虛擬儀器課程設(shè)計-流水燈.doc

電控學(xué)院課程設(shè)計（論文） 課程名稱： 虛擬儀器 題 目： 數(shù)字流水燈的設(shè)計 院 （系）： 專業(yè)班級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 年 月 日虛擬儀器課程設(shè)計基于LabVIEW的流水燈設(shè)計摘 要虛擬儀器（virtual instrumention）是基于計算機的儀器。計算機和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器（NI）公司研制開發(fā)的，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計算機語言的顯著區(qū)別是：其他計算機語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。流水燈是一種生活中比較常見的裝飾，本文主要通過labview來設(shè)計了一個流水燈系統(tǒng)的上位機界面，通過串口通信實現(xiàn)了其有規(guī)律的亮滅，帶來一定的觀賞效果。關(guān)鍵詞：虛擬儀器、上位機、串口通信、流水燈AbstractVirtual Instrument (virtual instrumention) is a computer-based instruments. Close combination of computer and instruments is an important development direction of the current instrument. LabVIEW is a program development environment from National Instruments (NI) developed by the company, similar to C and BASIC development environment, but LabVIEW significantly different from other computer languages are: the use of other computer languages are generated text-based language code, and the use of LabVIEW graphical programming G editing language program is produced in block diagram form.Light water is a relatively common life decorative paper labview mainly through the PC interface to design a light water system through serial communication achieved its regular light off, bring some viewing.Keywords: Virtual Instrument, PC, serial communications, water lights目錄1 設(shè)計任務(wù)12系統(tǒng)方案選擇12.1整體設(shè)計12.2通信協(xié)議12.3下位機設(shè)計方案22.4上位機設(shè)計方案23下位機設(shè)計33.1硬件設(shè)計33.1.1單片機串口發(fā)送數(shù)據(jù)單元43.2軟件設(shè)計43.2.1跑馬燈程序設(shè)計53.2.2串口發(fā)送數(shù)據(jù)程序設(shè)計54上位機設(shè)計64.1前面板設(shè)計64.2后面板設(shè)計75系統(tǒng)調(diào)試86結(jié)論97總結(jié)10參考文獻11附錄12III1 設(shè)計任務(wù)1.通過RS232接口進行數(shù)據(jù)采集。通過RS232接口實現(xiàn)上位機（PC）與下位機（單片機）之間的數(shù)據(jù)通訊。2.利用上位機實時顯示數(shù)據(jù)。對于界面數(shù)據(jù)的顯示，主要由模擬的LED燈實現(xiàn)。 2系統(tǒng)方案選擇2.1整體設(shè)計采用單片機串口實現(xiàn)單片機流水燈的運行狀態(tài)對上位機的發(fā)送，并且由上位機接受并且實現(xiàn)狀態(tài)的顯示，使下位機流水燈的運行狀態(tài)能夠直觀的在LABVIEW中實現(xiàn)。下位機由單片機通過串口發(fā)送PC機，PC機接受信號并且顯示到界面。2.2通信協(xié)議串口是計算機上一種非常通用的設(shè)備通信協(xié)議，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠程采集設(shè)備的數(shù)據(jù)，串行通信是計算機和外部設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換的重要渠道，由于其成本低，性能穩(wěn)定并遵循統(tǒng)一的標準，因而在工程中被廣泛應(yīng)用。所謂通信協(xié)議是指通信雙方的一種約定。約定包括對數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯方式以及控制字符定義等問題做出統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須共同遵守。因此，也叫做通信控制規(guī)程，或稱傳輸控制規(guī)程。目前較為常用的串口有9針串口和25針串口，通信距離較近時，可以用電纜線直接連接標準RS232端口，若距離較遠，需附加調(diào)制解調(diào)器。RS-232是美國電子工業(yè)協(xié)會正式公布的串行總線標準，也是目前最常用的串行接口標準，用來實現(xiàn)計算機與計算機之間、計算機與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通訊。RS-232串行接口總線適用于：設(shè)備之間的通訊距離不大于15m，傳輸速率最大為20kBps,RS-232協(xié)議以-5V-15V表示邏輯1，以+5V15V表示邏輯0。AT89C52單片機具有一個異步串行收發(fā)模塊USART，其主要特點如下：支持8和9位數(shù)據(jù)位，1位停止位的串行數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)；由硬件支持的奇偶校驗位發(fā)生和校驗；二個完全獨立的中斷，TX發(fā)送完成RX接收完成；支持多機通信模式；支持倍速異步通信模式，典型的串口用于ASCII碼字符的傳輸。通信使用3根線完成：地線，發(fā)送，接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時在另一根線上接收數(shù)據(jù)，其他線用于握手，但是不是必須的。這個系統(tǒng)只是初步采集，自己接觸通信接口也不多，所以直接使用比較簡單的通訊接口RS232通訊接口，此接口性能完全可以滿足此次設(shè)計的數(shù)據(jù)傳輸要求，所以直接選擇RS232通訊接口。2.3下位機設(shè)計方案 由ATC89C52最小系統(tǒng)和8個流水燈組成。ATC89C52單片機是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機，具有鄧杜的內(nèi)部資源：4kb閃存、128BRAM、32根I/O口線、2個16位定時器/計數(shù)器、5個向量兩級中斷結(jié)構(gòu)、2個全雙工的串行口。具有4.25-5.50V的電壓工作范圍和0-24MHz的工作頻率，使用ATM89C52單片機時無須外擴存儲器。因此控制流水燈就是一個帶有八個發(fā)光二極管的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)，即為由發(fā)光二極管、晶振、復(fù)位、電源等電路和必要的軟件組成的單個單片機系統(tǒng)。2.4上位機設(shè)計方案對于labview處理主要包括前后面板的設(shè)計，包括三部分：參數(shù)設(shè)置部分、命令控制部分及顯示部分。其中參數(shù)設(shè)置主要包括通訊口、波特率、數(shù)據(jù)位、校驗位、停止位及接收周期的設(shè)置；命令控制主要包括啟停數(shù)據(jù)接收、顯示數(shù)據(jù)清空及退出運行等；顯示界面主要包括接收數(shù)據(jù)顯示、接收數(shù)據(jù)個數(shù)顯示、當前下位機流水燈狀態(tài)實時顯示等。上位機接受下位機傳送的數(shù)據(jù)，通過設(shè)計前面板以及框圖程序的編寫，將模擬的跑馬燈顯示在上位機的前面板上。3下位機設(shè)計3.1硬件設(shè)計 STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。本次課程設(shè)計下位機使用單片機STC89C52控制流水燈，其硬件原理圖如下：圖 3-1 STC89C52控制流水燈電路3.1.1單片機串口發(fā)送數(shù)據(jù)單元 單片機通過串口向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)，如圖3-2所示為串口連接電路：圖3-2所示為串口連接電路3.2軟件設(shè)計圖3-3 下位機軟件設(shè)計流程圖軟件程序見附錄3.2.1跑馬燈程序設(shè)計弟16頁流水燈點亮順序表：Uchar code LED=0x00,0x18,0x3c,0x7e,0xff,0xbd,0xdb,0xe7;數(shù)據(jù)發(fā)送程序： for(i=0;i0;i-) P0=LEDi; fs(LEDi); Delay(1000); 3.2.2串口發(fā)送數(shù)據(jù)程序設(shè)計串口初始化子函數(shù)：void Com_Init(void) TMOD = 0x20; PCON = 0x00; SCON = 0x50; TH1 = 0xFd; TL1 = 0xFd; TR1 = 1;數(shù)據(jù)發(fā)送子函數(shù)：void fs(char p) SBUF = p; while(!TI) TI = 0;4上位機設(shè)計對于labview上位機主要包括前后面板的設(shè)計，包括三部分：參數(shù)設(shè)置部分、命令控制部分及顯示部分。其中參數(shù)設(shè)置主要包括通訊口、波特率、數(shù)據(jù)位、校驗位、停止位及接收周期的設(shè)置；命令控制主要包括啟停數(shù)據(jù)接收、顯示數(shù)據(jù)清空及退出運行等；顯示界面主要包括接收數(shù)據(jù)顯示、接收數(shù)據(jù)個數(shù)顯示、當前下位機流水燈狀態(tài)實時顯示等。4.1前面板設(shè)計圖4-1 上位機前面板設(shè)計4.2后面板設(shè)計程序面板設(shè)計如下：圖4-2 程序設(shè)計面板5系統(tǒng)調(diào)試將下位機程序下載到單片機并使用串口調(diào)試助手對數(shù)據(jù)通信進行檢測，無誤后對上位機進行設(shè)計。運行結(jié)果如下：圖5-1 串口調(diào)試通過串口程序助手看以查看下位機發(fā)送數(shù)據(jù)是否正常，檢查下位機的好壞，避免出現(xiàn)問題找不出是上位機還是下位機的因素。然后通過下位機測試上位機的接收情況、以及程序正確與否。6結(jié)論點擊labview發(fā)送按鈕進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和流水燈演示，點擊清空按鈕清空數(shù)據(jù)接收顯示區(qū)的數(shù)字，點擊停止按鈕停止數(shù)據(jù)的發(fā)送?？勺孕性O(shè)置發(fā)送周期、波特率等的設(shè)置。下位機發(fā)送跑馬燈的狀態(tài)數(shù)據(jù)，上位機接收顯示。前面板的接收到數(shù)據(jù)后，如下圖所示：圖6-1 前面板顯示圖7總結(jié) 經(jīng)過這次虛擬儀器課程設(shè)計，是我對于單片機又了進一步的復(fù)習(xí)，對labview及上下位機之間的通信都有了進一步的認識，尤其是上下位機之間的通信。一個周的課設(shè)，也對LabVIEW又有了深一步的了解，LabVIEW入門很容易，如果要深入做下去，就必須懂得各方面的知識。這是一門實踐性很強的課，很多知識是從實驗中學(xué)來的，自己還覺的不錯，但真到實際做東西的時候，就會覺得困難重重，這時再去思考一遍，便有了對知識的更深層次的理解。學(xué)以促用,用以促學(xué)，我們感覺這也是這門課教給我們的重要知識，在整個設(shè)計中我學(xué)會了在復(fù)雜的問題面前怎樣去分析，找到問題的關(guān)鍵所在，而且認識到這種能力的重要性。這期間我們帶著問題學(xué)習(xí)才能學(xué)到真正的知識。在整個設(shè)計中我學(xué)會了在復(fù)雜的問題面前怎樣去分析，找到問題的關(guān)鍵所在，而且認識到這種能力的重要性。 在這次虛擬儀器課程設(shè)計過程中，不僅鞏固了上課所學(xué)的理論知識，也對labview有了更深入的了解和更熟練的操作，最重要的是學(xué)會了一種認真的態(tài)度，通過幾天的不斷研究不斷改進，做出了自己的流水燈程序并且能夠按要求正確的運行，經(jīng)過諸多坎坷之后得到了成功的喜悅。參考文獻1江建軍，孫彪.LabVIEW程序設(shè)計教程M.電子工業(yè)出版社，2012.12彭倩.虛擬儀器實驗指導(dǎo)書M.西安科技大學(xué)，2012附錄1. 硬件原理圖和LabVIEW框圖程序2.程序/*虛擬儀器課程設(shè)計：流水燈上位機下位機通信*/#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int /*流水燈點亮順序表*/uchar code LED=0x00,0x18,0x3c,0x7e,0xff,0xbd,0xdb,0xe7;/*串口初始化子函數(shù)*/void Com_Init(void) TMOD = 0x20; PCON = 0x00; SCON