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1、LabView与单片机通信设计摘 要虚拟仪器是现代计算机技术同仪器技术深层次结合的全新概念仪器，实质是利用计算机显示器的显示功能模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出测量结果，利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理，完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。本文介绍了利用LabView语言来实现上、下位机之间通信的方法，并从软、硬件两个方面阐述了设计思想。在简要介绍图形化虚拟仪器平台LabView的基础上,分析STC12C5A60S2单片机与LabView之间的串口通信模式,并结合该设计中设计的温度检测系统给出串口通信的软、硬件设计。应用先进的虚拟仪器软件LabView，大大降
2、低了串口通讯复杂程度，减小了软件设计的工作量，能够大大降低投资成本。在实际应用中有巨大的使用价值。关键词：单片机，LabView，串口通信Design of MCU Serial CommunicationBased on LabViewABSTRACTVirtual instrument is the modern computer technology combined with the instrumentation of the new concept of deep-level instrument, in real terms is the use of analog comput
3、er monitors display control panel, traditional instruments, in various forms to express the output measurements, using computer software features to achieve a strong signal Operation data, analysis and processing, to complete a variety of testing capabilities of a computer instrument system. This ar
4、ticle describes the use of LabView to implement the language, the next method of communication between the crew and from the software and hardware are two aspects of the design. Based on simple introduction of LabView dummy instruments platform，analyses the mode of serial communication between STC12
5、C5A60S2 MCU and LabView，and gives its software and hardware design with an example of a system of Temp-WatchThe application of advanced virtual instrument software LabView, greatly reduces the complexity of serial communication, reduce the software design can greatly reduce the investment cost. In p
6、ractice, there is tremendous value in use.KEY WORDS：MCU, LabView, Serial Communication目 录前言1第1章 绪论31.1 研究的背景与意义31.1.1 课题研究背景31.1.2课题研究意义31.2课题发展状况41.3设计任务5第2章 系统总体设计62.1 系统方案设计62.2系统硬件选择6第3章 系统硬件设计73.1 元器件的介绍73.1.1 主控制器（STC12C5A60S2）73.1.2温度传感器介绍（DS18B20）103.1.3PL2303HX简介133.2硬件电路图设计133.2.1主板电路133.2
7、.2温度检测电路143.2.3键盘电路153.2.4LED灯控制电路153.2.5串口通信电路16第4章 系统软件设计174.1 单片机接口程序设计174.2LabView串口设置与 HMI设计184.2.1 VISA简介184.2.2串口通讯函数184.2.3HMI设计194.3上位机PC机LabView串口通信实现194.4单片机串口通讯协议22结 论23参考文献24致25附录26 / 前 言此次毕业设计的主要研究容以单片机为核心，设计温度检测电路，LED灯控制电路，开关输入检测电路，串行通信接口电路，并编写相关控制程序。设计基于串行通信的协议，实现和LabView的通信功能。LabVie
8、w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。与Visual C、Visual Basic等计算机编程语言相比，图形化编程工具LabView有一个重要的不同点：不采用基于文本的语言产生代码行，而使用图形化编程语言G编写程序；产生的程序是框图的形式，用框图代替了传统的程序代码。因而可在很短的时间被掌握并应用到实践中去，特别适合硬件工程师、实验室技术人员、生产线工艺技术人员的学习和使用。但其功能并没有因图形化编程而受到限制，依然具有通用编程系统的特点。LabView有一个可完成任何编程任务的庞大的函数库。该函数库，包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示与数据存储等。LabVi
9、ew还有一个特点是模块化，体现在两个方面。首先，LabView中使用的基本节点和函数等就是一个个小的模块，可以直接使用；另外，由LabView编写的程序即虚拟仪器模块，除了作为独立程序运行外，还可作为另一个虚拟仪器模块的子模块（即子VI）供其他模块程序使用。图0-1 LabView软件总体结构框图LabView没有常规仪器的控制面板，而是利用计算机强大的图形环境，采用可视化的图形编程语言和平台，以在计算机屏幕上建立图形化的软面板来替代常规的传统仪器面板。软面板上具有与实际仪器相似的旋钮、开关、指示灯与其他控制部件。在操作时，用户通过鼠标或键盘操作软面板，来检验仪器的通信和操作。而利用LabVi
10、ew设计的数据采集系统，可模拟采集各种实际信号，并对其疾行分析得出有用信息，然后将测量结果和应用程序进行分享。通过开放的LabView环境和与之无缝集成的硬件，能够方便地将设计从理论阶段、完成系统辨识、控制设计、动态系统仿真以与实时系统实现。利用LabView作仿真界面既可直观表达仪表仪器亦达到美观效果，与其他仿真软件相比较，其优势是很明显的。第1章 绪论1.1 研究的背景与意义1.1.1研究的背景目前以计算机为上位机和以单片机为下位机的集散式控制系统被广泛的应用于工业检测和控制系统中。由于PC机的分析处理能力强,处理速度快,而单片机价格低廉、体积小、使用灵活方便,所以主机一般采用PC机,而从
11、机则采用单片机。串行通信是一种常用的数据传输方法，虽然它的传输速度慢，但它占用的通信线路少，成本低，在工程的通信方式上仍有重要地位。通过PC机的RS-232串行接口与单片机之间串行通信是主要的通信手段。虚拟仪器在那些发达国家中设计、生产、使用已经十分普与。在美国，虚拟仪器系统与其图形编程语言，已成为各大学理工科学生的一门必修课程，而在我国虚拟仪器的设计、生产、使用正在起步。国专家预测，未来的几年，我国将有50的仪器为虚拟仪器。届时，国将有大批企业使用虚拟仪器系统对生产设备的运行状况进行实时监测。随着微型计算机的发展，各种有关软件不断诞生，虚拟仪器将会逐步取代传统的测试仪器而成为测试仪器的主流。
12、1.1.2 课题研究意义 虚拟仪器与传统仪器技术不同，虚拟仪器在通用计算机平台上通过数据采集设备，然后根据用户的实际需求就可以构建起不同的系统。所以虚拟仪器实际上是一个按照用户的实际需求组成的数据采集系统。虚拟仪器采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件，它主要使用计算机显示器的显示功能来显示模拟传统仪器的控制面板，这就可以用多种形式输出检测结果，即实用又美观。目前，计算机和仪器的密切结合并且结合的越来越紧密是仪器发展的一个重要方向。虚拟仪器系统可以归纳为图1-1。图1-1 虚拟仪器系统 具体来说，虚拟仪器有以下特点：(1) 虚拟仪器利用了计算机丰富的软件资源。这样就可以使部分仪器的硬件软件
13、化，增加了系统灵活性，并且节省了资源。另外，计算机还能实时、直接地对测试数据进行各种分析与处理。(2) 因为虚拟仪器融合了计算机的硬件资源，计算机来直接处理这些应用，这样就大大的增强了传统仪器的功能，突破了传统仪器在数据处理、显示、传输、存储等方面的限制。(3) 虚拟仪器基于计算机总线和模块化仪器的总线，这样就使仪器的硬件实现了模块化，就可以方便地构建模块化的虚拟仪器。(4) 当今世界的计算机技术和相关的技术发展十分迅速，虚拟仪器也是建立在此基础上的，因此虚拟仪器随着计算机更新的速度快，功能越来与强大。(5) 由于计算机的体系是开放式的，所以虚拟仪器的硬件和软件都具有开放性、可重复使用的特点。
14、因此，用户可根据自己的需要，选用不同厂家的产品，而且硬件还可以互换，这样就使虚拟仪器系统更为灵活。而我们通过研究这样的一个课题，可以更好地了解应用虚拟仪器，不断地改进，使它融入到生活中的各个方面。1.2 课题发展的状况在虚拟仪器出现之前，传统仪器设备就是普通的模拟测量设备。每一种仪器就是一种完全封闭的专用系统。如果想存储或者进一步处理数据，就需要人工继续操作。虚拟仪器从最初的概念提出到现在日趋成熟的技术，这些都离不开计算机技术的飞速。简单来说，随着计算机技术的发展，虚拟仪器的发展大致经历了以下几个阶段。 第一阶段是使用计算机增强传统仪器的功能。由于计算机技术的长足发展和接口的统一，计算机和外界
15、通信成为可能，只要把仪器和计算机通过特定的接口相连接，用户就可以通过计算机控制仪器的功能，这使得用计算机控制测控仪器成为一种趋势。 第二阶段是开放式的通用接口和仪器硬件构成。随着时代的发展，仪器的硬件出现了技术进步：插入式的计算机数据采集卡和仪器总线标准的确立。这些新的技术使仪器的构成和接口得以统一和不断开放，这样就慢慢地消除了原来由用户定义和供应商定义的仪器功能的区别。 第三阶段，虚拟仪器构架和结构得到了广泛认同和采用。在硬件和软件领域产生许多行业标准，有几个虚拟仪器平台已经得到广泛的应用并有趋势逐渐成为虚拟仪器行业标准。然后用户可以把许多仪器的功能通过软件编写的方式封装起来用虚拟仪器实现。第四阶段，虚拟仪器编程的行业标准产生了，接口、总线、传输等都有通过统一的标准，虚拟仪器的作者只要把大部分精力放在程序的开发和仪器功能的设计上就可以了，就不需要考虑这些问题。在以上阶段中，可以看出在虚拟仪器技术发展中有两个特别
