Labview应用技术 基于USB串口通信的信号发生器（教案）.doc

**LabVIEW应用技术：基于USB串口通信的信号发生器** LabVIEW，全称为Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，是一款由美国国家仪器公司（National Instruments，简称NI）开发的图形化编程环境，专用于创建虚拟仪器。在电子与通信工程学院的LabVIEW培训课程中，学生将学习如何结合Matlab混合编程，以及如何使用LabVIEW生成仿真信号并实现与硬件设备如单片机的通信。 ### 1. LabVIEW产生仿真信号的基本原理 LabVIEW的核心是图形化编程语言——G语言，它通过图标和连线来构建程序。在信号发生器的应用中，用户可以通过创建波形图表或使用内置函数来生成各种模拟和数字信号。这些信号可以是连续的正弦波、方波、锯齿波等，也可以是离散的数字序列。信号生成的基本原理涉及到数学运算、信号处理和实时数据流控制。 ### 2. PC机通过USB转串口与单片机通信 在现代计算机中，串口通常是通过USB接口转换而来的。USB转串口通信涉及以下步骤： 1. **硬件连接**：使用USB转串口适配器将PC的USB接口与单片机的串行接口相连。 2. **驱动安装**：在PC上安装相应的驱动程序，使得操作系统能够识别并管理这个虚拟串口。 3. **数据传输**：LabVIEW通过串行通信函数（如Serial Write和Serial Read）向USB转串口发送命令，这些命令经过适配器被转发到单片机。 4. **协议处理**：通信协议，如RS-232，确保数据的正确传输。单片机接收到数据后，根据指令执行相应的操作。 ### 3. 利用LabVIEW产生信号的方法 在LabVIEW中，产生信号主要通过以下途径： 1. **波形生成器**：使用内置的函数节点，如Waveform Generator，可以快速创建不同类型的波形。 2. **数学运算**：通过数学函数和算法，可以生成复杂的信号，例如傅里叶变换、滤波等。 3. **定时与同步**：利用时基和计数器功能，可以精确控制信号的频率、周期和相位。 4. **数据流控制**：使用结构（如For Loop或While Loop）和条件判断，可以动态改变信号的参数。 ### 教学过程与方法 1. **演示+讲授**： - 实验目的：理解LabVIEW信号发生器的原理，掌握USB串口通信技术。 - 实验器材：电脑、USB转串口适配器、单片机、LabVIEW软件。 - 实验原理：介绍信号生成的基本概念，USB转串口通信的工作流程。 - 实验步骤：详细讲解每个操作步骤，包括软件设置、通信配置和信号生成。 2. **学生实操**： - 上层软件前面板设计：创建用户界面，包括输入控件（如滑块、旋钮）和显示控件（如波形图表）。 - 程序框图设计：编写对应前面板的程序，实现信号的生成和串口通信功能。 3. **小结**： - 课堂总结：回顾实验内容，强调重点难点，如通信协议的理解和LabVIEW编程技巧。 通过这样的教学方式，学生不仅能够掌握理论知识，还能通过实践提升动手能力，深入理解LabVIEW在实际应用中的作用，为今后的工程工作打下坚实基础。