基于LabVIEW的單片機脈沖發(fā)生器

由于各種人群的皮膚阻抗的動態(tài)范圍不一樣，甚至同個人在不同的時間、不同的環(huán)境下皮膚阻抗的動態(tài)范圍也不一樣。因此，在皮膚阻抗檢測系統(tǒng)中，刺激器需要根據(jù)不同的人群以及不同的環(huán)境，產(chǎn)生不同頻率、不同脈寬的刺激信號，才能保證檢測系統(tǒng)可以測量到人體皮膚的真實阻抗。

MCS-51單片機系統(tǒng)有3個定時器可以產(chǎn)生方波，而且方波的脈沖頻率及寬度可以由軟件設(shè)定，這種產(chǎn)生脈沖的方式具有很大的靈活性。上位機軟件LabVIEW同下位機通信時，將下位機所要產(chǎn)生的脈沖的參數(shù)通過串口傳給下位機，以便實現(xiàn)利用LabVIEW控制單片機產(chǎn)生所需脈沖的目的。

2 下位機系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 硬件部分

MCS-51單片機內(nèi)部有一個功能很強的全雙工串行口，該串行口有4種工作方式。片內(nèi)的定時器／計數(shù)器可以產(chǎn)生波特率，大小可用軟件設(shè)置。有2個物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF，接收、發(fā)送均可觸發(fā)中斷系統(tǒng)，使用十分方便。對外也有兩條獨立的收、發(fā)信號線RXD(P3.0)和TXD(P3.1)。

本文采用RS 232串行接口標(biāo)準(zhǔn)，在電氣特性上，RS232采用負(fù)邏輯，要求高低兩信號間有較大的幅度，標(biāo)準(zhǔn)為：邏輯“1”在-5～-15 V之間，邏輯“0”在+5～+15 V之間。

2.2 軟件部分

MCS-51的定時器0進(jìn)行兩次計數(shù)。設(shè)P1.0為脈沖發(fā)生端，當(dāng)定時器0的第一次計數(shù)結(jié)束后，將P1.0取反，賦新的初值，再進(jìn)行第二次計數(shù)。當(dāng)?shù)诙斡嫈?shù)結(jié)束后，再一次將P1.0取反，又賦原來的初值，進(jìn)行新一輪的計數(shù)，如此反復(fù)即可產(chǎn)生方波。這樣通過兩次計數(shù)值的不同就可以實現(xiàn)產(chǎn)生不同脈寬及頻率的方波了。

圖1，圖2和圖3給出了單片機程序的詳細(xì)流程圖。其中定時器1工作在方式2，這是一種自動重裝方式，禁止中斷，用于產(chǎn)生波特率(該波特率設(shè)置為9 600)。串口工作在方式1，發(fā)送或接受一幀信息為10位，1位起始位(0)，8位數(shù)據(jù)位和1位停止位(1)，無奇偶校驗位。程序還設(shè)定串口中斷優(yōu)先級高于定時器0的中斷優(yōu)先級。

在通信前，上下位機一般會約定一個協(xié)議，例如在發(fā)送的數(shù)據(jù)前加一個標(biāo)識段，一般為一個字節(jié)。當(dāng)該字節(jié)傳輸正確后，下位機才可以認(rèn)為上位機準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)段。這樣可以避免串口偶爾產(chǎn)生的誤發(fā)信號。

程序設(shè)定4個字節(jié)為一個數(shù)據(jù)段，是因為上位機一次性要發(fā)完包括高低電平在內(nèi)的兩次定時器的初始值，而每一個初始值都有兩個字節(jié)。因此下位機判斷一次完整的數(shù)據(jù)段是否發(fā)送完畢，就是判斷其是否收到了4個字節(jié)的數(shù)據(jù)。

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