基于虛擬儀器的濁度測試系統的設計方案

　　1．1．2傳感和模擬信號處理電路

　　光電轉換元件采用的是TCZ6×6型硅光電池，此種型號硅光電池的光電特性，其短路電流與入射光強有良好的線性關系。但是其轉換信號僅為10-7A數量級，必須進行放大處理，因此，在電路設計中采用了輸入阻抗高的運算放大器LF353來獲取電流信號，并進行濾波放大處理。如圖2所示。

　　1．2C8051F020與虛擬儀器的實現

　　串口通信雖然傳輸速度較慢，但是由于簡單易行，并且現有的微機都具備串行通信口，因而得到了廣泛的應用。本文在濁度測試系統中利用串口實現了對單片機的通信控制。

　　1．2．1系統硬件配置

　　本文通信系統采用C51F020作為下位機，PC機作為上位機，二者通過RS232串口接收或發(fā)送數據和指令。傳輸介質為二芯屏蔽電纜。RS232信號和單片機串口信號的電平轉換采用MAX232，它是具有雙驅動器、雙接收器的通信器接口電路，不需外接電容而進行倍壓及電壓極性轉換，只需+5V供電，電源電流為5mA，傳輸率為200Kb／s。串行接口電路原理見圖3。

　　系統中PC機承擔主控任務，負責該測控系統的通信參數設定、數據的采集處理及對單片機運行的控制，程序采用LabVIEW編寫。其通信協議為：采用RS232異步通信方式，51單片機串行口共有4種工作方式，這里采用單片機串口通信的方式1，該方式為8位異步串行通信方式，其波特率是可變的，1位起始位，8位數據位，1位停止位，無奇偶校驗，若晶振頻率為11．0592MHz，取波特率為4800Kb／s。下位機按接收到的指令工作，若主控機發(fā)出無效或錯誤指令，將不作任何控制。

　　1．2．2程序設計

　　主機通信程序：在主機通信程序設計中，采用圖形化語言LabVIEW作為編程語言。它把高級語言中的函數封裝為圖形功能模塊，圖標間的連線表示各個功能模塊之間的數據傳遞。編程方式簡單、直觀、便于使用。串口通信功能模塊包括串口初始化模塊、串口讀模塊以及串口寫模塊，通過這些模塊就可以實現對單片機的控制。

　　LabVIEW串口子VI是通過RS232實現數據通信的。LabVIEW串口子VI共有5個串行通信節(jié)點，分別實現串口初始化、串口寫、串口讀、檢測串口緩存、中斷等功能。

　　C8051F020單片機的程序采用匯編語言寫成。利用匯編語言直接對相關硬件進行操作，具有開銷小、效率高的特點。在編寫單片機程序時應當注意的是必須保證PC機與單片機串口通信時的波特率一致。如果兩者不同的話，就無法進行數據的傳輸而導致通信失敗。所以，在單片機程序中初始化時應當根據單片機晶振和串口通信方式對寄存器進行設置。