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計思想，詳細的分析了采集控制卡的研制過(guò)程，并給出了LabVIEW的具體程序設計。

關(guān)鍵詞：LabVIEW；串口通訊；數據采集系統

引言

目前虛擬儀器開(kāi)發(fā)廣泛應用的是美國NI公司的LabVIEW開(kāi)發(fā)平臺。LabVIEW軟件隱含了對設計虛擬儀器時(shí)所面臨的多種困難的考慮、簡(jiǎn)化了設計過(guò)程，對于開(kāi)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的推廣使用。因而，本文提出了采用LabVIEW虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺，自行設計硬件卡。

設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(lái)構建采集控制系統。上位機通過(guò)發(fā)送控制采集命令實(shí)行采集控制卡的通道選擇、量程選擇、數據采集等，然后將采集到的數據通過(guò)串口傳輸給PC機實(shí)現數據的存儲、分析。此外基于串口開(kāi)發(fā)的采集控制卡還因具有熱插拔的優(yōu)點(diǎn)而具有很強的實(shí)用性。

外置串口采集控制系統構成

外置串口采集控制系統主要由下位機硬/軟件以及上位機控制軟件兩部分構成。下位機通過(guò)接收PC機命令來(lái)執行相應的操作，例如數據采集通道的選擇、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、存儲以及處理數據。其中，數據的傳輸采用了數據幀格式進(jìn)行，通過(guò)識別幀頭標志位等規則來(lái)保證數據傳輸的準確性，本設計中是通過(guò)結合MAXIM公司所提供的A/D轉換器MAX197來(lái)實(shí)現的。

采集控制卡硬件設計

本設計硬件電路以單片機89C51為控制核心，通過(guò)RS-232與PC機通訊，實(shí)現整個(gè)數據采集系統的數據采集控制以及數據處理和存儲。單片機通過(guò)接收PC機指令來(lái)控制MAX197，其中A/D采集以中斷方式進(jìn)行?？刂瓶ㄓ布娐方Y構如圖1所示。

采集控制卡軟件設計

單片機通過(guò)從串口接收通道、量程選擇命令來(lái)執行相應通道、量程的數據采集，然后將數據采集的結果以數據幀的格式發(fā)送給PC機。兩個(gè)字節的幀頭標志、以及兩個(gè)字節的A/D轉換結果合稱(chēng)為一幀數據。單片機軟件設計流程如圖2所示。

上位機控制處理程序設計

上位機控制處理程序在LabVIEW平臺上進(jìn)行開(kāi)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儀器前面板，它不僅可以模擬眾多的傳統儀器，而且可以模擬因為結構復雜而不可實(shí)現的傳統概念儀器，因此，設計具有很大的靈活性。本次設計的前面板包括通訊端口、方式等的設置，對采集控制卡的配置，當前采集轉換結果顯示，采集轉換結果實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監控，以及將采集轉換結果寫(xiě)入Excel文件的設置等內容。