LabVIEW与单片机串口在数据采集系统中的应用

1.LabVIEW分析

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开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显着区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使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。

LabVIEW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。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。

它主要的方便就是，一个硬件的情况下，可以通过改变软件，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），不断完善中(大家可以搜索 CPUVIEW 会有更详细信息；）。

1.1VISA简介

VISI俗称虚拟仪器软件规范，是所有标准I/O函数库及其相关规范的总称，用于完成计算机与仪器之间的连接，实现对仪器的控制。VISI本身并不具备编程能力，是通过调用底层驱动程序来实现对仪器的编程，其层次如图1所示。VISA是采用VPP标准的I/O接口软件，其软件结构包含三部分，如图2所示。

VISA的I/O控制特点

①适用于各种仪器类型(如VXI仪器、GPIB仪器、RS-232串行仪器、消息基器件、寄存器器件、存储器器件等仪器)；

②适用于各种硬件接口类型；适用于单、多处理器结构或分布式网络结构；

③适用于多种网络机制。

VISA的I/O软件库的源程序是唯一的，与操作系统及编程语言无关，只是提供了标准形式的API文件作为系统的输出。

1.2VISA库中的串口通讯函数

主要的串口通讯函数调用路径为：FunctionsInstrument I/OVISAVISA AdvancedInterface SpecificSerial。

①VISA Configure Serial Port节点(图3所示)

该节点主要用于串口的初始化。主要参数如下：

VISA resource name:VISA资源名称，本文指串口号。baud rate：波特率，默认为9600。
data bits：一帧信息中的位数，LabVIEW中允许5～8位数据，默认值为8位。
stop bits：一帧信息中的停止位的位数，可为1位、1位半或2位。
Parity：奇偶校验设置。可为无校验、奇校验或偶校验。
flow control：该参数数据类型为簇，用于串行通讯中的握手方式。

②VISA Read节点(图4所示)

该节点为串口读子VI，为本文中的主要节点，将串口中的数据读出，然后利用LabVIEW的强大数据处理功能对其进行分析处理。主要参数意义如下：

VISA resource name：VISA资源名称，本文指串口号。baud rate：波特率，默认为9600。

byte count：用于设置所要读的字符数。由于LabVIEW的串行通讯子VI只允许对字符串的读写，因此本文中在进行数据处理时，必须要实现字符串与数字之间的正确转换。其次，若要读入当前串口中的所有字符，则要执行“VISA Bytes at Serial Port”子VI，用以确定将要读入的确切的字节数，然后将其输出作为VISA Read节点的输入即可。

③VISA Close节点(图5所示)

该节点用于将打开的VISA资源关闭。只有一个主要参数：

VISA resource name：VISA资源名称，本文指串口号。baud rate：波特率，默认为9600。

本文所用LabVIEW串口通讯程序的波特率为9600，8位数据位，无奇偶校验，1位停止位，硬件握手、禁止软。

2单片机设计

2.1硬件

MCS-51单片机有一个全双工串行口其功能非常强大。

该串行口有4种工作方式，由片内的定时器/计数器产生，接收、发送均可触发中断系统，使用十分方便，波特率还可用软件设置。

有2个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，对外也有两条独立的收、发信号线RXD（P3.0）和TXD（P3.1）。

本文采用RS232串行接口标准，在电气特性上，RS232采用负逻辑，要求高低两信号间有较大的幅度，标准为：逻辑“1”在-5V～-15V之间，逻辑“0”在+5V～+15V之间，通常采用-10V左右为逻辑1，+10V左右为逻辑0。由于MCS-51系统的信号输入输出为TTL电平，逻辑1为3.8V左右，逻辑0为0.4V左右，因此，必须外接电路实现TTL电平到RS232电平的转换。本文特别采用MAX232E实现此转换。

采用TLC0831芯片进行数据的采集。TLC0831芯片为8位逐次逼近电压型A/D转换器，不需寻址，支持单信道输入串口输出，极性设置固定。其主要特点为：8位分辨率；5V的电源提供0～5V的可调基准电压；输入输出可与TTL和MOS兼容。若要提高信号的采样频率，只需选择转换速度较快的A/D芯片即可。硬件部分原理图如图6。

2.2软件

下面给出单片机软件部分的主要程序。波特率设置为96