基于LabVIEW的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).pdf

《基于LabVIEW的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、第34卷第5期電子工程師Vo.l34No.5





























2008年5月
ELECTRONICENGINEERMay2008基于LabVIEW的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)蔡文智,陳德為(福州大學(xué)機(jī)械工程及自動化學(xué)院,福建省福州市350002)摘
要:介紹了一種基于虛擬儀器編程語言LabVIEW和STC單片機(jī)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計方案。系統(tǒng)具有較高的采樣速率、良好的可靠性、通用性和3可擴(kuò)展性,同時開發(fā)效率較高,其實(shí)際最高采樣

2、速率達(dá)到了3010次采樣/s,12位A/D轉(zhuǎn)換精度,能滿足絕大多數(shù)采樣場合的速度要求。關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);LabVIEW;虛擬儀器;單片機(jī)中圖分類號:TP274.2STC單片機(jī)的晶振頻率最高可達(dá)90MHz,這使得0
引
言該單片機(jī)的運(yùn)行速度大為提高,是其他大多數(shù)同類單VI(虛擬儀器)是基于計算機(jī)的軟硬件測試平臺,片機(jī)不可及的。在應(yīng)用時,需根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定晶振與傳統(tǒng)儀器的不同之處在于VI結(jié)合了計算機(jī)技術(shù),其頻率,本系統(tǒng)采用11.0592MHz的晶振。強(qiáng)大的功能完全超出了儀器概念本身。數(shù)據(jù)采集是

3、此外,PLCC
44封裝形式的STC單片機(jī)還具有LabVIEW的核心技術(shù)之一,也是LabVIEW與其他編P4.0~P4.3這4個I/O口,這就很好地解決了單片機(jī)程語言相比的優(yōu)勢所在。I/O口經(jīng)常不夠用的問題。針對數(shù)據(jù)采集卡比較貴的現(xiàn)狀,本文采用單片機(jī)2.1.2
AD574芯片小系統(tǒng)作為前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,然后通AD574是一個完整的12位逐次逼近型帶三態(tài)緩過RS
232串口通信將數(shù)據(jù)送給計算機(jī),在LabVIEW沖器的A/D轉(zhuǎn)換器,集成了3個模擬量輸入、6條控制開發(fā)平臺下,對數(shù)據(jù)進(jìn)行各

4、種處理、分析,并對信號進(jìn)線、3條測試/調(diào)零線和3條電源線,具有低噪聲、低功行存儲、顯示和打印,從而實(shí)現(xiàn)了一種在LabVIEW環(huán)耗、高精度、高分辨率和高采樣率的優(yōu)點(diǎn),其性能如下:境下的單片機(jī)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。a)內(nèi)部集成有轉(zhuǎn)換時鐘、參考電壓源和三態(tài)輸出12
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方案設(shè)計鎖存器,非線性誤差小于LBS或1LBS,一次轉(zhuǎn)22.1
數(shù)據(jù)采集電路的原理換時間為25
s,可直接與單片機(jī)接口,不需要外接時鐘電路。本系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。MCU采用STC89C516RD+芯片,A/D轉(zhuǎn)換器采用AD574

5、芯片,b)輸入模擬電壓既可以是單極性,又可以是雙極通過RS
232串行口與PC機(jī)進(jìn)行通信,構(gòu)成一個高速性。本文所設(shè)計的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用雙極性。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。c)數(shù)字量的位數(shù)可以設(shè)定為8位,也可以設(shè)定為12位。其真值表如表1所示。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)換要求。本文的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用12位精度。表1
AD574真值表圖1
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
CECSR/C12/8A0操

作2.1.1
STC89C516RD+單片機(jī)0XXXX無STC89系列單片機(jī)是MCS
51系列單片機(jī)的派生X1XXX無10

6、0X0初始化12位轉(zhuǎn)換產(chǎn)品,它們在指令系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源上與標(biāo)準(zhǔn)100X1初始化8位轉(zhuǎn)換8052單片機(jī)完全兼容。該芯片內(nèi)集有63kB閃存,1011X允許12位并行輸出1280B內(nèi)存RAM,適用于小型嵌入式系統(tǒng)。10100輸出高8位10101輸出低4位(另4位為0)收稿日期:2007
09
20;修回日期:2008
03
07。
注:X為任意值?；痦椖?福建省科技廳基金資助項目(2005K010)。!72!第34卷第5期蔡文智,等:基于LabVIEW的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)!計算機(jī)與自動化技術(shù)!

7、2.1.3
系統(tǒng)硬件電路圖5所示為用LabVIEW編寫的串口通信接收數(shù)針對高速數(shù)據(jù)采集的需要,為了節(jié)省運(yùn)行時間,本據(jù)部分的程序。系統(tǒng)采用了以下措施以提高采樣速度:a)采用的STC89C516RD+芯片為RISC型8051內(nèi)核,1個時鐘周期/機(jī)器周期,速度比普通8051快12倍,且最高的晶振頻率可達(dá)90MHz。b)采用的AD574芯片為高精度、高采樣率芯片,一次轉(zhuǎn)換時間僅為25
s,并且轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)為并行輸圖5
用LabVIEW編寫的串口通信程序出,大大節(jié)省了運(yùn)行時間。
c)采樣后的數(shù)據(jù)先暫存在下

8、位機(jī)的6264RAM圖6所示為用LabVIEW編寫的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的中,待采集完全部所需的數(shù)據(jù)點(diǎn)后才一起通過串口傳人機(jī)界面。到上位機(jī)中,進(jìn)一步節(jié)省了程序運(yùn)行時間。本系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。圖2
系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖圖6
基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)人機(jī)界面
2.2
軟件編程
軟件編程主要包括:下位機(jī)數(shù)據(jù)采集程序、上位機(jī)3
結(jié)束語可視化界面程序、單片機(jī)與PC串口通信程序。單片由于LabVIEW程序語言具有友好的界面、高效的機(jī)采用C51語言編程,上位機(jī)的操作顯示界面采用編程,因而在測控等領(lǐng)域得到