基于虛擬儀器的鎖相放大器遠程實(shí)驗系統設計

用戶(hù)點(diǎn)擊加熱按鈕，接通加熱電源，其狀態(tài)值經(jīng)由網(wǎng)絡(luò )送往實(shí)驗機，從而改變實(shí)驗室內測溫電路的繼電器狀態(tài)，加熱電路開(kāi)始對熱敏電阻進(jìn)行加熱。實(shí)驗電路中橋式電路的輸出信號和熱敏電阻的溫度值，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò )反饋給客戶(hù)機，用戶(hù)通過(guò)虛擬儀器面板觀(guān)察各個(gè)點(diǎn)波形的顯示，同時(shí)讀取溫度值，完成熱敏電阻溫度特性測量。
服務(wù)器一欄設置為實(shí)驗室內服務(wù)器的IP地址，剩余時(shí)間一欄顯示用戶(hù)可用的時(shí)間。本實(shí)驗控制真實(shí)的實(shí)驗元件，每次只能有一位用戶(hù)操作。規定每位用戶(hù)的實(shí)驗時(shí)間為30 min。30 min后，此客戶(hù)機與實(shí)驗機的連接自動(dòng)斷開(kāi)。
3．1．2 客戶(hù)機軟件框圖程序
軟件框圖程序如圖3所示。程序分別設置了3個(gè)While循環(huán)結構，分別完成讀取溫度值、讀取電壓值以及發(fā)送控制繼電器狀態(tài)的功能。循環(huán)中止的條件為下列三者之一：用戶(hù)點(diǎn)擊了“退出”按鈕；用戶(hù)連接時(shí)間超過(guò)了30 min；實(shí)驗過(guò)程中TCP連接出錯，如實(shí)驗機程序先行中止，或系統錯誤引起連接中止。

客戶(hù)端程序的軟件部分采用3個(gè)獨立的While循環(huán)，每個(gè)端口分別設置了獨立的服務(wù)器端口，依次是2322，2323和2324。
(1)讀取反饋的實(shí)驗數據。對于數據接收，用2個(gè)TCP Read節點(diǎn)讀取實(shí)驗機發(fā)送的聲卡采集的數據長(cháng)度和字符串數據。
2322端口接收串口讀取的溫度值，因為溫度值采集時(shí)已經(jīng)轉換為4位BCD碼表示的十進(jìn)制數，因此接收時(shí)讀取的字長(cháng)設置為4，讀取的溫度值送入虛擬溫度計并實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。
2323端口對應接收聲卡讀取的電壓值，因為是左、右聲道各采集一路信號，因此設置了2個(gè)Sequence結構，其中Sequence0接收左聲道讀取的橋式電路輸出信號，送入鎖相放大器的信號輸入端；Sequence1接收右聲道讀取參考方波，送入鎖相放大器的參考信號輸入端。同時(shí)將讀取的波形實(shí)時(shí)顯示在用戶(hù)界面上。
(2)發(fā)送繼電器控制信號。2324端口發(fā)送加熱控制電路的繼電器狀態(tài)值，用戶(hù)可以在虛擬面板生改變加熱按鈕的狀態(tài)，并通過(guò)服務(wù)器反饋回實(shí)驗機，從而控制加熱電路中繼電器的狀態(tài)。加熱按鈕其處于不同的位置時(shí)，向網(wǎng)絡(luò )連接發(fā)送不同的命令字。將命令字放在一個(gè)CASE結構中，這樣便于實(shí)現用戶(hù)將加熱按鈕置于不同的位置時(shí)，發(fā)送不同的命令字。為有效傳送數據，采用2個(gè)TCP Write節點(diǎn)，第1個(gè)節點(diǎn)發(fā)送字符長(cháng)
度，第2個(gè)節點(diǎn)發(fā)送字符數據。
3．2 端口映射
服務(wù)器平臺上安裝Linux操作系統。利用其IPtables防火墻技術(shù)進(jìn)行端口映射，使得互聯(lián)網(wǎng)上的計算機可以通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器，間接訪(fǎng)問(wèn)實(shí)驗機，進(jìn)行遠程實(shí)驗。端口號的選擇要避開(kāi)系統保留端口，即O～1023。假設實(shí)驗機程序的監聽(tīng)端口為2322。在IPtahies中，將服務(wù)器的2322端口映射到實(shí)驗機。外界計算機訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器的2322端口時(shí)，若實(shí)驗機程序正在2322端口監聽(tīng)，與客戶(hù)機的TCP連接就會(huì )建立，客戶(hù)機與實(shí)驗機通信，傳送控制命令與實(shí)驗數據。