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摘要
虚拟仪器是现代计算机技术同仪器技术深层次结合的全新概念仪器,实质是利用
计算机显示器的显示功能模拟传统仪器的控制面板,以多种形式表达输出测量结果,
利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理,完成各种测试功能的
一种计算机仪器系统。
本文介绍了利用 LabVIEW 语言来实现上、下位机之间通信的方法,并从软、硬件
两个方面阐述了设计思想。从实现 PC 机 PC 机之间的串口通信出发,先实现双 PC 机
之间的数据发送、返还和接收,进而设计了以 PC 机作为上位机,以飞思卡尔8位单片
机作为下位机的基于 labview 软件的串口通信系统。经过实验调试,系统达到了预期
的通信目标。
应用先进的虚拟仪器软件 LABVIEW,大大降低了串口通讯复杂程度,减小了软件
设计的工作量,能够大大降低投资成本。在实际应用中有巨大的使用价值。
关键词: 虚拟仪器;Labview ;串口通信;单片机
Design of the serial communication system Based on
LabVIEW
Abstract
Virtual instrument is
the modern
computer technology
combined
with the
instrumentation
of the
new concept
of deep-level
instruments,
in real terms
is the use of
analog
computer monitors
display
control panel,
traditional instruments,
in various forms to
express
the output
measurements,
using computer
software features
to achieve
a strong
signal
Operation
data, analysis and
processing,
to complete
a variety of
testing capabilities
of a computer
instrument system
This article describes the use of LabVIEW to implement the language, the next
method of communication between the crew and from the software and hardware are two
aspects of the design. PC-PC, from the implementation of serial communication between
the departure, the first to achieve double the data between the PC, send and return, receive,
and then designed a PC, as the host computer to Freescale 8-bit microcontroller based on a
lower machine LabVIEW software serial communication system. After experimental
debugging, the system achieved the desired communication goals.
The application of advanced virtual instrument software LabVIEW, greatly reduces
the complexity of serial communication, reduce the workload of the software design can
greatly reduce the investment cost. In practice, there is tremendous value in use.
Keywords: virtual instrument; Labview; serial communication; microcontroller
目录
第 1 章 绪论....................................................................................................................1
1.1 课题的背景和意义...........................................................................................1
1.2 虚拟仪器的概念...............................................................................................1
1.2.1 虚拟仪器的特点....................................................................................1
1.2.2 虚拟仪器和传统仪器的区别................................................................2
1.3 虚拟仪器概述...................................................................................................3
1.3.1 虚拟仪器方案的组成............................................................................4
1.3.2 虚拟仪器方案的优势............................................................................4
1.4 虚拟仪器的发展与现状...................................................................................5
1.5 虚拟仪器的应用...............................................................................................6
1.6 课题实现内容...................................................................................................6
第 2 章 虚拟仪器与 LabVIEW ........................................................................................7
2.1 LabVIEW 简介 .................................................................................................7
2.2 LabVIEW 的基本特点 .....................................................................................7
2.3 LabVIEW 创建虚拟仪器过程 .........................................................................8
2.4 本章小结...........................................................................................................9
第 3 章 串行通信............................................................................................................10
3.1 串行通信的概念和特点.................................................................................10
3.2 串行通信的分类.............................................................................................10
3.2.1 同步通信..............................................................................................11
3.2.2 异步通信..............................................................................................11
3.2.3 异步通信和同步通信的比较..............................................................11
3.3 串行通信的工作模式.....................................................................................12
3.3.1 单工形式:早期的电流环..................................................................12
3.3.2 半双工形式:RS-485..........................................................................12
3.3.3 全双工形式:RS-232..........................................................................13
3.4 通信参数.........................................................................................................13
3.4.1 波特率..................................................................................................14
3.4.2 数据位................................................................................................14
3.4.3 停止位................................................................................................14
3.4.4 奇偶校验位........................................................................................14
3.5 本章小结.........................................................................................................15
第 4 章 PC 与 PC 串口通信 ...........................................................................................16
4.1 设计目的和实现方案.....................................................................................16
4.1.1 设计目的..............................................................................................16
4.1.2 实现方案..............................................................................................16
4.2 系统硬件结构.................................................................................................16
4.2.1 RS-232 的功能特性描述.....................................................................16
4.2.2 硬件线路..............................................................................................18
4.3 软件设计.........................................................................................................19
4.3.1 VISA 简介............................................................................................19
4.3.3 程序的实现..........................................................................................22
4.4 本章小结.........................................................................................................25
第 5 章 PC 与单片机串口通信 ......................................................................................26
5.1 设计目的和实现方案.....................................................................................26
5.1.1 设计目的..............................................................................................26
5.1.2 实现方案..............................................................................................26
5.2 系统硬件结构.................................................................................................26
5.2.1 硬件线路..............................................................................................26
5.2.2 MC9S08AW60 单片机介绍...............................................................27
5.3 软件实现.........................................................................................................29
5.3.1 上位机 PC 机 LabVIEW 串口通讯的实现 ........................................29
5.3.2 下位机串行通信程序设计..................................................................35
5.4 本章小结.........................................................................................................37
第 6 章 结论和展望........................................................................................................38
致谢......................................................................................................................................39
参考文献..............................................................................................................................40
附录......................................................................................................................................41
附录 1 图表目录...................................................................................................41
附录 2 单片机程序...............................................................................................42
第1章 绪论
1.1 课题的背景和意义
目前以计算机为上位机和以单片机为下位机的集散式控制系统被广泛的应用于工
业检测和控制系统中。由于 PC 机的分析处理能力强,处理速度快,而单片机价格低廉、
体积小、使用灵活方便,所以主机一般采用 PC 机,而从机则采用单片机。串行通信是
一种常用的数据传输方法,虽然它的传输速度慢,但它占用的通信线路少,成本低,
在工程的通信方式上仍有重要地位。通过 PC 机的 RS-232 串行接口与单片机之间串行
通信是主要的通信手段。本文从实现基于 labview 的 PC 机 PC 机之间的串口通信出发,
先实现双 PC 机之间的数据发送和返还、接收,进而设计了以 PC 机作为上位机,以飞
思卡尔 8 位单片机作为下位机的串口通信系统。
1.2 虚拟仪器的概念
1.2.1 虚拟仪器的特点
虚拟仪器与传统仪器技术不同,虚拟仪器在通用计算机平台上通过数据采集设备,
然后根据用户的实际需求就可以构建起不同的系统。所以虚拟仪器实际上是一个按照
用户的实际需求组成的数据采集系统
[1]
。虚拟仪器采用了通用的硬件,各种仪器的差
异主要是软件,它主要使用计算机显示器的显示功能来显示模拟传统仪器的控制面板,
这就可以用多种形式输出检测结果,即实用又美观。目前,计算机和仪器的密切结合
并且结合的越来越紧密是仪器发展的一个重要方向
[2]
。虚拟仪器系统可以归纳为图
1.1。
图 1.1 虚拟仪器系统
具体来说,虚拟仪器有以下特点:
(1) 虚拟仪器利用了计算机丰富的软件资源。这样就可以使部分仪器的硬件软件化,
增加了系统灵活性,并且节省了资源。另外,计算机还能实时、直接地对测试数据进
行各种分析与处理
[1]
。
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