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1、虚拟仪器课程设计-流水灯电控学院课程设计（论文）课程名称：虚拟仪器题 目：数字流水灯的设计院（系）：专业班级：姓 名：学 号：指导教师：年 月曰基于 LabVIEW 的流水灯设计摘要虚拟仪器(virtual ins trumention)是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切 结合是目前仪器发展的一个重要方向。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 的显著区别是：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。流水灯是一种
2、生活中比较常见的装饰，本文主要通过labview来设计了一个流水灯 系统的上位机界面，通过串口通信实现了其有规律的亮灭，带来一定的观赏效果。关键词：虚拟仪器、上位机、串口通信、流水灯AbstractCloseVirtual Instrument (virtual instrumention) is a computer-based instruments. combination of computer and instruments is an important development direction of the current instrument. LabVIEW is a pr
3、ogram development environment from National Instruments (NI) developed by the company, similar to C and BASIC development environment, but LabVIEW significantly different from other computer languages are: the use of other computer languages are generated text-based language code, and the use of Lab
4、VIEW graphical programming G editing language program is produced in block diagram form.Light water is a relatively common life decorative paper labview mainly through the PC interface to design a light water system through serial communication achieved its regular light off, bring some viewing.Keyw
5、ords: Virtual Instrument, PC, serial communications, water lights目录2系统方案选择21整体设计2.2通信协议123下位机设计方案224上位机设计方案23下位机设计231硬件设计3机串口发送数据单元33.2软件设计4灯程序设计4322串口发送数据程序设计54上位机设计541 前面板设计4.2后面板设计65系统调试76结论87总结91011参考文献 附录1 设计任务1通过RS232接口进行数据采集。通过RS232接口实现上位机（PC）与下位机（单片 机）之间的数据通讯。2.利用上位机实时显示数据。对于界面数据的显示，主要由模拟的 L
6、ED 灯实现。2系统方案选择2.1 整体设计采用单片机串口实现单片机流水灯的运行状态对上位机的发送，并且由上位机接受 并且实现状态的显示，使下位机流水灯的运行状态能够直观的在 LABVIEW 中实现。下位机由单片机通过串口发送PC机，PC机接受信号并且显示到界面。2.2 通信协议串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议，串口通信协议也可以用于获取远程 采集设备的数据，串行通信是计算机和外部设备进行数据交换的重要渠道，由于其成本 低，性能稳定并遵循统一的标准，因而在工程中被广泛应用。所谓通信协议是指通信双方的一种约定。约定包括对数据格式、同步方式、传送速 度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义
7、等问题做出统一规定，通信双方必须共同 遵守。因此，也叫做通信控制规程，或称传输控制规程。目 前较为常用的串口有9针 串口和25针串口，通信距离较近时，可以用电缆线直接连接标准 RS232 端口 ，若距 离较远，需附加调制解调器。RS-232 是美国电子工业协会正式公布的串行总线标准，也是目前最常用的串行接 口标准，用来实现计算机与计算机之间、计算机与外设之间的数据通讯。 RS-232 串行 接口总线适用于：设备之间的通讯距离不大于15m,传输速率最大为20kBps,RS-232协 议以-5V-15V表示逻辑1,以+5V15V表示逻辑0。AT89C52单片机具有一个异步串行 收发模块USART，
8、其主要特点如下：支持8和9位数据位，1位停止位的串行数据帧结 构；由硬件支持的奇偶校验位发生和校验；二个完全独立的中断，TX发送完成RX接收 完成；支持多机通信模式；支持倍速异步通信模式，典型的串口用于ASCII码字符的传 输。通信使用 3根线完成：地线，发送，接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一 根线上发送数据同时在另一根线上接收数据，其他线用于握手，但是不是必须的。这个系统只是初步采集，自己接触通信接口也不多，所以直接使用比较简单的通讯 接口 RS232通讯接口，此接口性能完全可以满足此次设计的数据传输要求，所以直接选 择 RS232 通讯接口。2.3下位机设计方案由ATC89C52最
9、小系统和8个流水灯组成。ATC89C52单片机是美国ATMEL公司生 产的低电压、高性能CMOS8位单片机，具有邓杜的内部资源：4kb闪存、128BRAM、32 根I/O 口线、2个16位定时器/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口。 具有4. 25-5.50V的电压工作范围和0-24MHZ的工作频率,使用ATM89C52单片机时无须 外扩存储器。因此控制流水灯就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即 为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机系统。2.4 上位机设计方案对于 labview 处理主要包括前后面板的设计，包括三部分：参数设置部分、
10、命令控制部分及显示部分。其中参数设置主要包括通讯口、波特率、数据位、校 验位、停止位及接收周期的设置；命令控制主要包括启停数据接收、显示数据清 空及退出运行等；显示界面主要包括接收数据显示、接收数据个数显示、当前下 位机流水灯状态实时显示等。上位机接受下位机传送的数据，通过设计前面板以及框图程序的编写，将模拟的跑 马灯显示在上位机的前面板上。3 下位机设计3.1硬件设计STC89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引 脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编
11、程，亦适于常规编程器。在单芯片 上，拥有灵巧的8位CPU和在线系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控 制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。本次课程设计下位机使用单片机 STC89C52 控制流水灯，其硬件原理图如下：LED!MLED?IJEUhI十LED*+T TFT-KLED.%MLEETMKCiI_1?H1 : 陰T .i 31ATI!U图3-1 STC89C52控制流水灯电路3.1.1单片机串口发送数据单元单片机通过串口向上位机发送数据，如图3-2所示为串口连接电路, 1L 111?23A5d=C：26lufC1 +vccv+GNDc：l-TlOLTTC2+RIIS
12、：C2-R1O1JTV-tiinTcrjTT31HR2OUTD lufR.S232仝 3NDTTjP30PMCBr.iur-OODm?图3-2所示为串口连接电路3.2软件设计图 3-3 下位机软件设计流程图 软件程序见附录3.2.1 跑马灯程序设计流水灯点亮顺序表：Uchar code LED=0x00,0x18,0x3c,0x7e,0xff,0xbd,0xdb,0xe7;数据发送程序：for(i=0;i0;i-)P0=LEDi;P0=LEDi;fs(LEDi);Delay(1000);fs(LEDi);Delay(1000);3.2.2串口发送数据程序设计串口初始化子函数：void Com_
13、Init(void)TMOD = 0x20;PCON = 0x00;SCON = 0x50;TH1 = 0xFd;TL1 = 0xFd;TR1 = 1; 数据发送子函数： void fs(char p) SBUF = p; while(!TI)TI = 0;4 上位机设计对于 labview 上位机主要包括前后面板的设计，包括三部分：参数设置部分、命令控制部分及显示部分。其中参数设置主要包括通讯口、波特率、数据位、校验位、停止位及接收周期的设置；命令控制主要包括启停数据接收、显示数据清空及退出运行等；显示界面主要包括接收数据显示、接收数据个数显示、当前下 位机流水灯状态实时显示等。4.1前面板
14、设计I流水%丁上位机I死北 0CL3 3C7E FFBO DBE7 旧汨 FF7E XLEO 1IED2LED 3LEDLED 5UEDLED 7LED BJ图 4-1 上位机前面板设计4.2 后面板设计程序面板设计如下Wi&如 哥曲=血1财 工=i 1O3W70219Time Dtby卜U图4-2程序设计面板5 系统调试将下位机程序下载到单片机并使用串口调试助手对数据通信进行检测，无误 后对上位机进行设计。运行结果如下：图 5-1 串口调试通过串口程序助手看以查看下位机发送数据是否正常，检查下位机的好坏，避免出 现问题找不出是上位机还是下位机的因素。然后通过下位机测试上位机的接收情况、以及程序正确与否。6 结论点击 labview 发送按钮进行数据的发送和流水灯演示，点击清空按钮清空数据接收 显示区的数字，点击停止按钮停止数据的发送。可自行设置发送周期、波特率等的设置。下位机发送跑马灯的状态数据，上位机接收显示。前
