基于LabVIEW串口通讯的多路数据采集系统_百度文库

1、 图 利用 LabVIEW 和 NI 公司的采集卡组成数据采集系统 , 价 格昂贵。本文介绍了一种基于 LabVIEW 和 AT89S52串口通讯 的多路数据采集系统。成本低廉 , 操作简单 , 性能稳定 , 易于实 现。可用于多种传感器的信号采集。1系统硬件设计硬件电路框图如图 1所示。图 1硬件电路框图1.1多路信号采集部分电路采用自身具有 8路模拟开关的 8位逐次逼近型 AD 转 换器 ADC0809。它采用 +5V 电源供电 , 信号电压输入范围 05V , 最高采样频率为 10KHz , 足以满足一般采集系统的要求。 配合 使 用 一 片 8选 1模 拟 开 关 CD4051, 组

2、成 15路 采 集 通 道 。 ADC0809的 IN0IN6直接采集放大后的信号 , 作为本系统的 CH0CH6; 本系统的 CH7CH14接到 CD4051的 X0X7上 , 然 后 把 CD4051的 输 出 端 连 接 到 ADC0809的 IN7, 在 选 中 ADC0809的 IN7时 , 通 过 单 片 机 控 制 CD4051的 A 、 B 、 C 端 口 , 达到扩展成 15路的目的。 1.2中央处理部分处理器采用 AT89S52, 它的 P20P22引脚与 ADC0809的 ADD_A ADD_C 相连 , P24P26与 CD4051的 A C 端相 连 , P27相当于

3、 ADC0809的片选 , 所以 15个采集通道的地址 分 别 为 :CH0CH7:0x08FF 0x0FFF ; CH8CH14:0x1FFF 0x7FFF ; P0口 与 ADC0809的 数 据 输 出 相 连 ; P11引 脚 与 ADC0809的 EOC 相连 , 用来检测 ADC0809的转换完成信号 ; P10引脚接一个开关 , 控制数据的采集与发送。 1.3串口通讯部分单片机输出的 TTL 电平与 PC 机串口的 RS-232电平不一 致。因此 , 需要加入电平转换电路 , 这里利用 MAX232组成电平 转换电路。 T_I 和 R_O 输入的为 TTL 电平 , 经过转换 T

4、_O 和 R_I 输出为 RS-232电平。 实现了下位机与 PC 机之间的串口通信。2系统测试方案用 一 个 平 面 测 温 系 统 对 系 统 进 行 测 试 , 其 要 求 为 :在650mm 乘 650mm 的正方 形 区 域 内 , 以 三 乘 三 矩 阵 方 式 , 等 间 距布置 9个 C9018三极管作为温度传感器 , 利用 PN 结的结电压随温度成近似线性变化这一特性进行温度测量 , 有较好的线 性度 , 且尺寸小、 响应快、 灵敏 度高、 热时间常数小。各传感 器 在 平 面 上 所 在 位 置 示 意 图 如 图 2所 示 , 对 平 面 中 一 个 或多个传感器进行加热

5、 , 温度 变化范围为 20100 。要 求 上 位 机 通 过 相 应 位 置 的 颜 色变化 , 来显示对应区域的温 度变化。3系统软件设计3.1上位机 LabVIEW 程序上位机程序以平面测温系统为例进行介绍 , 其流程图如图 3所示。 LabVIEW 程序框图如图 4所示 , 程序分为三部分 :串口数 据采集、 数据验证、 提取 , 以及数组转换和显示。下面分别介绍 :此部分程序用到了 LabVIEW 中串口操作的三个节点 , 串口 配置节点、 读串口节点和关闭 串口节点。通 过 串 口 配 置 节 点 设 置 串 口 通 讯 的 波 特 率 、 校 验 方 式 、 数 据 位 数 、

6、 停 止 位 数 等 参 数。参数配置好以后 , 利用读 串 口 节 点 读 取 串 口 缓 冲 区 中 的数据 , 程序中设置每次从串 口缓冲区读取 11个字节的数 据 , 其中 9个字节为传感器采 集的信号 , 另外两个字节为验 证码 , 下位机每个循环中发送 上来的数据也为 11字节。整 个程序结束运行后 , 利用关闭基于 LabVIEW 串口通讯的多路数据采集系统马秀龙董浩斌武彬 (中国地质大学 (武汉 地球物理与空间信息学院 , 湖北 武汉 430074Multi-channel DAQ System Based on LabVIEW Serial Port Communicatio

7、n摘要介绍了一种基于 AT89S52, 成本低廉的多路数据采集系统 , 给出了 LabVIEW 与单片机的串口通讯方案 , 对该采集系 统行了测试 , 利用 LabVIEW 编程实现了一种二维数组插值的方法。关键词 :LabVIEW , 串口通讯 , 单片机 , 温度测量AbstractThis paper introduces a cheap multi-channel DAQ system based on AT89S52,and offers a serial port communication scheme between LabVIEW and single chip micro

8、controller,also tests the DAQ system and realizes a method of 2dimen-sion array interpolation using LabVIEW.Keywords:LabVIEW,serial port communication,single chip,temperature measurement图 2传感器位置示意图基于 LabVIEW 串口通讯的多路数据采集系统14 工业控制计算机 2008年 21卷第 5期(上接第 13页 3系统精度测试为检测测试系统的精度 , 通过对一满量程为 500kg 、 精度高 于万分之三

9、的标准拉力传感器分别用五位半表和该测试系统来 对之进行检测 , 比较两者的检测结果。用五位半表和测试系统测得的待测传感器正行程 (加载 的 输入和输出关系及直线拟合情况如图 6所示。以线性度为例 , 如对上述数据采用端点连线拟合方法得到 的 待 测 传 感 器 线 性 度 分 别 为 :用 五 位 半 表 测 量 时 线 性 度 约 为 0.028%; 用测试系统得到的线性度约为 0.023%, 测试系统精度 较高 , 测试系统完全满足精度要求。参考文献1常建生 . 检测与转换技术 M . 北京 :机械工业出版社 , 20032Analog Devices 公 司 .AD620datashee

10、tEB /OLhttp:/www.ana- , 1999 3HP 4何立民 . 单片机应用系统设计 M . 北京 :北京航空航天大学出版社 , 2002:图 6正行程输入输出关系和直线拟合图串口节点把占用的串口资源释放掉。数据验证包括两步 , 首先判断从串口中读到的数据是否为 空 , 若为空则继续等待 , 取到数据后进行第二步验证 , 判断取到 的 11个字节数据中 , 第 1个字节和第 11个字节是否为 0xFF 。 若验证出错则 , 弹出报警对话框 , 并在 5s 后自动关闭程序。 数据验证正确 , 则取出第 210个字节 , 用公式节点对其进行处理后 存储到一维数组中。测温结果用密度图来

11、显示 , 密度图的输入数据类型为二维 数组 , 利用数组转换节点把上面的一维数组转换为三行三列的 二维数组。为了使显示的效果更细腻 , 特地编写了两个子 VI , 分 别对二维数组进行行插值和列插值。即把相邻两行或两列的数 据求平均值 , 再插入两行或两列中间。作为子 VI , 它们也可被其 他 VI 调用。对 S0, S2, S6, S8加热到 90 时 , 插值前后对比显 示效果如图 5所示 , a 为插值后 , b 为未插值时 , 插值后把一个 三行三列的二维数组变成了六十五行六十五列 , 很明显插值后 显示效果更加细腻。3.2下位机程序下位机程序流程图如图 3所示。单片机每次循环采集的

12、数 据 先 以 一 维 数 组 的 形 式 保 存 在 单 片 机 的 数 据 存 储 器 中 , 通 过 RS-232串口通讯将采集的多路数据送入 PC 机 , 下一次循环 采集数据时把前一次数据更新。4测试结果及总结测 试 系 统 使 用 的 9个 通 道 分 别 为 采 集 系 统 的 CH0和 CH7CH14, 室温下进行温度测量时 , 密度图显示各点颜色差异 不大 , CH7区 域 颜 色 稍 浅 , 温 度 测 量 结 果 显 示 , 除 了 CH7测 得 温度为 22度以外 , 其余各路均为 23度。当数据传输出错时 , 系 统自动弹出报警界面并自动关闭程序。进行温度连续测量时

13、, 图 6为两个局部加热效果图 , a 为把 S4加热到 95 时的效果图 , 如图显示与 S4对应的中间位置颜 色最深 , 向四周逐渐变浅。 b 为对 S0, S2, S6, S8加热至 95度时 的效果图 , 与这四个传感器对应的四个角落位置颜色最深 , 往中 间逐渐变浅。经实践检验 , 本系统性能稳定 , 信号采集效果良好。多路扩 展工作正常 , 有良好的可扩展性 , 可用于多种传感器的信号采 集。上位机程序可根据需要进行更改 , 根据实际需要 , 可扩展到 64路通道 , 各通道采样速率可达 150Hz , 对于一些变化不快的 量可以进行很好地测量。参考文献1侯国屏 , 王坤 , 等 .LabVIEW7.1编程