基于LabVIEW的四通道多參數測試系統軟件設計

摘要：介紹了基于MSP430單片機的四通道多參數和測試軟件的功能模塊，討論了該軟件的設計問(wèn)題。軟件是在LabVIEW開(kāi)發(fā)平臺上開(kāi)發(fā)的，具有友好的可視化界面和結構化設計。軟件經(jīng)過(guò)系統的聯(lián)合調試后，實(shí)現了四通道信號曲線(xiàn)的實(shí)時(shí)顯示、存儲、對電路進(jìn)行編程控制，具有很好的穩定性和可操作性，完成了系統所要求的各項指標和功能。
關(guān)鍵詞：LabVIEW；數據采集；實(shí)時(shí)顯示

隨著(zhù)工業(yè)控制技術(shù)與計算機技術(shù)的發(fā)展，基于計算機硬件和軟件的數據采集與控制系統已成為工業(yè)控制的主流。基于LabVIEW開(kāi)發(fā)的測控系統，在工程和科研的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應用。LabVIEW是美國國家儀器公司推出的一個(gè)圖形化編程的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。是一個(gè)標準的數據采集和儀器控制軟件。由于LabVIEW功能強大且靈活，利用它可以方便快捷地建立自己的虛擬儀器，成為測試、測量和控制設計的專(zhuān)用工具，其范圍可從溫度監控到復雜的仿真和控制系統。本文主要介紹了基于LabVIEW測試系統軟件，該軟件具有數據采集、處理、分析和電路編程能力，能夠提供豐富的數據信息，生成信號曲線(xiàn)，具有較高的實(shí)時(shí)性、準確性和可擴展性。通過(guò)軟件可以幫助實(shí)驗人員實(shí)時(shí)觀(guān)察要測量的壓力、加速度、溫度、電量；確定系統的正常運行，對于及時(shí)發(fā)現和解決問(wèn)題具有重要作用。

1 系統的基本結構
四通道多參數測試系統采用均勻采樣策略，對被測信號進(jìn)行等時(shí)間間隔采樣，在測試過(guò)程中采樣的頻率為一常數。均勻采樣頻率確定的基礎是采樣定理，它至少要大于被測信號最大頻率的兩倍，同時(shí)，還要考慮測量時(shí)間T及存儲容量M等因素，應滿(mǎn)足2fa≤fs≤M／T。
系統采用壓力傳感器、加速度計等對四路信號進(jìn)行采集，采集后的數據經(jīng)信號調理電路進(jìn)行濾波及放大處理后送入MSP430單片機，利用單片機中自帶的A／D轉換器將模擬信號轉變成數字信號。該系統的采樣頻率為1 kHz，單片機通過(guò)片選(STE)信號控制按順序接收四個(gè)通道轉化的數據，將數據通過(guò)單片機SPI口以100 Hz發(fā)送。采集的數據一方面存入FLASH中，另一方面通過(guò)計算機軟件進(jìn)行控制把數據經(jīng)USB接口電路讀入計算機中實(shí)時(shí)保存，并在軟件中實(shí)時(shí)顯示出四個(gè)通道的溫度曲線(xiàn)。系統的基本結構如圖1所示。

2 系統的軟件設計
軟件部分是整個(gè)引信測試系統設計的核心，軟件的設計使得用戶(hù)可以通過(guò)計算機實(shí)現數據的采集、顯示、分析處理和存儲，并且可以對測試電路進(jìn)行編程來(lái)改變測試電路的工作參數。本系統的軟件部分主要包括：采樣讀數、電路編程、數據定標、多通道顯示等。
2．1 采樣讀數
引信測試系統軟件的核心是采樣讀數，采樣讀數模塊是通過(guò)連接USB接口來(lái)采集獲取測試儀器的數據。采樣讀數包含兩部分：讀取存儲數據和實(shí)時(shí)數據。
讀取實(shí)時(shí)數據就是在測試過(guò)程中對數據進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集并通過(guò)USB接口傳遞給上位機軟件，軟件接收到數據后對數據進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理、保存，并動(dòng)態(tài)顯示信號曲線(xiàn)。測試實(shí)時(shí)曲線(xiàn)顯示用波形圖作為容器，波形圖控件包括圖形工具選板和游標圖例，通過(guò)波形工具選板可以實(shí)現對波形的放大、縮小和平移；游標圖例可以實(shí)現對信號曲線(xiàn)定點(diǎn)坐標的獲取。這些功能可以幫助實(shí)驗人員實(shí)時(shí)分析信號參數及發(fā)現問(wèn)題。讀取存儲數據就是在試驗結束之后通過(guò)USB接口將數據從儀器中的FLASH中讀出，然后將數據以文件形式保存在計算機中并在屏幕上顯示出信號曲線(xiàn)。采樣讀數的部分程序如圖2所示。