LabVIEW課程設(shè)計-基于LabVIEW軟件平臺的流水燈的設(shè)計原理及過程

1、編摘要本文運用虛擬儀器的設(shè)計思想介紹了一種基于 LabVIEW 軟件平臺的 流水燈的設(shè)計原理及過程利用 LabVIEW 開發(fā)環(huán)境設(shè)計上位機的界面上位機通 過串行口與 AT89C52 單片機通信，從而實現(xiàn)對端口配置、流水燈的顯示。運用 LabVIEW 進行系統(tǒng)開發(fā)具有很強的靈活性，能較容易地實現(xiàn)系統(tǒng)的各項功能，并 使系統(tǒng)具有很強擴展性。關(guān)鍵字 擬儀器 AT89C52 片機串口通信流水燈。 編目 錄 . . . . - . - . . . . - - - 編 第一章概述1.1 LabVIEW 簡介LabVIEW 是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器NI）公司研制開發(fā)的，類 似于 C 和 BASIC

2、開發(fā)環(huán)境是 LabVIEW 與其他計算機語言的顯著區(qū)別是他 計算機語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼 用的是圖形化編輯 語言 G 編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。與 和 BASIC 一樣LabVIEW 也 是通用的編程系統(tǒng)，有一個完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫 的數(shù)庫 包括數(shù)據(jù)采集口控制據(jù)分析據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲等等 也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點、以動畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序（子 VI）的結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試。LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering 是一 種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言本編程語言根據(jù)語

3、句和指令的先后順序決定程序執(zhí)行順序，而 LabVIEW 則采用數(shù)據(jù)流編程方式， 程序框圖中節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流向決定了 VI 及函數(shù)的執(zhí)行順序。VI 指虛擬儀器，是 LabVIEWLabVIEW的程序模塊。提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器（如示波器、萬用表）類似的控件，可用來方便地創(chuàng)建用戶界面戶界面在 LabVIEW中被稱為前面板用圖標(biāo)和連線，可以通過編程對前面板上的對象進行控制。這就是圖形化源代碼，又 代碼。LabVIEW的圖形化源代碼在某種程度上類似于流程圖，因此又被稱作程序框圖代碼。1.2 LabVIEW 特點盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件?？沙浞职l(fā)揮計算機的能力強大的數(shù)據(jù)處理功能以

4、創(chuàng)造出功能更強 的儀器。用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。 編1.3 LabVIEW 未來虛擬儀器研究的另一個問題是各種標(biāo)準儀器的互連及與計算機的連接 使用較多的是 IEEE488 或 GPIB 協(xié)議。未來的儀器也應(yīng)當(dāng)是網(wǎng)絡(luò)化的。LabVIEW 是一種圖形化的編程語言的開發(fā)環(huán)境，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標(biāo)準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件 集成了與滿足 GPIB 、RS-232 RS-485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全 部功能還內(nèi)置了便于應(yīng)用 TCP/IP 軟件標(biāo)準的庫函數(shù)是一個 功能強大且靈活的軟件用它可以方便地建立自己的虛擬儀器圖形化的界 面使得編程及使用過

5、程都生動有趣。圖形化的程序語言，又稱為 “G” 語言。使用這種語言編程時，基本上不 寫程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、 工程師所熟悉的術(shù)語和概念 是一個面向最終用戶的工具。 它可以增強你構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)的便捷途徑。使用它進行原理研究、設(shè)計、測試并實現(xiàn)儀器系統(tǒng)時，可以 大大提高工作效率。利用 LabVIEW，可產(chǎn)生獨立運行的可執(zhí)行文件，它是一個真正的 32 位/64 位編譯器。像許多重要的軟件一樣 提供了 Windows 、Linux、 Macintosh 的多種版本。它主要的方便就是，一個硬件的情況下，可以通過改變

6、軟件，就可以實現(xiàn)不同的儀器儀表的功能，非常方便，是相當(dāng)于軟件即硬件！現(xiàn) 在的圖形化主要是上層的系統(tǒng)，國內(nèi)現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出圖形化的單片機編程系統(tǒng) （支持 32 位的嵌入式系統(tǒng)，并且可以擴展的第二章設(shè)計方案下位機使用 AT89C52 進行流水燈設(shè)計，上位機使用 LabVIEW 進行界面設(shè)計， 顯示出端口設(shè)置數(shù)據(jù)和 8 個 LED 燈的顯示 行串口通訊傳送數(shù)據(jù)到 上位機中顯示。 編晶振時鐘端口設(shè)置區(qū)復(fù)位電路AT89C52RS232 串上位機命令控件區(qū) LED顯示控件區(qū)2.1圖 2.1 設(shè)計架上位機上位機是指人可以直接發(fā)出操控命令的計算機，一般是 PC，幕上顯示各種信號變化。下位機是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備

7、狀況的計算機，一般 PLC、單片 機之類的位機發(fā)出的命令首先給下位機位機再根據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時 序信號直接控制相應(yīng)設(shè)備。下位機不時讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般為模擬量 換成數(shù)字信號反饋給上位機之如此情況千差萬別變不離其宗： 上下位機都需要編程，都有專門的開發(fā)系統(tǒng)。通常上位機和下位機通訊可以采用不同的通訊協(xié)議， 可以有 RS232 串口 通訊者采用 RS485 串行通訊用計算機和 PLC 通訊的時候不但可以采用傳 統(tǒng) D 形式的串行通訊用更適合工業(yè)控制的雙線 訊， 采用封裝好的程序開發(fā)工具就可以實現(xiàn) PLC 上位機的通訊以自己編寫 驅(qū)動類的接口協(xié)議控制上位機和下位機的通訊。2.2下位機 AT89C5

8、2AT89C52 美國 Atmel 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS 單片機，片內(nèi)含 8KB 的可反復(fù)檫寫的程序存儲器和 12B 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲 用 司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準 MCS-51 指令系統(tǒng)， 編片內(nèi)配置通用 8 位中央處理器（CPU）和 Flash 儲單元，功能強大的 AT 編89C52 片機可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 單機屬于 片機的增強型 Intel 公司的 80C52 在引腳排列件組成作特點和指令 系統(tǒng)等方面兼容。其主要工作特性是：片內(nèi)程序存儲器內(nèi)含 的 Flash 程序存儲器，可擦寫壽命為 次； 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)含 字節(jié)的 RAM；具有 32 根可編程

9、 口線；具有 3 個可編程定時器；中斷系統(tǒng)是具有 8 個中斷源、6 個中斷矢量、2 個級優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)； 串行口是具有一個全雙工的可編程串行通信口；具有一個數(shù)據(jù)指針 ；低功耗工作模式有空閑模式和掉電模式；具有可編程的 3 級程序鎖定位；AT89C52 工作電源電壓為 5（1+0.2）V，且典型值為 5V；AT89C52 最高工作頻率為 。2.3 RS232 串RS232 是個人計算機上的通訊接口之一，由電子工業(yè)協(xié)會 (Electronic Industries Association 所制定的異步傳輸標(biāo)準接口。通常 RS-232 接 口以 9 個引腳 (DB-9) 或是 25 個引腳 (DB

10、-25) 的型態(tài)出現(xiàn)人計算機上 會有兩組 RS232 接口，分別稱為 COM1 和 COM2。RS232-C 是美國電子工業(yè)協(xié)會 （Electronic Industry Association） 定的一種串行物理接口標(biāo)準。RS 是英文“推薦標(biāo)準”的縮寫，232 為標(biāo)識號，C 表示修改次數(shù)。RS232-C 準設(shè)有 信號線，包括一個主通道和一個輔助通 道多數(shù)情況下主要使用主通道于一般雙工通信需幾條信號線就可實 現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。RS232-C 標(biāo)準規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為 、75、100、150、300、1200、 2400、4800、9600、19200 波特。 編串行通信接

11、口標(biāo)準經(jīng)過使用和發(fā)展前已經(jīng)有幾種都是在 標(biāo)準 的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進而形成的。所以， RS232-C 主來討論RS232-C 標(biāo)準是美 國 EIA(子工業(yè)聯(lián)合會）與 BELL 公司一起開發(fā)的 1969 公布的通信協(xié)議。 它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在 020000b/s 范圍內(nèi)的通信準對串行通信接口 的有關(guān)問題信號線功能器特性都作了明確規(guī)定于通行設(shè)備廠商都生 產(chǎn)與 RS232-C 制式兼容的通信設(shè)備此作為一種標(biāo)準前已在微機通信 接口中廣泛采用。第三章硬件設(shè)計在硬件設(shè)計中主要為下位機的 所設(shè)計的流水燈括基本的時 鐘晶振模塊，復(fù)位電路模塊，8 位 LED 燈模塊和最重要的串口通訊模塊。3.1時鐘晶振塊外接晶振給

12、單片機提供一個時鐘信號（一個非常穩(wěn)定的頻率信號機各內(nèi)部組件同步工作，并且在和外部設(shè)備通信時是也能達到同步。3.2圖 3.1 鐘振塊復(fù)位模塊手動開關(guān)復(fù)位使中央處理器 CPU 以及其他功能部件都恢復(fù)到一個確定的初始狀態(tài)從這個狀態(tài)開始工作此之外單片機程序運行出現(xiàn)錯誤或系統(tǒng) 處于死循環(huán)狀態(tài)時，需要對單片機進行復(fù)位以及重新啟動。 編圖 3.2 動關(guān)位3.3 示模塊8 位 LED 發(fā)光二極管實現(xiàn)流水燈操作據(jù)軟件設(shè)計可得到 位 LED 循環(huán)左 移，花樣燈等。3.4圖 3.3 8 位 LED 顯示串口通訊塊MAX232 是一種把電腦的串行口 信號電平-10轉(zhuǎn)換為單片機所用到的 TTL 信號點平（，+5）的芯片

13、。串口通訊模塊使上位機與下位機得以 通信，進行數(shù)據(jù)傳送。 編圖 3.4 串口訊第四章4.1 AT89C52 程序設(shè)計軟件設(shè)計下位機程序設(shè)計中主要執(zhí)行功能為流水燈顯示和串口發(fā)送，主程序首先對 系統(tǒng)的定時器和串口進行初始化后通過程序 接收 P1 口的信號接收 到一個 P1 口信號就對上位機進行一次數(shù)據(jù)傳送，通過上位機的設(shè)計界面顯示數(shù) 據(jù)。整個系統(tǒng)的主流程圖如下圖 4.1 所示。開 始LED 顯設(shè)置定時器初始化串口初始化LED 流燈串口上傳 4.1.1編圖 4.1 主流圖串口工作理部分系統(tǒng)的串口部分十分重要要是初始化部分對相應(yīng)的寄存器進行設(shè)置 送數(shù)據(jù)的時候只需要將數(shù)據(jù)寫入 SBUF 里面即可中斷標(biāo)志

14、位 檢測其數(shù) 據(jù)發(fā)送結(jié)束接收則有中斷方式和等待方式兩種系統(tǒng)因為單片機所要完成 的簡單，所以采用等待的方式。串口的初始化程序流程圖如圖 所示。開 始設(shè)置 工方式設(shè)置波特率設(shè)置串口工作方式允許串口中斷結(jié) 束圖 4.2串初化序程4.2上位機設(shè)本次使用 LabVIEW 對程序進行設(shè)計，界面中包括端口設(shè)置區(qū)，命令控件區(qū)，顯示控件區(qū)于所學(xué)知識有限計中多數(shù)部分參考老師所給文件包中串口測 試.vi。4.2.1端口設(shè)置設(shè)計端口設(shè)置區(qū)中包括五個部分，分別為：通訊口設(shè)置，波特率設(shè)置，數(shù)據(jù)位設(shè) 置位和停止位口中編輯項有 率編輯項有 1200、1800 編、 115200。數(shù)據(jù)位中編輯項有 6、7、8。校驗位中編輯項有

15、無、偶校驗、奇校驗。 停止位中編輯項有 1、1.5、2。其前、后面板顯示如圖 、圖 4.4 示。4.2.2圖 4.3端設(shè)區(qū)面設(shè) 命令控件設(shè)計圖 4.4 端口設(shè)區(qū)面設(shè)命令控件區(qū)中包括發(fā)送選擇項按鈕清空按鈕按鈕。 其前、后面板如圖 、圖 4.6 所示。圖 4.5 令件前板計 編4.2.3圖 4.6 令件后板計 顯示控件設(shè)計現(xiàn)實空間區(qū)中包括數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)、數(shù)據(jù)接收區(qū)、發(fā)送周期顯示、發(fā)送字節(jié)數(shù)、 接收字節(jié)數(shù)和 8 位 LED 顯示燈。其前、后面板如圖所示。圖 4.7 示件前板計 編圖 4.8后板據(jù)送、送期計圖 4.9后板據(jù)收、送接字數(shù)計圖 4.10 后面 LED 顯設(shè) 編參考文獻1 江建軍 孫彪著. 程序

16、設(shè)計教程（第 2 版）.電子工業(yè)出版社.2012 年 1 月2 柴鈺 著. 單片機原理及應(yīng)用. 西安電子科技大學(xué)出版社. 2009 2 月 3 彭倩 著. 虛擬儀器實驗指導(dǎo)書. 西安科技大學(xué).2012 年4 百度百科/view/230451.htm5 百度資料/view/72babadcad51f01dc281f1e7.html 編心得體會通過各方面努力次實習(xí)基本完成 LabVIEW 設(shè)計的學(xué)習(xí)下計出了 上下位機的 LED 通訊燈動態(tài)顯示方案。通過這次系統(tǒng)的項目設(shè)計提高了我運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識來解決面臨實 際問題的能力，同時也提高了我查閱各種文獻資料、使用 軟件的水平。 通過這次設(shè)計發(fā)現(xiàn)了自

17、己的很多不足以及許多知識的漏洞設(shè)計過程中遇 到了不少困難幸的是我得到了許多人的幫助先我要感謝我的指導(dǎo)老師昝 老師設(shè)計過程中給的指導(dǎo)富的設(shè)計經(jīng)驗和嚴謹?shù)闹茖W(xué)態(tài)度我解決問 題的關(guān)鍵所在。同時，還要感謝幫助我的所有同學(xué)。我想，本次實習(xí)對我們每個 人都是影響很大的使我們基本掌握了 LabVIEW 訊的設(shè)計方案本掌握了 LabVIEW 等軟件的使用，并且 LabVIEW 有了更深入的了解。在解決問題的過程 中，我們不僅學(xué)到了很多專業(yè)的知識，還學(xué)會了分析問題，解決問題的方法。相 信這些對我們以后的學(xué)習(xí)與工作都有很大的幫助。通過對自己在大學(xué)時間里所學(xué)的知識的回顧發(fā)揮對所學(xué)知識的理解 和對課程設(shè)計的思考及書面

18、表達能力終完成了這項實習(xí)次設(shè)計為我們今 后進一步深化學(xué)習(xí)累了一定的寶貴經(jīng)驗寫論文的過程也是專業(yè)知識的學(xué) 習(xí)過程用已有的專業(yè)基礎(chǔ)知識其進行設(shè)計析和解決一個理論問題或 實際問題知識轉(zhuǎn)化為能力的實際訓(xùn)練且為以后的課程設(shè)計論文做好準備 及鋪墊次課題培養(yǎng)了我們運用所學(xué)知識解決實際問題的能力實也有所提 高。通過這次實習(xí)發(fā)現(xiàn)，只有理論水平提高，才能夠?qū)⒄n本知識與實踐相整合， 理論知識服務(wù)于教學(xué)實踐增強自己的動手能力過這次設(shè)計們知道了 理論和實際的距離，也知道了理論和實際想結(jié)合的重要性。我們的學(xué)習(xí)不但要立足于書本，以解決理論和實際教學(xué)中的實際問題為目 的，還要以實踐相結(jié)合，理論問題即實踐課題，解決問題即課程研究，學(xué)習(xí)就應(yīng) 該采取理論與實踐結(jié)合的方式論的問題就是實踐性的課題種做法既 有助于完成理論知識的鞏固有助于帶動實踐決實際問題強我們的動 編 編 附錄附錄 下位機序#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar flag,a;uchar code Pattern_P1= 0 x7f,0 x3f,0 x1f,0 x0f,0 xfe,0 xfc,0 xf8,0 xf0,0 x0f,0