LabVIEW课程设计-基于LabVIEW软件平台的流水灯的设计原理及过程

1、编摘要本文运用虚拟仪器的设计思想介绍了一种基于 LabVIEW 软件平台的 流水灯的设计原理及过程利用 LabVIEW 开发环境设计上位机的界面上位机通 过串行口与 AT89C52 单片机通信，从而实现对端口配置、流水灯的显示。运用 LabVIEW 进行系统开发具有很强的灵活性，能较容易地实现系统的各项功能，并 使系统具有很强扩展性。关键字 拟仪器 AT89C52 片机串口通信流水灯。 编目 录 . . . . - . - . . . . - - - 编 第一章概述1.1 LabVIEW 简介LabVIEW 是一种程序开发环境，由美国国家仪器NI）公司研制开发的，类 似于 C 和 BASIC

2、开发环境是 LabVIEW 与其他计算机语言的显著区别是他 计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码 用的是图形化编辑 语言 G 编写程序，产生的程序是框图的形式。与 和 BASIC 一样LabVIEW 也 是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库 的数库 包括数据采集口控制据分析据显示及数据存储等等 也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子 VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering 是一 种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言本编程语言根据语

3、句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而 LabVIEW 则采用数据流编程方式， 程序框图中节点之间的数据流向决定了 VI 及函数的执行顺序。VI 指虚拟仪器，是 LabVIEWLabVIEW的程序模块。提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面户界面在 LabVIEW中被称为前面板用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码，又 代码。LabVIEW的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。1.2 LabVIEW 特点尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。可充分发挥计算机的能力强大的数据处理功能以

4、创造出功能更强 的仪器。用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。 编1.3 LabVIEW 未来虚拟仪器研究的另一个问题是各种标准仪器的互连及与计算机的连接 使用较多的是 IEEE488 或 GPIB 协议。未来的仪器也应当是网络化的。LabVIEW 是一种图形化的编程语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件 集成了与满足 GPIB 、RS-232 RS-485 协议的硬件及数据采集卡通讯的全 部功能还内置了便于应用 TCP/IP 软件标准的库函数是一个 功能强大且灵活的软件用它可以方便地建立自己的虚拟仪器图形化的界 面使得编程及使用过

5、程都生动有趣。图形化的程序语言，又称为 “G” 语言。使用这种语言编程时，基本上不 写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽可能利用了技术人员、科学家、 工程师所熟悉的术语和概念 是一个面向最终用户的工具。 它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力实现仪器编程和数据采 集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以 大大提高工作效率。利用 LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的 32 位/64 位编译器。像许多重要的软件一样 提供了 Windows 、Linux、 Macintosh 的多种版本。它主要的方便就是，一个硬件的情况下，可以通过改变

6、软件，就可以实现不同的仪器仪表的功能，非常方便，是相当于软件即硬件！现 在的图形化主要是上层的系统，国内现在已经开发出图形化的单片机编程系统 （支持 32 位的嵌入式系统，并且可以扩展的第二章设计方案下位机使用 AT89C52 进行流水灯设计，上位机使用 LabVIEW 进行界面设计， 显示出端口设置数据和 8 个 LED 灯的显示 行串口通讯传送数据到 上位机中显示。 编晶振时钟端口设置区复位电路AT89C52RS232 串上位机命令控件区 LED显示控件区2.1图 2.1 设计架上位机上位机是指人可以直接发出操控命令的计算机，一般是 PC，幕上显示各种信号变化。下位机是直接控制设备获取设备

7、状况的计算机，一般 PLC、单片 机之类的位机发出的命令首先给下位机位机再根据此命令解释成相应时 序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据（一般为模拟量 换成数字信号反馈给上位机之如此情况千差万别变不离其宗： 上下位机都需要编程，都有专门的开发系统。通常上位机和下位机通讯可以采用不同的通讯协议， 可以有 RS232 串口 通讯者采用 RS485 串行通讯用计算机和 PLC 通讯的时候不但可以采用传 统 D 形式的串行通讯用更适合工业控制的双线 讯， 采用封装好的程序开发工具就可以实现 PLC 上位机的通讯以自己编写 驱动类的接口协议控制上位机和下位机的通讯。2.2下位机 AT89C5

8、2AT89C52 美国 Atmel 公司生产的低电压、高性能 CMOS 单片机，片内含 8KB 的可反复檫写的程序存储器和 12B 的随机存取数据存储 用 司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统， 编片内配置通用 8 位中央处理器（CPU）和 Flash 储单元，功能强大的 AT 编89C52 片机可灵活应用于各种控制领域。 单机属于 片机的增强型 Intel 公司的 80C52 在引脚排列件组成作特点和指令 系统等方面兼容。其主要工作特性是：片内程序存储器内含 的 Flash 程序存储器，可擦写寿命为 次； 片内数据存储器内含 字节的 RAM；具有 32 根可编程

9、 口线；具有 3 个可编程定时器；中断系统是具有 8 个中断源、6 个中断矢量、2 个级优先权的中断结构； 串行口是具有一个全双工的可编程串行通信口；具有一个数据指针 ；低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式；具有可编程的 3 级程序锁定位；AT89C52 工作电源电压为 5（1+0.2）V，且典型值为 5V；AT89C52 最高工作频率为 。2.3 RS232 串RS232 是个人计算机上的通讯接口之一，由电子工业协会 (Electronic Industries Association 所制定的异步传输标准接口。通常 RS-232 接 口以 9 个引脚 (DB-9) 或是 25 个引脚 (DB

10、-25) 的型态出现人计算机上 会有两组 RS232 接口，分别称为 COM1 和 COM2。RS232-C 是美国电子工业协会 （Electronic Industry Association） 定的一种串行物理接口标准。RS 是英文“推荐标准”的缩写，232 为标识号，C 表示修改次数。RS232-C 准设有 信号线，包括一个主通道和一个辅助通 道多数情况下主要使用主通道于一般双工通信需几条信号线就可实 现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。RS232-C 标准规定的数据传输速率为 、75、100、150、300、1200、 2400、4800、9600、19200 波特。 编串行通信接

11、口标准经过使用和发展前已经有几种都是在 标准 的基础上经过改进而形成的。所以， RS232-C 主来讨论RS232-C 标准是美 国 EIA(子工业联合会）与 BELL 公司一起开发的 1969 公布的通信协议。 它适合于数据传输速率在 020000b/s 范围内的通信准对串行通信接口 的有关问题信号线功能器特性都作了明确规定于通行设备厂商都生 产与 RS232-C 制式兼容的通信设备此作为一种标准前已在微机通信 接口中广泛采用。第三章硬件设计在硬件设计中主要为下位机的 所设计的流水灯括基本的时 钟晶振模块，复位电路模块，8 位 LED 灯模块和最重要的串口通讯模块。3.1时钟晶振块外接晶振给

12、单片机提供一个时钟信号（一个非常稳定的频率信号机各内部组件同步工作，并且在和外部设备通信时是也能达到同步。3.2图 3.1 钟振块复位模块手动开关复位使中央处理器 CPU 以及其他功能部件都恢复到一个确定的初始状态从这个状态开始工作此之外单片机程序运行出现错误或系统 处于死循环状态时，需要对单片机进行复位以及重新启动。 编图 3.2 动关位3.3 示模块8 位 LED 发光二极管实现流水灯操作据软件设计可得到 位 LED 循环左 移，花样灯等。3.4图 3.3 8 位 LED 显示串口通讯块MAX232 是一种把电脑的串行口 信号电平-10转换为单片机所用到的 TTL 信号点平（，+5）的芯片

13、。串口通讯模块使上位机与下位机得以 通信，进行数据传送。 编图 3.4 串口讯第四章4.1 AT89C52 程序设计软件设计下位机程序设计中主要执行功能为流水灯显示和串口发送，主程序首先对 系统的定时器和串口进行初始化后通过程序 接收 P1 口的信号接收 到一个 P1 口信号就对上位机进行一次数据传送，通过上位机的设计界面显示数 据。整个系统的主流程图如下图 4.1 所示。开 始LED 显设置定时器初始化串口初始化LED 流灯串口上传 4.1.1编图 4.1 主流图串口工作理部分系统的串口部分十分重要要是初始化部分对相应的寄存器进行设置 送数据的时候只需要将数据写入 SBUF 里面即可中断标志

14、位 检测其数 据发送结束接收则有中断方式和等待方式两种系统因为单片机所要完成 的简单，所以采用等待的方式。串口的初始化程序流程图如图 所示。开 始设置 工方式设置波特率设置串口工作方式允许串口中断结 束图 4.2串初化序程4.2上位机设本次使用 LabVIEW 对程序进行设计，界面中包括端口设置区，命令控件区，显示控件区于所学知识有限计中多数部分参考老师所给文件包中串口测 试.vi。4.2.1端口设置设计端口设置区中包括五个部分，分别为：通讯口设置，波特率设置，数据位设 置位和停止位口中编辑项有 率编辑项有 1200、1800 编、 115200。数据位中编辑项有 6、7、8。校验位中编辑项有

15、无、偶校验、奇校验。 停止位中编辑项有 1、1.5、2。其前、后面板显示如图 、图 4.4 示。4.2.2图 4.3端设区面设 命令控件设计图 4.4 端口设区面设命令控件区中包括发送选择项按钮清空按钮按钮。 其前、后面板如图 、图 4.6 所示。图 4.5 令件前板计 编4.2.3图 4.6 令件后板计 显示控件设计现实空间区中包括数据发送区、数据接收区、发送周期显示、发送字节数、 接收字节数和 8 位 LED 显示灯。其前、后面板如图所示。图 4.7 示件前板计 编图 4.8后板据送、送期计图 4.9后板据收、送接字数计图 4.10 后面 LED 显设 编参考文献1 江建军 孙彪著. 程序

16、设计教程（第 2 版）.电子工业出版社.2012 年 1 月2 柴钰 著. 单片机原理及应用. 西安电子科技大学出版社. 2009 2 月 3 彭倩 著. 虚拟仪器实验指导书. 西安科技大学.2012 年4 百度百科/view/230451.htm5 百度资料/view/72babadcad51f01dc281f1e7.html 编心得体会通过各方面努力次实习基本完成 LabVIEW 设计的学习下计出了 上下位机的 LED 通讯灯动态显示方案。通过这次系统的项目设计提高了我运用所学的专业基础知识来解决面临实 际问题的能力，同时也提高了我查阅各种文献资料、使用 软件的水平。 通过这次设计发现了自

17、己的很多不足以及许多知识的漏洞设计过程中遇 到了不少困难幸的是我得到了许多人的帮助先我要感谢我的指导老师昝 老师设计过程中给的指导富的设计经验和严谨的制学态度我解决问 题的关键所在。同时，还要感谢帮助我的所有同学。我想，本次实习对我们每个 人都是影响很大的使我们基本掌握了 LabVIEW 讯的设计方案本掌握了 LabVIEW 等软件的使用，并且 LabVIEW 有了更深入的了解。在解决问题的过程 中，我们不仅学到了很多专业的知识，还学会了分析问题，解决问题的方法。相 信这些对我们以后的学习与工作都有很大的帮助。通过对自己在大学时间里所学的知识的回顾发挥对所学知识的理解 和对课程设计的思考及书面

18、表达能力终完成了这项实习次设计为我们今 后进一步深化学习累了一定的宝贵经验写论文的过程也是专业知识的学 习过程用已有的专业基础知识其进行设计析和解决一个理论问题或 实际问题知识转化为能力的实际训练且为以后的课程设计论文做好准备 及铺垫次课题培养了我们运用所学知识解决实际问题的能力实也有所提 高。通过这次实习发现，只有理论水平提高，才能够将课本知识与实践相整合， 理论知识服务于教学实践增强自己的动手能力过这次设计们知道了 理论和实际的距离，也知道了理论和实际想结合的重要性。我们的学习不但要立足于书本，以解决理论和实际教学中的实际问题为目 的，还要以实践相结合，理论问题即实践课题，解决问题即课程研究，学习就应 该采取理论与实践结合的方式论的问题就是实践性的课题种做法既 有助于完成理论知识的巩固有助于带动实践决实际问题强我们的动 编 编 附录附录 下位机序#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