01演示文稿

硬件体系
我们使用的是Atmel公司生产的AVR Atmel公司生产的AVR系列单 单片机 ：我们使用的是Atmel公司生产的AVR系列单 片机，它带有标准的串行接口。AVR单片机的通用同 片机，它带有标准的串行接口。AVR单片机的通用同 步和异步串行接收器和转发器(USART) (USART)是一个高度灵 步和异步串行接收器和转发器(USART)是一个高度灵 活的串行通讯设备。 活的串行通讯设备。 MAX232电平转换 MAX232芯片不仅可以传输数据 芯片不仅可以传输数据， MAX232电平转换 ：MAX232芯片不仅可以传输数据， 还能将单片机0 0.3V的信号转换为串口3V～15V的电 的信号转换为串口3V 还能将单片机0～0.3V的信号转换为串口3V～15V的电 将单片机3.6V 5V的信号转换为串口 3V～ 3.6V～ 的信号转换为串口压，将单片机3.6V～5V的信号转换为串口-3V～-15V 的电压，实现单片机和电脑的对话。 的电压，实现单片机和电脑的对话。
AVR单片机串口硬件连接图如下图所示：
软件设计
在硬件环境确定后， 在硬件环境确定后，虚拟仪器的功能就完全由软件决 主程序结构图如图所示： 定。主程序结构图如图所示：
显示数据 打开 串口 初始化 串口 设置内部缓 冲区大小 读取缓冲 区数据 保存数据
前面板设计：虚拟仪器前面板的设计利用软件生成了 虚拟仪器前面板的设计利用软件生成了 数据显示框、串口开启按钮、接收数据按钮等部件， 数据显示框、串口开启按钮、接收数据按钮等部件， 如图
频率输入 幅度输入 相位输入 偏移量输入 占空比输入 波形选择 波形显示
前面板设计
函数信号发生器的前面板主要由以下几个部分构成， 函数信号发生器的前面板主要由以下几个部分构成， 个输入型数字控件， 个选择型对话框， 5个输入型数字控件，1个选择型对话框，1个输出显 示型图形控件，1个开关控制，如图 示型图形控件， 个开关控制，
虚拟仪器的概念
通用计算机加上一组软件和硬件， 通用计算机加上一组软件和硬件，通过鼠标或键盘操 作实现测量功能，达到传统仪器所达到的测试效果， 作实现测量功能，达到传统仪器所达到的测试效果， 其实质相当于一台多功能的通用测量仪器， 其实质相当于一台多功能的通用测量仪器，它的功能 不再由按钮和开关的数量来限定，而是取决于计算机 不再由按钮和开关的数量来限定， 配备的硬件和内部安装的应用软件。 配备的硬件和内部安装的应用软件。
基于LabVIEW的串口数据接收 的串口数据接收 基于
串口数据接收实验是由单片机、MAX232、PC机和 串口数据接收实验是由单片机、MAX232、PC机和 LabVIEW接受模块系统组成 接受模块系统组成。 LabVIEW接受模块系统组成。
单片机
MAX232
PC机 PC机
LabVIE W接收模 接收模 块
虚拟信号发生器程序框图
程序的框图的最外层是一个While循环， 程序的框图的最外层是一个While循环，在循环内部嵌套一个选择结 While循环 在选择结构内添加正弦波和方波的波形函数发生器。 构，在选择结构内添加正弦波和方波的波形函数发生器。波形最后通 过波形图控件输出。 过波形图控件输出。信号发生器的程序框图如图
本课题任务
本课题的任务是设计基于LabVIEW的一些虚拟仪器 本课题的任务是设计基于LabVIEW的一些虚拟仪器 LabVIEW 的实验系统。比如， 的实验系统。比如，基于虚拟仪器的串口接收实 验的设计；基于LabVIEW LabVIEW的虚拟信号发生器实验的 验的设计；基于LabVIEW的虚拟信号发生器实验的 设计，等试验系统。 设计，等试验系统。要求实现每个实验的前面板 和框图，调试软件成功。 和框图，调试软件成功。
虚拟仪器的开发平台LabVIEW
是虚拟仪器集成环境的简称， LabVIEW 是虚拟仪器集成环境的简称，是目前应用最 发展最快、 广、发展最快、功能最强大的图形化软件开发集成环 境。 LabVIEW设计的虚拟仪器可以脱离LabVIEW开发环境 设计的虚拟仪器可以脱离LabVIEW开发环境， 用LabVIEW设计的虚拟仪器可以脱离LabVIEW开发环境， 最终呈现在用户面前的是和实际的硬件仪器相似的操 作面板。 作面板。 LabVIEW的核心是 VI。 VI有一个人机交互界面 的核心是VI 有一个人机交互界面— LabVIEW 的核心是 VI 。 VI 有一个人机交互界面 — 前面 板 （ front panel ） 和 类 似 于 源 代 码 功 能 的 方 框 图 diagram） （diagram）。
显示数据： 显示数据：将输出的字符串转换为字 结束会话
节数组，再用数值/ 节数组，再用数值/字符串函数将读取 的数值转换为十六进制的字符串， 的数值转换为十六进制的字符串，然 后通过显示窗口显示出来 数据保存： 数据保存：最后将输出的数据保存到数 .txt格式 据.txt格式
实验结果
虚拟信号发生器
导师： 导师：白国花 答辩人： 答辩人：何晓菲 专业： 专业：测控技术与仪器
1.绪论 1.绪论
1.1课题研究背景 1.2本课题研究的任务
2.虚拟仪器及其开发平台LabVIEW 2.虚拟仪器及其开发平台LabVIEW 虚拟仪器及其开发平台
2.1虚拟仪器的概念 2.1虚拟仪器的概念 2.2与传统仪器的比较 2.2与传统仪器的比较 2.3虚拟仪器的开发平台 虚拟仪器的开发平台LabVIEW 2.3虚拟仪器的开发平台LabVIEW
通过调节频率、幅度、相位、偏移量、等按钮， 通过调节频率、幅度、相位、偏移量、等按钮，来产生 波形图， 波形图，生成的波形图如图
切换到正弦波按钮，设置频率、幅度、相位、 切换到正弦波按钮，设置频率、幅度、相位、偏移量数 值，产生据接收 3.基于LabVIEW的串口数据接收 基于LabVIEW
3.1硬件体系 3.2软件设计 3.3实验结果
4.虚拟信号发生器 4.虚拟信号发生器
4.1虚拟信号发生器的结构 4.2虚拟信号发生器的设计
课题研究背景
随着科学技术的飞速发展,随之而来的新学科、 随着科学技术的飞速发展 , 随之而来的新学科 、 新技术以 及新产品不断涌现, 及新产品不断涌现 , 这就给作为信息技术源头和基础的测 量行业提出了新的挑战, 量行业提出了新的挑战 , 传统仪器在面对被测精度越来越 功能越来越强、 速度越来越快, 高 、 功能越来越强 、 速度越来越快 , 以及测量参数越来越 复杂的场合时,其局限性明显地显示出来, 复杂的场合时,其局限性明显地显示出来,甚至对某些新的 被测对象,传统仪器显得无能为力。 然而, 被测对象 , 传统仪器显得无能为力 。 然而 , 计算机与微电 子技术的高速发展无疑给仪器仪表业注入了新的活力, 子技术的高速发展无疑给仪器仪表业注入了新的活力 , 由 于计算机强大的功能支撑使得各种微机化的新型仪器应运 而生,特别是80年代后期, 80年代后期 而生,特别是80年代后期,国外提出了一种全新的仪器仪表 概念虚拟仪器, 概念虚拟仪器 , 虚拟仪器概念的提出为测量与控制领域技 术的发展带来了空间,为仪器仪表的更新换代带来了机遇, 术的发展带来了空间,为仪器仪表的更新换代带来了机遇, 同时, 同时 , 使进入信息时代的人们在测量观念上产生了更多的 新思想和新概念。 新思想和新概念。
程序框图设计：总体程序框图如下 总体程序框图如下
打开串口 初始化串口：需要完成串口参数的设置，包括串口号、 波特率、校验位、停止位等等 初始化缓冲区大小1024 设置缓冲区大小 ：初始化缓冲区大小1024 可以把缓冲区内存设置的大一些， 从串口接收数据 ：可以把缓冲区内存设置的大一些， 可以分批读取接收缓冲区或者只从中读取一定字节的数 这里我们采用的是读取4 据，这里我们采用的是读取4个字节的数据