簡(jiǎn)易自動(dòng)控制原理實(shí)驗系統設計

圖3 采樣電路原理圖

　　由于A(yíng)Tmega16 內部ADC 為八選一數據通道，在具體實(shí)現某路數據采集時(shí)就必須更改多工選擇寄存器ADMUX 的數值。為能隨時(shí)更改通道，本設計采用主從方式，通過(guò)上位機發(fā)送給ATmega16 的數值來(lái)改變通道。同時(shí)，在串行接口接收中斷后，通過(guò)接收的數值的編碼也可用來(lái)改變ADC 相鄰兩次轉換之間的延時(shí)值，從而達到改變轉換速率的效果。本系統采用0 - 7 為通道選項，當數據大于7 時(shí)為更改采樣速率值。當數據更改操作完成后程序立即返回主程序，此時(shí)ADC 轉換由新的參數運行。

　　2. 3 下位機軟件設計

　　下位機軟件包括信號發(fā)生器軟件和數據采集軟件兩部分。信號發(fā)生器采用AT89S52 型單片機加AD9833 型的DDS 芯片構成，軟件編程使用環(huán)境為Keil uVision 4.數據采集模塊采用ATmega16 型單片機構成，軟件編程使用環(huán)境為AVR GCC 和AVR studio 4.下位機軟件設計的關(guān)鍵是能使程序能即時(shí)完成數據的接收和發(fā)送，同時(shí)保證數據的準確，為此，系統采用中斷響應的方式完成串行數據接收，同時(shí)完成ADC 轉換以及數據的發(fā)送。下位機程序分為主程序、串行接收中斷和ADC 轉換完成中斷三部分，其流程圖如圖4 所示。在主程序中主要完成串口和ADC 寄存器的初始化，初始化完成后啟動(dòng)片內ADC 的第一次轉換，隨即系統進(jìn)入等待中斷狀態(tài)，若接收到停止信號，系統馬上停止。當系統響應到串行接收數據中斷，通過(guò)接收的數值對ADC 轉換的通道和采集速度進(jìn)行相應的修改，當修改完成后立即返回主程序。當ADC 每次轉換完成相應標志位置位，程序跳轉到ADC 轉換并完成中斷運行。此時(shí)系統讀取轉換的數值并處理，隨即通過(guò)串口將該數據發(fā)送給上位機。當串口數據發(fā)送完成后起動(dòng)延時(shí)； 另外當延時(shí)完成后，系統將ADC 轉換起動(dòng)標志位置位，然后進(jìn)行下一次轉換。下位機程序運行的整個(gè)過(guò)程中，系統通過(guò)中斷方式完成，具有響應及時(shí)、提高單片機處理內部和外部事件能力的優(yōu)點(diǎn)。

圖4 下位機程序流程圖　　2. 4 上位機前面板設計

　　系統采用LabVIEW 開(kāi)發(fā)平臺制作上位機軟件，即在PC 機上設計出虛擬示波器。系統虛擬示波器上位機軟件界面如圖5 所示。從圖5 可知，上位機具有串口參數調節、數據波形顯示、數據存儲、數據回放、以及采樣通道及速率選擇等功能。虛擬示波器在波形顯示過(guò)程中，用戶(hù)可根據個(gè)人喜好對曲線(xiàn)顏色、數據采集速率和通道等參數的進(jìn)行設置。同時(shí)在實(shí)驗過(guò)程中，可以點(diǎn)擊波形存儲按鈕對接收到的數據以TXT 或其他格式的文件存儲在PC 機硬盤(pán)或其他外部磁盤(pán)中。用戶(hù)可根據需要隨時(shí)通過(guò)數據回放按鈕選擇文件查看數據波形或者將數據文件提供給Matlab 和Exel 等數據處理軟件進(jìn)行分析處理，使用非常靈活方便。