí)行相應的操作，例如數(shù)據(jù)采集通道的選擇、輸入電壓范圍的選擇、或是其他量的選擇(如溫度、濕度等)。上位機軟件主要是發(fā)送控制命令，接收、顯示、存儲以及處理數(shù)據(jù)。其中，數(shù)據(jù)的傳輸采用了數(shù)據(jù)幀格式進行，通過識別幀頭標志位等規(guī)則來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性，本設(shè)計中是通過結(jié)合MAXIM公司所提供的A/D轉(zhuǎn)換器MAX197來實現(xiàn)的。

采集控制卡硬件設(shè)計

本設(shè)計硬件電路以單片機89C51為控制核心，通過RS-232與PC機通訊，實現(xiàn)整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集控制以及數(shù)據(jù)處理和存儲。單片機通過接收PC機指令來控制MAX197，其中A/D采集以中斷方式進行?？刂瓶ㄓ布娐方Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

采集控制卡軟件設(shè)計

單片機通過從串口接收通道、量程選擇命令來執(zhí)行相應通道、量程的數(shù)據(jù)采集，然后將數(shù)據(jù)采集的結(jié)果以數(shù)據(jù)幀的格式發(fā)送給PC機。兩個字節(jié)的幀頭標志、以及兩個字節(jié)的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果合稱為一幀數(shù)據(jù)。單片機軟件設(shè)計流程如圖2所示。

上位機控制處理程序設(shè)計

上位機控制處理程序在LabVIEW平臺上進行開發(fā)，LabVIEW程序由兩部分組成：前面板和程序框圖。

LabVIEW前面板的功能等效于傳統(tǒng)儀器前面板，它不僅可以模擬眾多的傳統(tǒng)儀器，而且可以模擬因為結(jié)構(gòu)復雜而不可實現(xiàn)的傳統(tǒng)概念儀器，因此，設(shè)計具有很大的靈活性。本次設(shè)計的前面板包括通訊端口、方式等的設(shè)置，對采集控制卡的配置，當前采集轉(zhuǎn)換結(jié)果顯示，采集轉(zhuǎn)換結(jié)果實時動態(tài)監(jiān)控，以及將采集轉(zhuǎn)換結(jié)果寫入Excel文件的設(shè)置等內(nèi)容。