2022年2022年基于LabVIEW和单片机的电压监测设计

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1、江苏大学本科毕业论文基于 LabVIEW与单片机的电压监测系统设计专业班级： 11 电子（ 1）班学生姓名：任辉指导老师：朱慧博职称：副教授摘要在电子产业日益发达的当今社会，及时准确的监测出当前的电压值并且予以反馈在确保人身安全与系统正常运行反面显得尤为重要。在这种背景下，基于LabVIEW 和单片机的电压监测的设计受到了极大关注。在此次设计的系统中，主要分为两个部分即上位机与下位机。上位机主要是通过前面板来显示测量结果，LabVIEW 作为开发平台，利用 VISA调用串口程序读取数据，对采集到的电压数据进行实时处理、显示、存储与报警。当采集电压超过设定值时，前面板会出现蜂鸣器警戒响声，反之则

2、会正常显示。当然这一切的实现都是建立在后面板设计和下位机硬件设计的基础上完成的。下位机部分主要是相关元器件的连接，选用 STC89C51作为核心器件，同时利用ADC0809 来完成对电压的采集工作，将采集到的结果送至单片机， 然后通过串口通信送至计算机的LabVIEW 系统中进行显示。为了增加传输距离和实现电路复位功能，在硬件电路设计部分增加了MAX232 。由于虚拟仪器的使用，使得设计成本大大降低，再加之虚拟仪器与单片机所具有的诸多优点，相信在不久的将来，电压监测与虚拟仪器这两个方面必将得到更多的应用与更好的完善。关键词LabVIEW 单片机电压监测串口通信名师资料总结 - - -精品资料欢

3、迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文Based on the LabVIEW and Voltage Monitoring System Design of Single Chip Microcomputer AbstractIn the electronics industry is increasingly developed in todays society, timely and accurate monitoring

4、 of the current voltage value and give feedback to ensure personal safety and normal operation of the reverse side is particularly important. In this context, based on the LabVIEW and MCU voltage monitoring design received a lot of attention. In the design of the system, the main is divided into two

5、 parts the upper machine and lower machine. Upper machine mainly through the front panel to display the measurement results, the LabVIEW as the development platform, USES VISA call a serial port to read data, real-time voltage of collected data processing, display, storage, and report to the police.

6、 When collecting voltage more than the set value, the front panel will appear the buzzer alarm sound, the opposite will display properly. , of course, the implementation of all this is built in the panel on the basis of the design and the hardware design of singlechip processor system. Under a machi

7、ne part was mainly related to components of the connection, STC89C51 chosen as the core device, at the same time using ADC0809 to complete the acquisition work of voltage, the collected results sent to the single-chip microcomputer, and then sent to the computer through a serial port communication o

8、f the LabVIEW for display in the system. In order to increase the transmission distance and reset function, implement circuit in the hardware circuit design part increased MAX232. Due to the use of virtual instrument, greatly reduce the design cost, coupled with virtual instrument with single chip m

9、icrocomputer has many advantages, believe in the near future, the voltage monitoring and virtual instrument is the application of these two aspects will get more and better. Key words LabVIEWSCM Voltage Monitoring Serial Communication名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -

10、- - - - - - 第 2 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文目录第一章引言 . 11.1 课题研究的背景. 11.2 国内外电压监测系统的研究状况 . 11.2.1 国内电压监测系统的研究状况 . 11.2.2 国外电压监测系统的研究状况 . 21.3 LabVIEW的应用现状 . 21.4 课题研究的意义. 2第二章虚拟仪器概述. 32.1 虚拟仪器简介. 32.1.1 虚拟仪器的概念. 32.1.2 虚拟仪器的结构. 42.1.3 虚拟仪器的特点. 42.1.4 虚拟仪器的优势. 42.1.5 前面板设计 . 52.2 构建程序框图. 62.2

11、.1 程序框图中的对象. 62.2.2 基本数据类型. 62.2.3 程序的层次结构. 62.3 程序框图设计原则. 6第三章单片机简介 . 83.1 单片机的基本概念. 83.2 单片机的发展历史. 83.3 单片机的主要特点. 93.4 单片机的应用. 93.5 单片机的发展趋势. 103.6 常用单片机芯片.11第四章系统的下位机设计. 124.1 单片机控件电路的设计. 124.1.1 单片机控件功能简介. 124.1.2 单片机最小系统. 124.2 ADC0809 电压采集 . 134.3 单片机电压采集. 144.4 数据的转换方式. 154.5 串口通信转换. 154.6 蜂鸣

12、器报警设计. 164.7 LED 灯显示设计 . 174.8 LCD 显示设计 . 174.9 硬件总设计 . 18第五章系统的上位机设计. 205.1 LabVIEW的软件开发环境 . 205.2 LabVIEW上位机后面板设计 . 205.2.1 串口程序编译. 205.2.2 VISA 的读取 . 21名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文5.2.3 VISA 的写入 . 215.2.4 V

13、ISA 的关闭函数 . 225.3 主程序设计 . 225.3.1 上限值的设定设计. 225.3.2 电压采集部分设计. 235.3.3 数据采集部分设计. 235.3.4 数据采集后面板设计. 245.4 主程序后面板部分. 255.5 LabVIEW前面板显示 . 26第六章下位机仿真与调试. 286.1 仿真任务要求. 286.2 仿真设计思想. 286.3 硬件调试 . 286.4 软件调试 . 296.5 运行结果 . 306.6 误差分析 . 32第七章结论 . 33致谢 . 34参考文献： . 35名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - -

14、 - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文1 第一章 引言1.1 课题研究的背景在工业化日益发达的今天，电力电子产业产品逐渐占据着整个人类市场，而为了确保用户的安全和产品的质量，及时准确的监测出当前电压这一重要物理量便显得尤为重要。而 LabVIEW 代表的虚拟仪器技术由于自身具有的很多优势，外加常常以计算机为载体，成本低，结构简单，操作性强，使得该项技术得到了广泛的重视。单片机以51 单片机为主导，广泛应用于控制领域，所以目前基于LabVIEW 和单片机的电压监测设计受到了广泛

15、的重视与研究。1.2 国内外电压监测系统的研究状况1.2.1国内电压监测系统的研究状况就目前来讲，国内在电压监测这方面的研究水平还是挺高的，最起码较一些中等发达的国家还是有优势可言。这首先要归功于我国是传统的工业大国，发展历史悠久，再加之国内人士的聪明智慧使得电压监测系统变得更加完善。国内的电压监测系统正朝着采用新技术、新工艺的方向发展，主要用到的核心技术是将集成电路模块代替传统的复杂电路元器件，目前国内的电压监测系统的发展方向主要有四个方向：1）大量结合新技术，不断研发新产品2）向模块化发展体积小、质量轻、功能强大是判断电压监测仪器的重要技术指标，所以说目前的新产品都致力于模块化的发展方向。

16、在未来的很长一段时间内，电压监测仪将会由具有更多功能的集成模块组成，届时将会给电路设计的布局，元器件的调试与维修节省很多时间。3）多重显示仪表传统电压数字仪器由于存在的诸多缺陷使之在观察连续变化的目标时会出现许多的问题，目前国际上比较推崇认可的是多重显示的仪表，例如“数字/ 模拟条图”仪表就是新生代的产品。它具有检测精确度高，切换到模拟状态时可以很方便的观察被测量变化的两大优点，得到业界认识和使用者的一致好评。4）操作简单化名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共

17、46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文2 1.2.2国外电压监测系统的研究状况国外的电压监测水平还是挺高的，较国内来讲的话还是有一定的优势。国外的相关企业规模更大，所以他们在电压监测的完善方面投入的科研资金也就相对较多。目前国外的电压监测主要是操作智能化，即尽可能的使用户可以很方便的进行控制，甚至有些国家像美国、德国、英国等一些科学技术相当发达的欧美国家已经将这方面做到远程遥感，这是更高层次的控制，而且电压监测仪的安全报警模块也增加了许多功能，例如信号绑定等等，总之，国外的水平还是挺前沿的。1.3 LabVIEW 的应用现状虚拟仪器是现在国内外在技术领域热衷研发拓展

18、的领域，作为新兴仪器的代表，页面灵活多样，结构简单轻巧，可控性强，大大缩短了新型仪器的开发周期。当前国内外的许多高校和研究所都在加紧步伐研究与开发自己的虚拟仪器系统，像重庆大学的虚拟实时噪声倍频分析仪，国家第五研究所研发出基于LabVIEW 的频率特性测试仪，清华大学利用这项技术观察机动车辆在引擎发动的前段时间的运转情况，并且取得了令人满意的成效。当然其中，美国 NI 公司的 LabVIEW 软件功能最为完善， 像美国等一些欧美强国由于在这方面的研究时间比较长，技术比较领先，甚至将其应用于军事、航天等高端领域。虚拟仪器以计算机作为应用载体，本身具有的诸多功能模块使之成为集成化的优先选择，有理由

19、相信一场关于仪器改良的狂潮将会到来，它的研制与开发具有深远的意义。1.4 课题研究的意义基于 LabVIEW 和单片机的电压监测的设计将很大意义上促进我国电工业的相关发展，由于 LabVIEW 虚拟仪器可以尽可能的采用通用的硬件，在这种背景下计算机的诸多特有功能将会被运用到虚拟监测中。 除此之外，LabVIEW 本身就可以为用户提供类似计算机方面的功能，甚至像硬件系统的滤波，信号处理方面的放大等等都可以通过对LabVIEW 的文件结构设计显示在前面板中，有很大的可塑性。虚拟技术的加入与使用定会为以单片机为核心的硬件设计提供更多的改良空间，为新仪器的创新提供帮助，为人类科学技术的发展增添动力。名

20、师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文3 第二章虚拟仪器概述2.1 虚拟仪器简介2.1.1虚拟仪器的概念虚拟仪器以计算机作为应用载体，其监测的目标主要是一些物理量像电压温度等，亦或是一些物理变化过程，通过LabVIEW 的前面板设计可以清晰的捕捉到某一物理量的动态变化过程5。一般的虚拟仪器包括以下几个部分，如图2-1 所示图 2-1 典型虚拟仪器结构在虚拟仪器的一般配置中， 通常会利用敏感器件对目标

21、量 （以物理量居多） 进行采集，采集过后变成电信号，由于在采集过程中难免会受到外界的干扰，或者混入噪音。为此要进行必要的预处理，对混杂信号滤波，对小信号放大等等。紧接着数模转换器将模拟量转换为 PC 机的数字信号。功能软件会对最终的信号进行读取操作。我们不难看出虚拟仪器虽然被认为是一种软件，但是同时又拥有硬件的功能，这就是虚拟系统的奇妙可贵之处。像对微弱信号的放大，对在采集过程中受到各种干扰信号的滤波，对模拟量与数字量的相互转换等。有人甚至这样评价道“ 软件就是仪器 ” ，这或许就是对虚拟仪器最简单，也是最本质的描述了。虚拟仪器可以在很多环境下进行开发应用，目前最完善且功能最强大的是美国国家仪

22、器（National Instruments,NI）公司的 LabVIEW 。LabVIEW 代表的就是实验室虚拟仪器工程平台。 LabVIEW 环境中开发的每个程序成为一个Virtual Instrument(VI)，这也是虚拟仪器的核心。使用者在编写LabVIEW 开发程序时不会有太大的问题，因为可以像简单的画图一样将图标用线连接起来，工具库几乎备有所有可能用到的图标。修改时只要简单的操作就会消除，替换其他图标。重要的是易与网络及周边设备互连，在人机交换方面可以无限的显示选项、界面友好。据了解，目前的程序开发员普遍采用LabVIEW 专有的 G 语言，因为其开发速度较 C 语言等效率提高很

23、多倍；同时利用LabVIEW 处理信号时的效果要比组态名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文4 监控系统软件好上很多。2.1.2虚拟仪器的结构图 2-1 只是虚拟仪器结构的一种，实际上还有很多在不同环境下发挥特定作用的结构方式，其类型和结构特点具体可参见表2-1 所示。表 2-1 虚拟仪器系统结构类型2.1.3虚拟仪器的特点1）大量使用硬件，因为一个仪器到底能实现什么功能很大程度上是由硬件决定的；

24、2）计算机的专有功能将会在虚拟仪器的结合中发挥得淋漓尽致，在处理大量数据方面的优越性能有助于更强功能的监测仪器；3）用户的创意与想法可以不被限制的植入到应用与开发当中去。虚拟仪器说到底主要是数据的采集需要，然后对数据结构分析得出相关结论。虚拟仪器的驱动软件、模块软件与计算机一起组建了一套虚拟仪器系统。在过去的20 年里，计算机和集成电路技术有了显著的发展与提高，但是对于创建虚拟系统来讲， 软件才是关键，它可以使虚拟仪器提供多能的技术指标与进行新仪器的创新8。2.1.4虚拟仪器的优势LabVIEW 的图形模块就是用户编写程序的编程语言，虚拟仪器的开发源于计算机的技术基础，随着计算机科学技术与互联

25、网的日益发达完善将会使虚拟技术的优势展现的更多； 用户可以调用工具与函数来缩短测试时间，提高测量精确度；虚拟仪器在与多个测量设备连接测试时会为所有的输入输出口设备提供最标准的接口，很轻松的帮助用户将多个测量设备集成到单个系统，减少了任务的繁琐程度；同时虚拟技术随着计算机、半导体和软件功能的不断增强，被运用到工业输入输出口和设计产品当中，这都是因为虚拟仪器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文5 可

26、以和许多测量设备实现无缝集成。就连许多高端前沿的领域也能找到虚拟技术的影子，近几年就有报道称美国研发出虚拟追踪装置，该装置的设计理念就是将红外遥控技术与虚拟技术的完美结合，这一切都得益于虚拟技术的优势明显18。所以这也就不难理解为什么会在国内外掀起 “G 语言热 ” 了。虚拟仪器与传统仪器的性能比较为了直观的看出，可以参看表格2-2 所示。表 2-2 虚拟仪器与传统仪器的性能比较2.1.5前面板设计前面板是用户直接获取重要信息的窗口，设计者可以依据兴趣爱好，自由的设计与制作，甚至是一种美学的享受。前面板主要由控件构成。（1）控件的类型前面板控件有两种：输入与输出控件，前者将待录入处理的数据通过

27、串口送至程序软件系统中，后者则是从串口进行相反的操作。在选择输入控件与输出控件的显示方式时，我们可以浏览LabVIEW 程序库，查找 “ 生成与显示 ” 的选项，利用布线将图标连起来。 但是，所有用户都会惊奇的发现在转换完成的一瞬间，图标间的连线会自动断开6。这表明在 LabVIEW 环境下，功能软件只能执行特定的功能，即只能执行一个功能。（2）控件选板通常控件选板中会根据不同的类型将选板划分出各种各样的子选板，在每一个选板的最上方有文本选项，点击“ 新式” ，图标就会出现，再点击条目左侧的黑三角按键就会将所有的控件展开来。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -

28、- - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文6 2.2 构建程序框图2.2.1程序框图中的对象1) LabVIEW 的程序框图中一般包括以下几类节点：函数、子VI、Express VI 和结构。LabVIEW 不同程序功能的实现依据的是不同的函数编译，其发挥的作用与编程语句和符号在文本环境下的作用异曲同工，只不过虽然这些小的函数可以省去开发者的许多麻烦，但是它们实现的功能其实很简单11。2) LabVIEW 的接线端主要包括控件接线端、节点接线端两种接线类型，LabVIE

29、W 的连线并不复杂，用户只要把握住数据传输的路径，就可以很轻松的把线连好。3）连线是编写 LabVIEW 程序的一项主要工作，用户可以根据自己需要选择合适的线型，连接时可以选择手工连线，也可以选择自动连线。2.2.2基本数据类型不同的数据类型将会占用不同大小的存储空间，因此我们在设计程序框图时要注意数据类型的选择，尤其是在连线端口处。数据类型主要的是数值型，该型数据随着精度和取值范围的不断扩大，占用的内存也不断增大10。在其他类型中，用的最多的是布尔量，因为它常常被用作结果真假的显示图标，并伴有颜色的变化，本次设计中就大量用到了该类型变量。2.2.3程序的层次结构在层次结构窗口中我们会在该窗口

30、找到相关工具，其中包括全局变量和VI 库。如果原先被编写的LabVIEW 程序被开发者命名为一个图标的形式，那么，当在其他时刻需要用到该程序功能时就可以直接被调用出来9。2.3 程序框图设计原则为了提高程序设计效率，保证程序设计质量，便于程序的维护，在设计程序框图时应遵循一些一般性的原则。1)虽然决定程序执行顺序的是连线与结构，而不是对象在程序框图中的位置，但是为了程序结构清晰，便于理解，应该使用从左到右、从上到下的顺序排列的节点。2）尽量避免程序框图扩展到屏幕显示范围以外。太大或太复杂的程序框图会带来程序调试的困难。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - -

31、 - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文7 3）如果程序中某些部分能在其他程序中重用，或某些部分能划分为一个逻辑上的单元，就创建一个子VI 。4）整齐、清晰地排列连线，以免造成读程序的困难。避免在节点图标底下连线，以免线段被图标隐藏，或被认为是函数的连线。5）按住控制键用选择工具在程序框图中画一块面积，可以解决部分程序框图过于拥挤的问题。6）为了节省程序框图空间，不必为函数和子VI 显示标签，因为在即时帮助窗口中可以看到它们的名称。但是常数有必要显示标签。7)为了增加用户

32、对设计框图文件的理解，可以选择有用的相关标签或标语。例如添加模块的名称，测量的目标，实现的功能等等；若是仪器图标比较才的话，可以通过连线与名称相连的形式来添加注解。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文8 第三章单片机简介3.1 单片机的基本概念单片机是将中央处理器、存储器、I/O 接口电路、定时器 /计数器等部件集成在一块半导体硅片上，而构成的一个完整的功能操作系统1单片机之所以会在工业和生活

33、的各个领域被广泛应用就是因为其可以实现对事物的控制，像数据传输的停与始，报警蜂鸣器的响与关等等，都是单片机在发挥着作用。所以说到底单片机起到的是控制作用，常被称为微控制器。单片机芯片的体积小，耗电少、价格低，可以广泛应用到工业控制领域、智能仪器仪表、家用电器、机器人、分布式系统的前端模块、汽车检测系统、个人与信息终端的产品通信7。3.2 单片机的发展历史单片机的发展经历了4 位、8 位、16 位和 32 位这几个阶段，其发展历史大致可以分为三个不同发展阶段。第一阶段（ 1974-1976） ：4 位单片机。 1975 年，美国德克萨斯仪器公司首次推出4 位单片机 TMS-1000，之后各国相继

34、推出4 位单片机，此阶段为单片机的初级阶段，功能比较简单，主要用于控制家用电器和玩具。第二阶段（ 1976-1983） ：8 位单片机。一开始时是因特尔公司生产的48 系列单片机，紧接着各大计算机公司也推出了自己的产品，至此进入8 位单片机时代，但是尽管如此，此时的单片机功能还是比较低端。第三阶段（ 1983-） ：16 位单片机和 32 位单片机。此阶段是单片机制造业大发展的时期，这个时期多数公司积极研发性能多样的单片机，并且单片机的应用也开始广泛开来。一些新产品层出不穷，如因特尔公司的96 系列，美国国家半导体公司推出的HPC16040系列，NEC 公司推出的 783xx 系列等。但是无论

35、怎么改进， 仪器的可用空间范围是有限的，人类不可能无限的将软件加入其中。所以以模块化与集成化为代表的新单片机应运而生，至此单片机种类开始多样起来。到现在为止，世界各大半导体公司推出的单片机已有几十个系列几百个品种。其中因特尔公司推出的51 系列单片机，由于被广泛应用，因此成为公认的单片机的标准系列和主导产品12。51 系列为内核的单片机生产量大、品种多；特别是近年来，与51 系列兼容，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 46 页 - - - - - - -

36、- - 江苏大学本科毕业论文9 低功耗、高性能并且带快闪可编程存储器的AT89S51 等新型单片机的加盟，更加强了51单片机的主导地位。3.3 单片机的主要特点单片机的基本组成与工作原理与一般的微型计算机的相同，但在具体结构和处理过程上又有自己的优点。（1）单片机在结构上的优点存储器采用哈佛结构，只读存储器和随机存取存储器严格分开，前者用来存放程序，后者用来存放数据；内部资源中，有较多的寄存器；位寻址功能强大，设置了独立的位处理器；但是总体来讲单片机还是主要应用在控制方面17。（2）通俗易懂、实用性强单片机的基础知识很容易被掌握，这是因为无论怎样更改，器件的引脚功能和连接原理不会有大的改变，如

37、果再辅以一些实践将会很快掌握这门技术的知识点。（3）功能齐全、应用广泛单片机芯片的体积小、耗电少、成本低、功能齐全、嵌入容易、可靠性高，可广泛应用到工业控制领域、智能仪器仪表、家用电器、机器人、分布式系统的前端模块、电子汽车系统、玩具等等各类通信产品中。（4）发展迅猛、可塑性高在单片机发展的三十多年里，单片机就由最初的4 位机变为目前的64 位单片机可谓发生了翻天覆地的变化，不管是在外形和功能上都有了很大的改善。当然，单片机的应用也由一开始的小部件使用到如今的工业领域的大量植入，单片机在人类科学技术的发展中发挥着越来越重要的角色。现如今的单片机的抗干扰能力更强，还提供在线编程能力，加速了产品的

38、问世，为企业带来了巨额利润。3.4 单片机的应用(1)工业自动化控制单片机在工业领域的应用比较广泛。单片机在工业领域的主要应用有工业传输自动化控制、仪器远程操控控制、设备安全检测控制、数据发送与中断控制等。在现代工业工艺的自动化方面，单片机可以实现电动机转速控制、温度控制、自动生产线等14。（2）智能化仪器仪表目前，对仪器仪表的要求是自动化和主机化。将单片机嵌入到仪器仪表中，单片机用名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 46 页 - - - - - - - -

39、 - 江苏大学本科毕业论文10 于对于信息的检测处理，可提高仪器仪表的精度和准确度，简化结构，减小体积并易于携带和使用，加速仪器仪表向数字化、智能化、多功能化方向发展。（3）家用电器可以毫不夸张的讲家庭中的几乎每个电器产品都用到了单片机。小到一个电饭煲，大到一个洗衣机，都是单片机在其中发挥着重要的作用。现如今的家用电器普遍采用单片机智能化控制代替原先的电子线路控制。使得家用电器的功能更加完善和优化。（4）机电一体化产品单片机在机器人、数控机床和汽车电子设备中的应用非常广泛。（5）其他领域1）武器产品在军事竞赛日益激烈的今天，单片机也被运用到远程控制当中，如飞机的智能化启动系统，导弹的精确制导系

40、统，汽车的引擎控制系统等等，都有单片机在其中发挥着作用。2) 各种外围设备与计算机相连接的许多外围设备像复印机等也都或多或少的利用到了单片机。3）通信领域互联网和各种通信设备在运用单片机后，其抗干扰能力将会进一步增强，一些高性能的手机像苹果，在其内部的单片机甚至达到了64 位，而且还不止一个植入到其处理系统内。3.5 单片机的发展趋势（1)CPU 的改进1）CPU 由 8 位单片机向 16 位单片机和 32 位单片机发展，其数据处理能力更强。2)运用双中央处理器结构，加快处理速度，提高效率。（2）存储器的改良闪速存储器被大量运用到片内程序结构中。闪速存储器具有只读和随机存取的共同有点，有静态随

41、机读取存储器再读或写方面的便捷，同时又有在供电设备断电后，不会将原有的东西删除4。（3）片内输入输出口的发展为了增强对大电流或者高电压的直接驱动，采用双端口设置，这样的话数码显示灯和运行装置就可以在同一时间被驱动。还有些单片机会根据需要增加某些特定端口，为构成新型系统提供基础。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文11 （4）能量消耗低电功率的大小是评价电子产品的重要标准。目前业内人士普遍认可的

42、就是CMOS 芯片，由于它的嵌入可以使电器产品拥有等待、睡眠、关闭等多种工作方式。在这种环境下工作的单片机其功率消耗仅仅为几毫瓦甚至更小。所以被普遍运用在低消耗电子类产品中。（5）程序编译趋于简单化眼下的大部分单片机都可以以网络在线的形式对程序进行改写与编译，用户只要将一根互联网服务提供商的下在线与主机相连，就可以编译成功的程序复制到单片机的闪存储器内，这样一来就不再需要传统的编程装置3。3.6 常用单片机芯片20 世纪 80 年代以来，单片机的发展非常迅猛，出现了许多种单片机产品，其中因特尔公司推出的 MCS-51 系列单片机是一种设计成功、功能较强并在世界范围内广泛使用的机型。MCS-51

43、 系列单片机采用 HMOS 和 CHMOS 工艺。这两种单片机完全兼容。后者工艺先进，它综合了 HMOS 工艺的高速度和 CHMOS 工艺的低功耗的特点。MCS-51 系列单片机主要包括基本型产品， 如 8031、 8051、 8751和增强型产品，如 8032、8052、8752等。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文12 第四章 系统的下位机设计4.1 单片机控件电路的设计4.1.1单片机

44、控件功能简介系统的下位机硬件电路以AT89C51 为核心构建，该单片机是Atmel 公司的 AT89C51系列的一种，其与MCS-51 系列基本兼容，片内有4KB 的只读存储系统，并且还有128B的随机存储系统，同时携带有2 个 16 位定时器，片内置通用8 位中央处理器（ CPU）和Flash 存储单元，使得51 单片机具有很多功能2。一般情况下，单片机的外围端口会和数据采集电路、时钟复位电路、显示电路连接在一块。本实验正是在基于以上基础上才实现了对电压的监测，具体如图4-1 所示。图 4-1 硬件系统结构框图4.1.2单片机最小系统图 4-2 是本次设计系统的最小系统图，其中时钟部分主要用

45、于计时，是由两个并联的电容组成，大小可由单片机的时钟周期决定。单片机的时钟电路对于以单片机为核心的电路至关重要，它是单片机各个模块正常运行的保障，图中的时钟模块由两个22PF 的电容与 X1 组成，与单片机连接成一个回路。但单片机的时钟电路并不是工作在任意频率的，它有一定工作范围，设计时要注意设定它的工作范围。复位，意味着 MCU 一切重新开始。若复位标志位显示为低电平，那么复位引脚将会名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 46 页 - - - - - - -

46、 - - 江苏大学本科毕业论文13 被触发，继而释放出低电平脉冲信号。正常工作时复位输入引脚可以通过上拉电阻连接到电源正极，所以应为高电平13。若按下复位按钮，则复位引脚应该接地，为低电平，芯片复位。需要注意的是，如果复位引脚一直被拉低，MCU 将不能正常工作。图 4-2 最小系统电路图4.2 ADC0809 电压采集本次设计系统在电压采集模块是ADC0809，该模数转换器是大家比较熟知的，也是比较实用化的一种可以将像电压、温度等模拟量转化为数字量。该转换器是8 位转换器，也就是具有 8 位分辨率的效果，可以将数据精确度达到1/256，同时转换时间非常短暂，正常工作时的功率也就十几毫瓦。所以，

47、大家对这个转换器件的认可度还是很高的。由于ADC0809 的标准输入电压为直流05V，而现如今大多数的仪器工作时的电压都是220V，并且多是交流电。所以要想达到实现采集，必须在采集之前进行必要的转换处理。在现实生活中，我们所接触到的都是些数值比较大的交流电压，一般都是在220V 左右，而为了对它们进行监测，在采集之前必须进行必要的预处理。本设计系统采用变压器降压原理将高电压转换为低电压，然后再经过电桥电路的整流作用后将交流电转换为直流电，最后进行电压的滤波，就会得到比较单一的直流电压。本系统的电压监测范围为直流040V，而 ADC0809 转换器的标准工作电压为05V，所以在采集前会有一个串联

48、电阻分压处理，本系统是按照1 ：7 的分压比，即进入转换器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文14 的电压数值占真实值的1/8，这样的话就刚好与转换器的标准电压要求相吻合。同时为了优化电路会有一个电压跟随器，起到优化电路的作用。具体电路连接如图4-3 所示。图 4-3 电压采集预处理电路图4.3 单片机电压采集本系统选用的单片机为STC89C51，其内部结构主要包括8 路模拟开关、地址锁存器与

49、译码器、比较起、 256 电阻阶梯、树状开关、逐次逼近式寄存器SAR、控制电路和三态输出锁存器等。而ADC0809 就是一种 8 位逐次逼近式 A/D 转换芯片，可以和单片机直接接口。ADC0809 转换器通过 IN0 口采集到数据，然后通过OUT1OUT8 共 8 个端口以高低电平的形式进行输出，将其传送给单片机的P1 口，至此完成了数据传输的工作，具体电路连接见图 4-4 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 46 页 - - - - - - - -

50、 - 江苏大学本科毕业论文15 图 4-4 ADC0809 与单片机的电路连接图4.4 数据的转换方式为了确保系统运行的高效，及时能够确认转换数据的完成起到至关重要的作用，因为只有在确认数据传输确认完成的前提下，才能将其传送给单片机进行数据处理。具体包括三种方式：定时传送方式、查询方式、中断方式。对于定时传送方式，其传送周期和时间都是不可更改的，本系统设计的数模转换器的转换时间为 128 微秒，也就是 64 个 51 单片机的转换时间总和。这就意味着ADC0809 数据采集器与单片机的转换接收时间有冲突16，所以可在两者间加入时间延迟程序，只有当两者时间刚好吻合时结束延时设置，这样就能达到同步

51、效果，最终完成数据的传输。对于查询方式，观察EOC 端口状态的可以判断出数据传送是否完成。对于中断方式，中断信号一旦发现数据转换完成就会以自己的方式将数据发送出去。不管选用上述的哪种方式，只要数据转换完成，通过指令发送就可以将数据发送。不过此时单片机还不会通过总线去接收数据，因为现在还不能判断OE 信号是否为发送信号标志位。4.5 串口通信转换串口按位和字节进行发送和接收，但是每当发送方发送一个字节时，接收方会在同一名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 46

52、页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文16 时刻进行接收，所以对于容量不是很大的情况下串口通讯还是有很多优点的。而且它的传输线少，电路连接简单，长距离传输时成本很低，还可以利用电话网络设备进行传输。在单片机完成数据的接收与处理后就会向计算机传送数据，但是两者之间并不能直接进行数据的传送，因为单片机特有的TTL 电平是不会被计算机所读取的，只有经过MAX232 电路的转换，才能将其转换为计算机所能读取的232 电平。具体电路连接如图所示15。图 4-5 串口通信电路连接图4.6 蜂鸣器报警设计当采集到的电压大小在合理的范围内是，蜂鸣器不会报警，此时在LabVIEW 前面板的

53、现实中，蜂鸣器按钮为绿色状态；当采集到的电压不在规定范围内时，蜂鸣器会发出响声，与此同时伴有红色按钮的警戒提示。蜂鸣器报警模块电路连接图如4-6 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文17 图 4-6 蜂鸣器模块电路图4.7 LED 灯显示设计该部分设计主要是针对下位机单片机部分而言的，因为蜂鸣器的报警模块会在LabVIEW 的前面板中有所显示， LED 灯的设计是为了在进行硬件仿真时有所

54、显示，即当处理后的采集电压在5V 以下时，灯是不会闪烁的， 只有在数值大于 5V 时才会出现灯的闪烁。电路的下端连接着电源， 即 LED 灯的一端一直已经处于高电平状态，由于二极管具有单向导通性，所以当灯的上端为低电平的时候，电路就会导通，灯就会发亮。具体电路设计见图 4-7 所示。图 4-7 LED 显示电路图4.8 LCD 显示设计LCD 显示器是 2 行 16 个字即 32个字符的液晶显示器，具有体积小，重量轻，显示内名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共

55、 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文18 容丰富等诸多优点，尤其在单片机应用领域得到广泛的应用。7、8、9、10 这 4 个引脚是低 4 位态， 11、12、13、14 这 4 个引脚是高 4 位态，所有的数据来源均来自单片机的p0口，3 号 VEE 引脚口外接一个10k 的电位器作为对液晶显示器的对比度的调整，这主要防止对比度过高带来的不良影响。同时还要添加上拉电阻模块，具体如图4-8 所示。图 4-8 液晶显示电路图4.9 硬件总设计在 ADC0809 的电路连接中将其A、B、C 这 3 个地址线均接地，即为0 0 0，所以确定IN0 端口作为数据的录入端口

56、，然后将ADC0809 的 8 位输出端口（ 14、15 与 17-21 引脚）与 STC89C51单片机的 P1 口相连接，单片机的P0口分别向 LCD 液晶显示器的低4 位与高 4 位传输数据。其它的一些常规引脚的连接像START 转换启动端口的连接可以参看电路设计总 PCB 图，同时由于开发界面的大小有限， 若将所有的器件连接图全部放在上面的话不仅会影响外观，关键是不容易看到电路引脚的连接方式。所以将这一部分分解在该章中的前几个小节部分，监测系统的整体电路连接图如图4-9（a） （b）所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - -

57、- - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文19 图 4-9（a） 硬件电路总设计图图 4-9（b）硬件电路总设计图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文20 第五章 系统的上位机设计5.1 LabVIEW 的软件开发环境LabVIEW 的很大一个好处就是为使用者省去了很多做前期准备的时间，而且很快

58、就会掌握这门技术。在 LabVIEW 中，会有很多的程序模块，这些模块在LabVIEW 的开发界面板的工具栏里面就可以找到，如果不太熟悉也不会有太大问题，因为我们可以在右边的说明栏里面提前预览程序设计效果，以便及时进行更改。LabVIEW 的程序设计由两部分组成， 即前面板和程序框图文件部分。前者主要是针对用户的设计，目的是尽可能的让读者或许有关测试最终结果的有用信息。所以在这一部分的设计中，应尽量加入一些比较显眼的东西，像一些数字表等，如果想观察变量的连续性的化可以加入曲线显示图。 总之，开发者可以在这方面尽情发挥自己的设计创新能力。程序框图部分主要是将图形用线连接起来，加以必要的注释，按钮

59、亦或是箭头等等。在LabVIEW 里面，程序框图的设计就是相当于对设计编程语程序的设计，这样看来要比传统设计省去很多事情。5.2 LabVIEW 上位机后面板设计5.2.1串口程序编译LabVIEW 包含有强大的 VISA 库，VISA 主要实现对连接仪器的控制，计算机系统本身就包含 VISA 库，但是用户不可以直接拿VISA 进行编程，必须通过对底层驱动程序的调用才能实现对仪器的编程。VISA 内部机制包括 Serial、VXI 、GPIB，而虚拟仪器的软件体结构由应用软件开发环境、应用软件、仪器驱动和输入输出接口组成。本文的通讯函数调用是先通过函数模块将数据传输到输入接口，然后到达VISA

60、，最后实现串口输入。串口配置如图5-1 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文21 图 5-1 VISA 串口配置图标及其端口模块5.2.2 VISA 的读取该部分功能是将资源名称端口中的信息以特定数目字节量的方式送至读取缓冲区里面。具体如图 5-2 所示。图 5-2 VISA 读取模块VISA 资源名称：为用户指出将会被利用到的资源，包括句柄和类等控件。字节总数：输入输出口需要读取的总的

61、数据容量错误输入 :输入错误，节点将终止读取录入操作。VISA 资源名称输入：串口重新获取返回函数的重新定义的副本。读取缓冲区 :读取代处理数据。返回数：以实际写入的字符数量作为最终的参考值。错误输出：有错误的信息被发送，系统将会通过会向用户给以错误功能信息提示。5.2.3 VISA 的写入与 VISA 的读取有所不同，将在写入缓冲区的信息以特定数目的字节量送至资源名称的相关端口中。具体可参看图5-3 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 46 页 -

62、- - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文22 图 5-3 VISA 写入模块资源名称：为用户指出将会被利用到的资源，包括句柄和类等控件。写入缓冲区：被发送完成的数据将会进入预处理状态，等待最终的录入完成。错误输入：输入错误，节点将终止读取录入操作。资源名称输出 : 将串口重新获取返回函数的重新定义的副本发送出去。返回数：以实际写入的字符数量作为最终的参考值。错误输出：有错误的信息被发送，系统将会通过会向用户给以错误功能信息提示。5.2.4 VISA 的关闭函数该函数从资源名称指定的基于消息的设备中读取服务请求状态字节，如图5-4 所示。图 5-4 VISA 关闭模块5.3 主程序设

63、计5.3.1上限值的设定设计在这一块的设计中，主要是针对电压上限值的设计，当设置按钮被用户按下时，系统将会实现数据的同步传送与接收，原因就在于此时的报警装置会在同一时刻将警戒值赋给名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 26 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文23 了电压上限制全局变量。除此之外，电压上限值会通过节点作用将自身转化为字符量后，由串口完成输送至电压监测装置，具体设置可参见图5-5 所示。图 5-5 电压上限值设置5.3.2

64、电压采集部分设计VISA 会读取由串口传送来的数据信息，在数据缓冲区完成对电压的采集，由于该系统设计的电压底限值是0V，所以还需要将读取的ASC码值与 0 作大小比较，从而得到最后的输出结果。具体可参见图5-6 所示。图 5-6 电压采集部分设置5.3.3数据采集部分设计LabVIEW 的前面板设计报警模块以5V 电压为界限，当数值高于或等于5V 时，报警模块将启动，灯会由绿色变为红色；当电压值小于5V 时，报警模块不被启动。但是无论怎样，电压采集结果都会被显示在前面板中。具体可以参见流程图5-7 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - -

65、- - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 27 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文24 图 5-7 数据采集判断流程图5.3.4 数据采集后面板设计1）采集数值小于 5V 情况下的数据采集后面板设计如图5-8 所示。图 5-8 采集数据为电压测量值设置2）采集数值大于或等于5V 情况下的数据采集后面板设计如图5-9 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 28 页，共 46 页 - - - - - -

66、- - - 江苏大学本科毕业论文25 图 5-9 采集数据为电压上限值设置5.4 主程序后面板部分主程序框图如图 5-10 所示，用户要想对串行口进行设置， 可以通过选择相关端口的方式来实现，因为下位机与上位机之间就是通过串口进行通信的。最终接收的结果也会显示在前面板中。下图5-10 就是整个 LabVIEW 系统运行的结构文件图，下位机通过引用输出将采集到的数据借助VISA 读写送到上位机，上位机对采集的数据进行字节的变换以及索引，通过 LabVIEW 前面板显示出来，并将这些数据与设定的上限值进行比较，如果超过上限值，就进行各自的报警模块。在串口的常规设置中，1 代表串口号的同时也被设置为

67、停止标识符， 9600 是常规设置传送频率，每次输送的字节为8 字节。该设计系统在将数字量转换为字符量时需要利用“ 组串” 子虚拟仪器程序来实现转换。最终，上位机通过VISA的节点来读取单片机的电压，从而来完成电压的采集。图 5-10 主程序框图设置名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 29 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文26 5.5 LabVIEW 前面板显示1）采集电压小于 5V 时，系统处于正常工作状态，此时前面板显示无特殊

68、状态，蜂鸣器为绿色，电压数值正常显示。具体可参见如图5-11 所示。图 5-11 前面板界面显示图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 30 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文27 2）当电压值超过规定的上限值时，LabVIEW 的前面板会显示输入的电压值，只不过由于电压超值，导致触发报警电路，这样蜂鸣器就会发出警戒声，同时为了提醒用户，界面还会出现由绿色按钮变为红色按钮的变化。具体可参见图5-12所示。图 5-12 前面板界面显示图

69、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 31 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文28 第六章 下位机仿真与调试6.1 仿真任务要求针对此次监测系统设计的任务，要求此次仿真出现如下结果：（1）测量电压范围为直流040V；（2）对测量电压结果实时显示，精确度为0.1V；（3）蜂鸣器报警的开启电压为5V；（4）当电压在 012V 时，有 1 个 LED 灯亮；当电压在 1224时，有 2 个 LED 灯亮；当电压在 24V 以上时，有 3 个

70、 LED 灯亮，即所有灯至此都变亮；6.2 仿真设计思想由于无法直接向ADC0809 的 IN0 端口输入电压值，但是为了进行仿真，必须有电压输入。所以，引入一个滑动变阻器，外加电压跟随器，通过对滑动变阻器的滑动可以改变采集值的大小，但是为了能够与ADC0809 的标准电压值相吻合，必须引用串联电阻，利用分压原理达到这一目的。同时，为了将输入电压与现实电压进行比对，在端口处添加了电压探针。具体如图6-1 所示。图 6-1 探针图6.3 硬件调试（1）检查仿真图的连接是否与原理图相吻合，是否出现遗漏器件或者遗漏“ 接地” 等符名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -

71、- - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 32 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文29 号的连接；（2）检查元器件的功能引脚是否都被连接，是否都被正确的器件引脚连接；（3）检查线路是否有松动或打结现象，即有可能线路根本就没有连上或者线路出现了打结，这样的话会导致电路断路或短路，将直接影响仿真的运行结果；针对这个问题可以用鼠标单击选中元器件，然后左右拖动，观察连线是否跟着变化，如果是，则说明连接良好，反之，则出现问题；（4）通过点击仿真开始的黑色三角按钮就可以进行仿真，观察器件的相关引脚是否有相应的电平标志符

72、号，有的话就说明该引脚参与了工作，没有的话就说明该引脚没有发挥作用，需重新进行检查修改；6.4 软件调试程序代码写好后，接下来就是就是检查程序是否正确。针对由C 语言或者汇编语言写成的程序，通常大家采用的都是Keil uVision 这个编译软件，（1）双击软件的快捷方式，在工程菜单中选择新建项目；（2）在我的文档里面新建文件夹，一般取名为“my text ”；（3）打开该文件夹，把名称也命名为text；（4）在弹出的 CPU 的对话框中，选择Atmel 的 STC89C51，点确定；（5）紧接着会弹出是否拷贝 /启动代码的提示，选择 “ 否” ；（6）在主菜单的工程项目的下拉菜单中选中之前设

73、置的目标选项，把晶振大小改为与单片机的固有晶振相匹配的11.0592MHZ（一般是这个，可以因类而变） ；（7）单击文件，选新建，将源程序录入。结束后将文件另存为“my text ”中，本文采用C 语言进行编写，所以文件后缀名为“.c ”形式，然后点保存；（8）单击项目工作区的 “+”号，出现“source group ”以后右击，选择添加文件到项目组，并将文件类型改为C 语言类型；（9）把“source group ”中的“+”号展开，就会在菜单中找到编译按钮，点击就可以进行编译处理；（10）若编译结果没有任何错误或警告的话就可以将程序代码下载到单片机里面去，反之，还要进行修改，直至没有错误

74、为止；（11）下载程序完成后，单击仿真开始按钮就可以进行仿真；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 33 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文30 6.5 运行结果（1）程序编译运行结果如图6-2 所示。图 6-2 程序编译结果图（2）当电压输入值在 5V 以下时，液晶显示器实时显示当前的电压数值，有一个 LED灯在亮，仿真结果图如图6-3 所示。图 6-3 仿真情况一名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -

75、 - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 34 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文31 （3）当输入电压在 5V 或以上，但是小于 12V 时，液晶显示管显示实时数值，蜂鸣器开始报警，有一个LED 灯在亮，具体可以参看图6-4 所示。图 6-4 仿真情况二（4）当监测电压数值在12V 或以上，但是小于24V 时，蜂鸣器会报警，不同的是这时会有两个 LED 灯在亮，液晶显示器实时显示监测值。具体如图6-5 所示。图 6-5 仿真情况三名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - -

76、- - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 35 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文32 （5）当监测电压值在24V 或以上时，蜂鸣器报警，不同的是LED 会有 3 个在亮，液晶显示器实时显示数值，具体如图6-6 所示。图 6-6 仿真情况四6.6 误差分析每次液晶显示值都与电压探针显示值有微弱的偏差，这是因为ADC0809 是 8 位 A/D转换器，也就是说其是8 位分辨率，当对其输入5V 的模拟电压时，其转换后输出的数字量为 FFH(255)，那么其分辨率为5/255=0.0196V，约等于 0.02V，也就

77、是说模拟量的输入必须以 0.02 位单位变大或变小， 这时其输出的数字量才会有变化，因此这次系统存在稍许数值显示误差属于正常现象。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 36 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文33 第七章结论此次的毕设研究题目是基于LabVIEW 和单片机的电压监测设计，在当今工业化日益发达的今天，电类产品得到了广泛使用，小到一个手机，大到一个电工厂，可以说电已经与人类形影不离。但是为了确保产品与用户的安全，能够准确和

78、及时的监测出电压值显得尤为重要，所以从这方面来讲，该课题还是很有研究意义与前景的。该系统可以分为上位机与下位机两大部分，上位机部分主要是LabVIEW 虚拟仪器部分，虚拟仪器部分的设计主要涉及前面板与后面板两部分，前面板部分主要是用来显示的，后面板部分主要是对涉及到的元器件的配置与连接调试，是为前面板进行服务的。下位机部分涉及的方面比较多， ADC0809 转换器的电压采集模块， 蜂鸣器的报警模块， 复位电路模块及核心部件 STC89C51单片机模块。上位机与下位机之间通过串口通信进行传输工作，转换器将采集到的电压值由单片机经过串口传送至计算机内部， LabVIEW 会利用串口通信模块读取传送

79、的电压信号，并且做出是全局变量还是正常电压的判断，继而在LabVIEW 前面板上显示不同的结果，蜂鸣器报警也会及时将不同信息反馈给用户。整个系统如果能够加入人工设置模块，即用户可以根据需要设置电压的上下限值，亦或是 LabVIEW 能够脱离计算机这一载体，实现智能化的话相信将会更加完美。总之，该课题还是很有研究价值的，相信在不久的将来会有很多功能更加齐全、操作更加方便快捷的产品和系统问世，使得虚拟仪器的电压监测这一方面更加完善。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 37 页

80、，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文34 致谢毕业设计终于顺利的结束了，一路走来，感慨良多，要想真真正正的完成一件任务确实不是一件容易的事情。 特别是在大四这个特殊时刻， 大家都有各自的事情忙着， 找工作，筹划未来，当经社会激烈的竞争压力更是给每位即将毕业的学子一个打击。可是不管如何也要面对，一步一个脚印，相信风雨过后必将会迎来绚烂的彩虹。在没有做毕业设计之前，误以为无非就是随便搞搞，结果发现自己是大错特错。毕设不仅是对自己大学四年所学知识点的应用，同时更是对自身的一种提高。通过这次毕设，对所学的知识掌握的不够深刻，如果不是深入透彻的理解的话，是做不出任何东

81、西的。所以学习是一个漫长的过程，活到老，学到老是每个人适应社会发展的必然要求，也希望与即将毕业的广大同胞们共勉。说到这，我要感谢很多人，没有他们的帮助，自己就不可能顺利的完成这次毕业设计。首先，最应该感谢的是课题指导老师朱慧博老师，记得当初在大三的时候是朱老师的课代表。朱老师严谨的教学态度很是令自己敬佩，在这次毕业设计当中，自己遇到了很多的问题，是老师一次又一次耐心的为自己指导。使得原先比较混乱的设计思路渐渐变得清晰明了，在这，我要向朱老师表示最真诚的谢意！其次，我也要感谢同组的小伙伴们。 谢谢他们一路的陪伴， 谢谢他们给予自己的帮助，能在大学即将结束之际留下这么美好的回忆令自己很知足。最后，

82、我想说毕业了，感谢这一路走来有大家的陪伴。今后，我会继续努力，好好学习！好好工作！好好生活！ （fighting! ）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 38 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文35 参考文献：1.盛珣华 .单片机原理与应用 M. 华中科技大学出版社， 2014.11-15 2.曹建树 .单片机原理与应用实例 M. 机械工业出版社， 2014.56 3.先锋工作室 .单片机程序设计实例M. 清华大学出版社， 2003

83、.44 4.陈海宴 .51 单片机原理及应用 基于 Keil 与 ProteusM.2 版.北京航空航天大学出版社，2013.89-92 5.肖成勇，雷振山，魏丽 .LabVIEW2010 基础教程 M. 中国铁道出版社， 2012.36-45 6.姚运萍，陈继开，高艳雯.基于 LabVIEW 和单片机的多功能病房监护系统J.期刊，2007.67-70 7.Henri C.Dekker,Junya Sakaguchi.Beyond the contract：managing risk in supply chain relations.爱思唯尔期刊 J.2013.25-288.张金.LabVI

84、EW 程序设计与应用 M. 电子工业出版社， 2015.89-96 9.林静,林振宇，郑福仁 .LabVIEW 虚拟仪器程序设计从入门到精通M. 人民邮电出版社，2010.66 10.陈国顺，于涵伟，王格芬等.测试工程及 LabVIEW 应用M. 清华大学出版社， 2013.78 11.丁国军 .基于 LabVIEW 的 BCU 单板测试与诊断试验台的开发J.第十三届 NI 虚拟仪器技术应用方案有奖征文竞赛，2012优秀论文集， 12-13 12.张齐，朱宁西 .单片机应用系统设计技术 M. 电子工业出版社， 2009.79 13.林小茶 .C 语言程序设计 M. 中国铁道出版社， 2010.

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86、- - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 39 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文36 附录：源程序#include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit ST=P30; sbit OE=P33; sbit EOC=P32; sbit CLK=P31; sbit LED2=P34; sbit LED1=P35; sbit LED=P36; sbit FEQ=P37; sbit lcdrs=P20;/数

87、据命令端口sbit lcdrw=P21;/读写端口 .我们在这里只写 / sbit lcden=P22;/使能端口。sbit K1=P24;/* 设置*/ sbit K2=P25;/* 加*/ sbit K3=P26;/* 减*/ sbit K4=P27;/* 确认*/ uchar code table1=Current: ; uchar code table2= ; long int concentration; uint getdata; uint set_data=500; uchar set_flag=0; void Key_Scan(void); void delay(uint z)

88、 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 40 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文37 uint x,y; for(x=0;xz;x+) for(y=0;y110;y+); void write_com(uchar com) lcdrs=0; /写指令时 RS=L lcden=0; P0=com; /给端口送指令delay(5); /延时 5MS lcden=1; /使能端高电平有效delay(5); lcden=0; void wri

89、te_date(uchar date) lcdrs=1; /写数据时 RS=L lcden=0; P0=date; /给端口送数据delay(5); /延时 5MS lcden=1; /使能端高电平有效delay(5); lcden=0; void init() uchar num; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 41 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文38 TMOD=0x01; TH0=(65536-200)/256; TL

90、0=(65536-200)%256; ET0=1; EA=1; TR0=1; lcdrw=0;/写信号拉低lcden=0;/使能端拉低write_com(0x38); /开显示write_com(0x0c); /开显示不显示光标write_com(0x06); /每写一个地址和光标加一write_com(0x01); /显示清零write_com(0x80); /第一行的初始地址为0x80 for(num=0;num16;num+)/循环的数字要看上面的占多少个字符 write_date(table1num);/多了和少了都不会对的。delay(5); write_com(0x80+0x40)

91、; /第二行初始地址为0x80+0x40 for(num=0;num2400) LED=0; LED1=0; LED2=0; else if(concentration=set_data) FEQ=1; delay(5); FEQ=0; void t0(void) interrupt 1 using 0 /定时器 0 中断服务 TH0=(65536-200)/256; TL0=(65536-200)%256; CLK=CLK; void Key_Scan(void) if(K1=0) delay(10); if(K1=0) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -

92、- - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 44 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文41 while(!K1); set_flag=1; if(set_flag=1) if(K2=0) delay(10); if(K2=0) set_data+=10; if(set_data=4000) set_data=4000; if(K3=0) delay(10); if(K3=0) set_data-=10; if(set_data=20) set_data=20; if(K4=0) delay(10); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 45 页，共 46 页 - - - - - - - - - 江苏大学本科毕业论文42 if(K4=0) while(!K4); set_flag=0; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 46 页，共 46 页 - - - - - - - - -