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《《測控系統(tǒng)現(xiàn)代儀器設(shè)計》課程設(shè)計-虛擬示波器的設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、摘要本文介紹了一種虛擬示波器的設(shè)計過程。首先介紹了數(shù)據(jù)采集的方法。下位機采集的數(shù)據(jù)有溫度和電壓兩種。通過AD轉(zhuǎn)換模塊將模擬電壓量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量實現(xiàn)電壓采集，溫度采集使用的是18B20溫度傳感器。數(shù)據(jù)采集完成后根據(jù)上位機的需求，將相應的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給上位機顯示。然后進行上位機界面設(shè)計。上位機是用LabVIEW設(shè)計的，在接收到下位機傳過來的數(shù)據(jù)后將其以波形的形式顯示出來，從而實現(xiàn)了示波器的功能。最后給出了本次設(shè)計的一個應用實例。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；示波器；數(shù)據(jù)采集目錄1緒論12單片機硬件電路及原理22.1AT89C51
2、6RD+單片機22.2模數(shù)轉(zhuǎn)換42.318B20溫度傳感器53單片機程序設(shè)計73.1I2C總線介紹73.2模數(shù)轉(zhuǎn)換93.3溫度采集103.4與電腦數(shù)據(jù)傳輸134PC端軟件設(shè)計154.1軟件界面設(shè)計154.2主程序154.3溫度采集子程序174.4電壓采集子程序185設(shè)計結(jié)果及應用205.1結(jié)果展示205.2應用實例216總結(jié)體會23參考文獻24附錄重要程序清單25《測控系統(tǒng)現(xiàn)代儀器設(shè)計》課程設(shè)計說明書1緒論虛擬儀器是由電腦軟件加外部硬件，實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的功能的一種軟硬件結(jié)合系統(tǒng)。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器有很多優(yōu)點，如
3、極大的靈活性。利用相同的外部硬件通過編寫不同的軟件就可實現(xiàn)不同的功能，并且不像傳統(tǒng)儀器那樣，一旦制造出來其功能就是固定的，虛擬儀器可根據(jù)用戶不同的需求進行各種功能優(yōu)化。同時，虛擬儀器軟件基于PC平臺，可充分利用其強大的處理能力，出色的完成各種工作。除此之外，虛擬儀器還能大幅降低資金投入、系統(tǒng)開發(fā)成本和系統(tǒng)維護成本，為企業(yè)帶來更高的經(jīng)濟效益。正因為虛擬儀器有著傳統(tǒng)儀器無法比擬的優(yōu)勢，他擁有廣闊的發(fā)展前景。目前虛擬儀器主要用在數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)處理與分析和數(shù)據(jù)顯示等方面。LabVIEW是一款由美國國家儀器（NI）公司
4、研制開發(fā)虛擬儀器開發(fā)軟件，集成了工程師和科學家快速構(gòu)建各種應用所需的所有工具，對計算機以及各種外部硬件有很好的支持，可充分發(fā)揮計算機的能力，并且有強大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強的儀器。它采用圖形化編程方式，不僅使用簡單，而且大大提高了軟件開發(fā)效率。本次課設(shè)的PC端軟件就是用這款軟件設(shè)計的。本次課程設(shè)計設(shè)計的是一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。用單片機采集電壓信號和溫度信息，通過串口發(fā)送到電腦，由軟件處理后以波形圖的形式顯示。模擬電壓經(jīng)AD轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓量，然后便可由計算機處理，而溫度信號是由18B20傳感器采集，直
5、接得到了數(shù)字量。這里只是以這兩種物理量為例，其他的物理量一般可以通過傳感器轉(zhuǎn)換為相應的模擬電壓或數(shù)字量，之后便可以采取同樣的方法進行處理。30《測控系統(tǒng)現(xiàn)代儀器設(shè)計》課程設(shè)計說明書2單片機硬件電路及原理硬件電路的功能是數(shù)據(jù)采集。其中AD模使用的是PCF8591芯片，用來采集電壓信息。溫度采集部分用的是DS18B20溫度傳感器，這個傳感器的輸出量為數(shù)字量，單片機可直接從中讀取溫度值。單片機根據(jù)上位機的命令，選擇將溫度數(shù)據(jù)還是電壓數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給電腦。電路工作原理如圖2.1所示。圖2.1電路工作原理2.1AT89C5
6、16RD+單片機AT89C516RD+是Atmel公司生產(chǎn)的一款微處理器，該處理器共有40個管腳，4組8位I/O口P0~P4，其中P0口為雙向三態(tài)I/O口，其他三組為準雙向I/O口，在讀管腳值前應先向管腳寫1。P0口內(nèi)部無上拉電阻，使用時應外接上拉電阻，否則無法輸出高電平。引腳圖如圖2.2所示。圖2.2AT89C51引腳圖30《測控系統(tǒng)現(xiàn)代儀器設(shè)計》課程設(shè)計說明書AT89C51支持5個中斷源，分別是外部中斷0、定時器0、外部中斷1、定時器1和串口中斷[1]。中斷優(yōu)先級可配置，默認情況下5個中斷為同級中斷。P3口的各
7、腳除普通I/O口功能外都有第二功能。P3.0是串口發(fā)送腳，P3.1是串口消息接收。P3.2和P3.3分別是外部中斷0和外部中斷1的輸入引腳。外部中斷支持低電平觸發(fā)和下降沿觸發(fā)兩種模式。定時器0有四種工作方式。工作方式0是一個13為定時器，定時的最長時間為2^13=8192us，工作方式1為16位定時器，最長定時時間為65536us，工作方式2是8位定時器，最長定時時間為256us。前兩種工作方式在每次定時完成產(chǎn)生中斷時都要在中斷服務子程序中重新給定時器賦初值，否則從第二次開始定時器將以最長定時時間工作，而工作方式2
8、采用的是8位自動重加載模式。定時器初值寫到TH0和TL0中，溢出后硬件會自動將TH0中的值裝入TL0中，從而使定時器按原來的定時時長工作。與用程序重裝初值相比，硬件自動重裝速度很快，因而定時時間更準確，所以常用于串口波特率的發(fā)生等對定時精度要求很高的場合。工作方式3是將定時器0拆成了兩個8位定時器：TH0和TL0。TH0被固定為一個8位定時器，并使用定時器T
