林清馨

[摘要]數(shù)據(jù)采集是信息科學的一個重要分支，廣泛的應(yīng)用在虛擬儀器、智能儀器、信號處理等領(lǐng)域。計算機的技術(shù)發(fā)展和在測試儀器領(lǐng)域中的應(yīng)用帶來了虛擬器件的概念，設(shè)計基于RS232通信的數(shù)據(jù)采集器是虛擬儀器的基礎(chǔ)硬件設(shè)備。充分的發(fā)揮RS232總線的優(yōu)勢，必能形成性價比更好的數(shù)據(jù)采集器，使之成為虛擬測試儀器的堅實硬件基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]虛擬儀器 RS232總線 ADC0804 LabVIEW

中圖分類號：TN98文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0510030－01

一、虛擬儀器的概念

由于傳統(tǒng)儀器這些功能單元基本上是由硬件或固化的軟件形式存在，因此只能由生產(chǎn)廠家來定義、設(shè)計和制造。從理論上而言，在通用計算機平臺上增加必要的信號采集與控制硬件，就已經(jīng)具備了構(gòu)成測試儀器的基本條件，關(guān)鍵是根據(jù)儀器的功能要求設(shè)計開發(fā)包括數(shù)據(jù)采集、控制、分析、處理、顯示，并且支持靈活的人機交互操作的系統(tǒng)軟件。

二、虛擬儀器的特點

1.富和增加了傳統(tǒng)儀器的功能。2.出“軟件即儀器”的新概念。3.器由用戶定義。4.放的工業(yè)標準。5.于構(gòu)成復雜的測試系統(tǒng)，經(jīng)濟性好。

三、擬示波器的三個方向發(fā)展

1.DAQ轉(zhuǎn)向外掛式，PC-DAQ式虛擬儀器是現(xiàn)在比較流行的虛擬儀器系統(tǒng)。2.數(shù)據(jù)傳輸總線系統(tǒng)。3.現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。

四、設(shè)計過程

（一）硬件部分

1．體方案設(shè)計。本系統(tǒng)由輸入信號接口及調(diào)理模塊、主控制器、高速A/D轉(zhuǎn)換、觸發(fā)信號產(chǎn)生、RS232接口和PC機組成。輸入信號接口及調(diào)理模塊就是對前級的信號通過調(diào)理電路進行濾波、放大或衰減等操作，將信號幅度控制在合適的范圍內(nèi)，以便后級的數(shù)據(jù)采樣；接下來把信號送到高速A/D轉(zhuǎn)換器中，對其進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再將采集來的信息傳到主控器中，最后通過主控器的編程命令將其通過RS232總線送到PC機上顯示。

2．號調(diào)理電路。信號調(diào)理電路就是要把被測量的信號線性調(diào)整到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的可輸入范圍。信號調(diào)理電路的電路如圖1.3所示。

3．S232輸入輸出模塊。RS232是雙向傳輸，可將波形編緝后經(jīng)計算機向系統(tǒng)中輸入波形，也可將系統(tǒng)產(chǎn)生的波形傳送給具有RS232接口的外設(shè)輸入波形數(shù)據(jù)，供單片機使用，也可連接打印機等外設(shè)，對系統(tǒng)所產(chǎn)生的波形進行打印。

（二）下位機軟件設(shè)計

1.PC機部分。PC機采用LABVIEW編程。

2.下位機部分。在通信過程中，單片機一直處于接收狀態(tài)，隨時準備接收PC機發(fā)來的命令包。當單片機接收完一命令包后，按照通信協(xié)議規(guī)定去執(zhí)行相應(yīng)操作。當操作成功，返回表示“命令已成功執(zhí)行”的回應(yīng)；否則，返回“命令執(zhí)行時失敗”的回應(yīng)信息。當單片機在接收到一幀錯誤的命令包后，會返回“接收出錯”的回應(yīng)信息。

（三）波形的顯示及處理

首先使用硬件設(shè)備采集板（DAQ）將數(shù)據(jù)采集到，接著使用RS232與PC機進行通信，通過它們之間通信協(xié)議的約束，數(shù)據(jù)流就傳到了LABVIEW的RS232通道中，再使用LABVIEW中的模入模塊對數(shù)據(jù)流進行采集，這樣數(shù)據(jù)流就被采集到PC機上。接下來應(yīng)用LABVIEW其它功能程序就可以對數(shù)據(jù)進行顯示和處理了。

（四）產(chǎn)品的制作、安裝與調(diào)試

1．電路圖的繪制。過程主要是：先完成PCB圖的布線繪制，認真檢查正確無誤以后就開始制作電路板．其過程包括打印、轉(zhuǎn)印、腐蝕和鉆孔四個主要制作工序。

2．系統(tǒng)調(diào)試及分析。首先，對電源部分進行調(diào)試；其次，測調(diào)理電路的輸出電壓；再次，進行了WR/引腳信號的測量；最后，中央控制單元電路及程序的調(diào)試。在程序的調(diào)試過程中，我多次更改程序，以達到不斷的完善功能，在每個管腳都成功的輸出正確信號后，剩下的就是整機功能的測試。

五、結(jié)語

本課題是基于PC機的虛擬示波器器設(shè)計，采用RS232接口技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，它包含硬件和軟件兩部分設(shè)計，不僅具有了價格低廉、界面美觀等特點，而且具有傳統(tǒng)示波器中比較高端的存儲、回顯以及數(shù)字濾波等功能，更可以根據(jù)需要隨時靈活修改程序，增加功能以滿足更個性化的要求。

參考文獻：

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