引言

通用串行總線USB（Universal Serial Bus）具有較高的傳輸速率、支持即插即用和熱插拔、易于擴(kuò)展以及可靠性高、成本低、功耗低等特點(diǎn)，USB2．0接口的傳輸速率高達(dá)480Mbps，完全能滿足PC機(jī)和外設(shè)進(jìn)行大量數(shù)據(jù)交換的要求。

LabVIEW是美國國家儀器公司開發(fā)的一種虛擬儀器平臺，提供了豐富的數(shù)據(jù)采集、分析和存儲函數(shù)以及包括RS232／485等各種儀器通信總線標(biāo)準(zhǔn)的所有功能函數(shù)，但是LabVIEW開發(fā)的虛擬儀器通常是建立在LabVIEW支持的價格昂貴的數(shù)據(jù)采集板卡之上，本文選用單片機(jī)小系統(tǒng)對溫度進(jìn)行采集。

1、系統(tǒng)組成及工作原理

系統(tǒng)框圖如圖l所示，整個系統(tǒng)包括溫度采集、溫度傳輸和溫度處理3部分，其中溫度采集系統(tǒng)由DSl8820溫度傳感器組成；溫度傳輸部分由STCl2CA052AD單片機(jī)和USB接口芯片XT8811組成；溫度處理部分由LabVIEW軟件構(gòu)成。首先，由溫度傳感器DS18820將測量的具體溫度數(shù)值通過串行方式直接傳給單片機(jī)，然后單片機(jī)將收到的溫度值經(jīng)過USB接口電路送到計(jì)算機(jī)，最后，通過LabVIEW軟件進(jìn)行處理。

2、 硬件電路設(shè)計(jì)

2．1 溫度采集電路

采用STCl2CA052AD為主芯片，它是5l內(nèi)核的單片機(jī)，并且資源更加豐富的，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8～12倍。它本身自帶看門狗和ISP，可以在線編程。

溫度傳感器采用美國DALLS公司推出的一線數(shù)字式智能溫度傳感器DSl8820，測量溫度范圍為一55～125℃，通過簡單的編程可實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀取方式，分別在93．75ms和750ms內(nèi)將溫度值轉(zhuǎn)化為9位和12位的數(shù)量級，對應(yīng)的分辨率為0．5℃，0．25℃，0．125℃，0．0625℃，CPU只需一根端口線就可以與DSl8820通信，每個DSl8820都有一個全球唯一的64位的二進(jìn)制ROM代碼標(biāo)志著器件的ID號，整個系統(tǒng)要嚴(yán)格按照該器件單總線協(xié)議規(guī)定的時序進(jìn)行工作，具體的內(nèi)容是初始化器件、識別器件和進(jìn)行數(shù)據(jù)交換等。基于DS18820的溫度測量裝置硬件電路如圖2所示。

2．2 USB轉(zhuǎn)RS232接口電路

選用XT881l芯片，該芯片的功能是USB轉(zhuǎn)RS232串行接口，是單片機(jī)和PC機(jī)通信的一種非常簡便的通訊方法，只用一條USB線就可以進(jìn)行ISP在線編程和傳輸數(shù)據(jù)了。XT8811芯片符合USBl．1，兼容USB2．0規(guī)范；基于高速USB UART IC，支持RS232標(biāo)準(zhǔn)串行接口，速度75bps～6Mbps；支持信號自動交換輸入輸出模式。USB接口硬件電路如圖3所示。

3、LabVlEW的程序設(shè)計(jì)

3．1 LabVIEW的串行通信

在與LaBIEW通信之前，必須安裝XT8811的驅(qū)動程序。XT881l的驅(qū)動程序安裝以后，會自動在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里虛擬出一個串行COM口。比如，計(jì)算機(jī)原來有兩個串口COMl和COM2，那么XT88ll驅(qū)動程序安裝以后自動虛擬出一個COM3口（一般來說是這樣，具體COM端口號由虛擬驅(qū)動程序自動分配）。這個由XT88ll驅(qū)動程序虛擬出來的COM口和計(jì)算機(jī)原有的COM口對于應(yīng)用軟件來說是一樣的。只要應(yīng)用軟件能夠映射（或選擇）到該虛擬COM口，就可以實(shí)現(xiàn)對RS-232端口的通信。所以本設(shè)計(jì)采用了LabVIEW的VISA的串行通訊子Ⅵ來開發(fā)串行通信軟件。共有5個串行通信節(jié)點(diǎn)，分別實(shí)現(xiàn)串口初始化、串口寫、串口讀、檢測串口緩存、中斷等功能。應(yīng)用LabVIEW的圖標(biāo)設(shè)置串口，直接讀出串口里的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)溫度采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。如圖4所示，串口默認(rèn)設(shè)置為：9600b／s，8位數(shù)據(jù)位，l位停止位，l位起始位，無握手信號，下位機(jī)通信程序亦遵守上述協(xié)議。

3．2 基于用戶事件的溫度報警

當(dāng)溫度超過報警上限時時，系統(tǒng)會自動觸發(fā)報警，并記錄報警數(shù)、報警發(fā)生的時間和溫度值進(jìn)行記錄。采用LabVIEW的用戶事件編程，首先通過Create User Event函數(shù)創(chuàng)建用戶事件，然后通過Register For Events節(jié)點(diǎn)注冊事件。將注冊的事件Refnum與事件結(jié)構(gòu)的Dynamic Event Termi—nals連接，最后需要通過Destroy User Event函數(shù)銷毀用戶事件。如圖5所示，程序框圖中首先通過Create User Event函數(shù)創(chuàng)建用戶事件，該用戶事件攜帶的數(shù)據(jù)類型位Double，名稱為“溫度報警”，然后通過Register For Event函數(shù)注冊溫度事件。上方的循環(huán)用來采集溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)溫度數(shù)據(jù)超過報警上限時通過Generate User Event函數(shù)產(chǎn)生用戶事件。下方的循環(huán)用于處理事件，既當(dāng)用戶事件發(fā)生時，更新報警記錄；當(dāng)用戶單擊“清除報警記錄”按鈕時清除報警。最后通過Unregister For Event函數(shù)和Destroy User Event函數(shù)注銷和銷毀用戶事件。

4 、結(jié)束語

利用LabVIEW強(qiáng)大函數(shù)功能和USB接口即插即用的方便性，結(jié)合以單片機(jī)為核心組成的小系統(tǒng)，可以很方便地完成數(shù)據(jù)采集及處理等功能，具有很強(qiáng)的工程實(shí)用性，可廣泛應(yīng)于測試控制領(lǐng)域。

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