基于单片机的短样测试数据采集系统的设计

3．上位机程序设计

上位机采用LabVIEW开发环境，LabVIEW是新一代G语言编程软件，适宜于仪器控制和数据采集，程序使用状态机结构，分为五个状态：设置，采集，保存，分析，显示。采用多线程技术，三个工作线程：数据采集显示线程，实时分析线程，数据保存线程。在三个线程之间采用Queen队列传递数据。Queue队列，先进先出结构，协调三个线程运行，在采集中起到约束和补偿的作用，避免了数据丢失和死锁现象。下面是上位机程序结构图。



Keithley公司提供了纳伏表Keithley-2182 LabVIEW库函数，Keithley 2182 Display.vi用于设置启用或关闭仪器面板显示，关闭仪器面板显示可以提高采集速度。Keithley 2182 Measurement Mode.vi用于设定采集类别，采集系统设置为电压采集（DCV）。Keithley 2182 DCV.vi用于设定电压范围、精度、滤波和采集速度，采集系统设置为精度 7位半、中速、无滤波、通道 1。GPIB Write.vi用于向 Keithley-2182纳伏表写入 GPIB命令，命令“：data:fresh?”:请求获取昀新采集数据。GPIB Read.vi用于接收昀新数据。可以循环发出 GPIB读写命令，进行数据采集。

LabVIEW串口通讯调用 VISA模块中的库函数。VISA Configure Serial Port：初始化指定串口通讯参数，设定波特率为 19200，8数据位，无奇偶校验，COM1； VISA Set I/O Buffer Size：设置指定的串口的输入输出缓冲区大小，设定为 2048字节；

在数据保存线程中，为了方便以后数据察看和分析，采用 excel文件存储。在 LabVIEW中，利用 ActiveX服务中的属性节点 Property Node，可以读取或设置 ActiveX控件的属性，调用节点 Invoke Node可以用来调用 ActiveX控件的方法，通过使用属性节点和调用节点来打开，读取和写入 excel文件。系统设定每隔 1秒线程从数据队列 1请求一组数据，这样使得采集显示线程可以获得更多时间片用于采集，提高速度。

在实时分析线程中，线程每隔 1秒从数据队列 2请求一组数据，插入绘图数组中，利用LabVIEW的绘图函数绘制趋势图。设置 x轴为通电电流，y轴为短样股线电压。下面是采集系统运行界面图。



4. 测试与总结

经过测试，采集系统速度可以稳定达到每秒每通道采样 17个，采集精度和速度符合要求，可以完整捕捉到失超临界点和失超曲线；采集系统硬件电路简单，成本低廉；软件界面直观，智能化程度高，程序可读性较 VC代码强，适合非计算机专业工程人员使用。采集系统扩展性很好，如果有需要可以采集更多路信号。 创新点：采用 AT89S52单片机和 MAX197 A/D转换芯片，替代 PCI采集卡，降低了成本，简化了系统设计，提高了可维护性，同时也达到了短样测试的数据要求；采用便携式 Keithley-2182纳伏表使实验室获得了高精度采集的能力；软件设计方面采用 LabVIEW和 Queen技术保证了易用性和稳定性。