1、基于LabVIEW的單片機數據采集系統設計與實現 摘要：本文設計了一種基丁 LabVIEW STC89C54RD+片機的數據采集系統。 單片機采集到的數據通過 PL2303HX片的 RS232 轉 USEg 口的雙向功能，實現 了只用一條 USB就可以把采集上的數據傳輸到 LabVIE進行顯示和存儲。從 下位機和上位機兩個部分闡述了系統的設計。1.引言LabVIEW美國國家儀器公司(National Instru-ment) 開發的一種虛擬儀器 平臺，它功能強大，提供了豐富的數據采集、分析和存儲庫函數以及包括DAQGPIB, PXI, VXI, RS 232/485在內的各種儀器通信總線標準的

2、所有功能函數。 利用LabVIEW餃計的數據采集系統，可模擬采集各種信號，但是配備NI 公司的數據采集板卡比較貴，在實際開發中可選用單片機小系統對數據進行采集。本系 統的數據采集模塊由 DS18B2CW 度傳感器和 STC89C52RD+片機以及 MAX232 PL2303HX組成。由單片機組成的小系統對溫度信號進行采集和轉換，然后通過 MAX232 務單片機的 TTL電平轉換成 RS232 電平，再經過 PL2303HX片將 RS232 轉換成 USB 口信號，實現將數據傳送給上位機，在 LabVIEW 升發平臺下，對數 據進行各種處理、分析，并對信號進行存儲和顯示，從而實現了一種在LabV

3、IEW環境下的單片機溫度測試系統。2.單片機系統的設計根據實際情況，本次設計選用 STC89C54RD+片機。下位機整體模塊如下圖 1所示圖1.整體系統組成框圖2.1.溫度傳感器模塊本次設計采用的是美國 DALLAS 勺 DS18B20導體溫度傳感器，它支持 線總線”接口，具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等 優點，可直接將溫度轉化成申行數字信號供處理器處理。單片機開發板上的 DS18B20 電路接法如圖2.1所示。圖2.1 DS18B20典型電路接法2.2.單片機處理模塊STC89C54RD1 一種低功耗、高性能 CMOS 位微控制器，具有 16K在系統 可編程Flash

4、 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU和在系統可編程 Flash , 使得STC89C54RD+眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。 本次設計單片機的處理程序流程圖如圖2.2所示。圖2.2單片機處理程序流程圖2.3.電平轉換模塊51單片機有一個全雙工的申行通訊口， 所以單片機和 PC 機之間可以方便地 進行申口通訊。進行申行通訊時要滿足一定的條件，因為 PC 機的申口是 RS232電平而單片機的申口是 TTL電平,所以兩者之間必須有一個電平轉換電路。 本 次設計采用專用芯片 MAX23M 行轉換。電路圖如圖 2.3 所示。圖 2.3 MAX232 電路接法采用三線制連

5、接申口，也就是說和 PC 機的 9 針申口中只連接其中的 3根線： 第 5腳的 GND 第 2 腳的 RXD 第 3 腳的 TXD這是最簡單的連接方法，MAX232的第 10 腳和單片機的 11 腳連接，第 9 腳和單片機的 10 腳連接，第 15 腳和單片 機的20腳連接。2.4.串口轉USBg口模塊本次設計上位機是在筆記本電腦上運行的，由丁筆記本沒有申口，故需要將申口信號轉換成 USE 口。選用專用芯片 PL2303HX。它是 Prolific公司生產的 一種高度集成的 RS232-USE 接口轉換器， 可提供一個 RS232 全雙工異步申行 通信裝置與 USE功能接口便利聯接的解決方案。

6、該器件內置 USE 功能控制器、 USE 收發器、振蕩器和帶有全部調制解調器控制信號的 UART,只需外接幾只 電容就可實現 USE信號與 RS232信號的轉換，能夠方便嵌入到各種設備；該 器件作為 USE/RS232 雙向轉換器，一方面lOuF +匚匚匚匚匚E叮ZAxox 2329-c111020lajFprLE.v475I從主機接收 USE 數據并將其轉換為RS232 信息流格式發送給外設；另一方面從 RS232 外設接收數據轉換為 USB數據格式傳送回主機。PL2303HX電路接法如圖 2.4所示圖 2.4 PL2303HX 電路圖3.上位機系統設計3.1. PL2303HX驅動程序單片

7、機在與 PC 機通信之前，需要安裝 USB 轉申口的 PL2303HX 驅動程序。安裝完成之后，它會自動在計算機設備管理器的端口欄虛擬出一個申口，通過選擇這個虛擬申口，就可與下位機實現通信。3.2. LabVIEW程序設計VISA(Virtual Instrument Software Architecture)是美國國家儀器公司開發的一種用來與各種儀器總線進行通信的高級應用編程接口。本設計采用 LabviEW 的VISA 的申口通訊子 VI 來開發申行通信軟件。其中包括 VISA(Configure Serial Port.Vi :將指定的申口按特定設置初始化。 VISA Write.Vi

8、:將寫入緩沖區的數據 寫入指定的設備或接口中。VISA Read.vi :從指定的設備或接口中讀取指定數量TXDl| TCCIN891011_ DTP.N一RTS N4VDD 232RXD；T殂wI1一GNDDSRNDCITNp- g；SHTDN EECLK EE1314PL2303HXOSC20SC1PLL TESTGNE PLLVDETPLLLD逐DETRI MODEGNDVDDRESETGND 3V3DMDP2326 25_24 2322in13Y2HQH12M=CB =C1422P22PCZHR321.5KRXD5的字節，并將數據返回至讀取緩沖區VISA Close.Vi :將打開的申

9、口關閉。3.2.1.數據實時顯示模塊采集數據實時顯示模塊通過 LabVIEW中的 VISA 函數將申口數據采集進來,并實時顯小。程序前面板和程序框圖如圖3.1 和 3.2 所小圖 3.2 實時顯示模塊程序框圖；gi *.”二圖 3.3數據采集與處理模塊前面板3.2.2.數據采集與處理模塊此模塊使用 LabVIEW中的 VISA 函數和數據庫連接工具包，將申口采集的數據存入數據庫。程序前面板和程序框圖如圖3.3和 3.4所示。*理加-1半醉示裱眠 成 ,圖 絲.裱幌雖示g 口* !*.SU3是而.夜據隊恨土藉編口matX液髀mh9600I眥眥特.1.8g.茸1D-%是否存觥.庫gK暗胃?0a-那

10、.0.辛熟辨靳圖 3.4數據采集與處理模塊程序框圖3.2.3.歷史數據查詢模塊此模塊主要是利用 LabVIEW 中的數據庫連接工具包，將存入數據庫的數據 按照一定的條件查詢并顯示出來。前面板和程序框圖如圖3.5、3.6所示。圖 3.5歷史數據查詢前面板圖 3.5歷史數據查詢程序框圖4.結束語本文將 STC 單片機作為數據采集的前端，經過 MAX232 芯片和 PL2303HX芯片的轉換，利用 USB 接口與 LabVIEW完成通訊。同時利用 LabVIEW強大的 數據庫連接工具包對數據進行統一存儲及處理，并對采集的數據進行了實時顯 示。試驗調二 5 贏im中昧：M府滸煩點,fnon TMt.datanhcTt克慢值丘25Iorder by 3 4eac=irt3O12-0-2T16=12:32012-B-2T姓博輜501M-2T或12艱第15時T W：U：43012-B-2TX.s：j30丘日罰隊網M12-0-2Tai.52O12-0-2T15:12:0131.EMTM3J12-B-2TU5：120031.33的垮歸亍此詢明很93：