基于LabVIEW串口通讯的的多路数据采集系统

１２８单片机组成的系统作为前端数据采集
系统进行多路数据采集，通过ＲＳ一４８５串口通讯将
数据传输至上位机．利用ＬａｂＶＩＥＷ强大的数据处 理和显示功能对采集的数据进行实时处理、分析、显 示和存储。 关键字：ＬａｂＶＩＥＷ；ＡＶＲ单片机；串口通讯；数 据采集多路数据采集 中图分类号：ＴＰ３１９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—２２５７（２０１０）７（１）一０１７２—０３
｛
ｗＨｉｇｈ＝ｗＭｉｄ一１；
｝
ｅｌｓｅ
｛
打开４１板卡 发送要接收开关鼍的指令 发送要接收模拟量的指令 关闭４ｌ板卡 关闭所有扳卡
ｗＬｏｗ＝ｗＭｉｄ＋１：
｝ ｗＭｉｄ＝（ｗＬｏｗ＋ｗＨｉｇｈ）＞
＞１；
对应的单片机发送的命令
４ｌ ３５ ０Ｄ ０ｘＦＦ Ｏｘ３２ ０ｘ３１
发出４路开关量格式为０ｘ４１
ＯｘＯＯ～ＯｘＦＦ
ｃ．若传输的数据是静态的，也就是说在程序谩
．１
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７ｄ．
‘机槭与电子）２０１０ ７（１）
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自Ｖ１ｓ＾……。＊《∞÷口＆＆
就可以了。申口设备的控制命令通常是有一个或多
个１６进制字符组成的，当我们需要对其进行控制时
经常会采用这种方法发送控制命令。
ｄ要注意发送指夸和读回数据之间要有一定
的延时．即ＶＩＳＡ ＷＲＩＴＥ和ＶＩＳＡ ＨＥＡＤ之间要有一
ａ串口通讯的波特率设置要精确，比如要求
９
６００的渡特率．则晶振应选择１１ ０５９３ ＭＨｚ或其
倍数。
ｂ．若传辅的数值型数据是动态产生和变化的， 在发送之前首先要将其转换成对应的１６进削字符
串．才能赋给ＶＩＳＡ Ｗｒｉｔｅ发送，将这些数据构成一 个数组，用Ｂｙｔｅ Ａｍｖ
Ｔｏ
［２］刘兰香．张秋生ＡＴ腿ｇａ １２８单片机应用与开发实例 ［Ｍ：北京机械工业出版杜，２００５ ［３］龙脉Ｉ作室．朱１，杨平ＡＶＲ单片机ｃ语言＊发
采集板地址号设定为高解析的效率，
采用二分法查找算法。下面给出了二分法查找算法 的程序段。
ｃｈａｒ
ｗＣｏｍｍａｎｄＴａｂＡｒｒａｙ［８］［２］＝
｛
”Ａｌ”， ”Ａ３”， ”ＸＸ”， ”Ａ２”， ”Ａ４”， ”ＹＹ”， ”Ａ５”， ”ＺＺ”，
｝；
ｗｏｒｄｓ：ＬａｂＶＩＥＷ；ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ；ｓｅｒｉａｌ
ｐｉｎｔ
ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｍｕｌｔｉ—ｃｈａｎｎｅｌ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ
０
引言
ＬａｂＶＩＥＷ是实验室虚拟仪器工程工作台（Ｌａｂ—
图１系统的总体方案框图
２单片机系统硬件电路设计
ＡＴｍｅｇａ
ｖｉｅｗ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
单片机系统软件设计
下位机程序采用Ｃ语言编写，其主要完成数据 的采集及数据发送工作。单片机与ＰＣ机的通信格 式如图２所示。串口通讯的流程如图３所示。
ＰＣ机发送的命令
４ｌ ４ｌ ４ｌ ４１ ５８ ３５ ３２ ３ｌ ３４ ５８ ０Ｄ ０Ｄ ０Ｄ ０Ｄ ０Ｄ
［ｗＭｉｄ］，ｗＣｏｍｍａｎｄＢｕｆｆｅｒ，２）＞０）
０ｘＦＦ ０ｘ０Ｄ
｝
发出４路模拟量格式为Ｏｘ４１ ＯｘＯｎ 无返回； 无返回； 关闭４１板卡
０ｘ００～０ｘＦＦ０ｘ００～０ｘＦＦ０ｘ０Ｄ ｎ．表示第几路模拟量。
关闭所有板卡
４上位机ＬａｂＶＩＥＷ程序 设计
４．１
图２单片机与Ｐｃ机的通信格式
ＬａｂＶＩＥＷ串口ＶＩ介绍 ＬａｂＶＩＥＷ的串口通讯ＶＩ位于
端口初始化 ＵＡＲＴ串口初始化
许美玲，李春茂，朱俊峰，苏盈，王宁 （西南交通大学６１００３１）
Ｍｕｌｔｉ・—ｃｈａｎｎｅｌ Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ
ｘｕ
ｏｎ
ＬａｂＶＩＥＷ Ｓｅｒｉａｌ Ｐｏｒｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
Ｍｅｉ—ｌｉＩ喀，ＬＩ
Ｃｈｕ—ｌｌｌｌａ０，ＺＨＵ
Ｊｉｍ—ｆｅｎｇ，ＳＵ Ｙｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｎｉｎｇ
ｓ％ｍ
ｖｌｓ协，
ＶＩＳＡ ＢｕＹｅｒ ｓｌ∞ ｖｌｓ＾凡ｕ
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定得延时，一般２００毫秒即可，因为串口是底层硬 件，数据从软件到申口要有一点点时间，然后仪器对 指令做出相应也耍一点点时间，这些时间加起来肯
据发送端，通过串口与ＬａｂＶＩＥＷ进行数据通讯。实
践证明．该平台具有以下特点：界面友好，操作简单； 调试方便；可扩展性与可移植性强；可以方便的存储
数据：在生成可执行文件后．可以在没有安装Ｌａｂ－
ＶＩＥＷ的机器上操作，使用更灵活方便。 在实现这些基本功能之后，今后还可以对平台
０ ０Ｉｊ ●；ｊ ａ
进一步扩展，如提高硬件系统性能，降低系统的成
Ｕ－
ｓｉｎｇ ｔｈｅ ＬａｂＶＩＥＷ．ｔｈｅ ｔｗｏ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｄａｔａ ｃｏｍｍｕｎｉｃａ— ｔｉｏｎ ｂｙ ｔｈｅ ＲＳ－４８５ ｓｅｒｉａｌ．Ｉｔ ｐｏｗｅｒｆｕｌ ｈａｎｄｌｉｎｇ ｄａｔａ
ＵＳｅＳ
ＬａｂＶＩＥＷ§ｂｉｇ ａｎｄ
ａ
ａｎｄ
ｓｈｏｗｉｎｇ ｃａｒｒｉｅｓ ｏｕｔ
ｒｅａｌ
—ｔｉｍｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ａｎａｌｙｓｅｓ，ｓｈｏｗｓ ａｎｄ ｓｔｏｒａｇｅｓ． Ｋｅｙ
图1系统的总体方案框图2单片机系统硬件电路设计atmega128单片机是一款基于avr单片机增强型risc结构的低功耗cmos8微控制器通过在一个时钟周期内强大的指令atmegal28单片机可以取得接近1mipsmhz的性能从而使得系统设机械与电子201071计者可以在功耗和处理速度之间取得平衡
基于ＬａｂＶＩＥＷ串口通讯的的多路数据采集系统
（Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
６１００３１，Ｃｈｉｎａ）
摘要：介绍一种基于ＬａｂＶＩＥＷ软件平台的单片
系统、工业过程自动化、实验室仿真等各个领域。
机多路数据采集系统的设计原理和过程。设计选用
ＡＴｍｅｇａ
ＬａｂＶｌＥＷ使用图形化编程语言编程，简单直观，极
大节省程序开发时间，同时Ｌａｂｖｉｅｗ可提供丰富的 库函数和功能模块，可完成各种各样的复杂编程 任务‘１｜。
Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ）的简 １２８单片机是一款基于ＡＶＲ单片机增 强型ＲＩＳＣ结构的低功耗ＣＭＯＳ ８微控制器，通过在 一个时钟周期内强大的指令，ＡＴｍｅｇａｌ２８单片机可
称，是美国国家仪器公司开发的虚拟仪器开发平台 软件，它的功能强大灵活，可以广泛应用于自动测量
收稿日期：２０１０—０４—０６ ・１７２・
＾门与典型实例［Ｍ１北京人Ｂ邮电＆版社２００９
Ｓｔｒｉｎｇ进行转换，转换的结
［４】目向锋，高洪林，马亮等基于ＬａｂＶＩＸⅧ串口通信的
研究［Ｊ］日论与方＊，２００９，ｓ（１２）２８
果就是对应数组数值的字符串，可以提交ＶＩＳＡ Ｗｒｉｔｅ发送．或者使用１ｈｅ Ｃａｓｔ也可以实现同样的
功能。
作者筒升：＃＊”（１９８５一）．女．Ｎｎｗ＆＾．Ⅱ±Ⅻｎ±＊
ｖＩｓＡ
ｗ砒
图３串口通讯流程图 ＜机械与电子）２０１０．７（１）
＊ＶＩＳＡ…ｅ镕￡∞￥口４ｎ
ＶＩＳＡ Ｒ吐ｄ
计阶段要传输的数据就已经确定了，在这种情况下．
首先设置ＶＩＳＡ Ｗｒｉｔｅ的Ｗｒｉｔｅ ｂｕｆｆｅｒ的显乐属性为
Ｈｅｘ
Ｄｉｓｐｌａｙ，然后直接输入要发送的１６进制字符串
４＃Ｅ十∞＆《镕ｎ镕￡｝∞ｍ∞＃ 《自＊＃ｍ自＃十
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ
ａ
利用ＬａｂＶＩＥＷ设计多路数据采集系统时，可配
备ＮＩ公司的数据采集板卡模拟采集多路信号拉１， 但是数采板卡价格较贵。本文介绍了一种基于 ＬａｂＶＩＥＷ和ＡＴｍｅｇａｌ２３串口通讯的多路数据采集 系统。成本低廉，性能稳定，操作简单易行，可用于 多种传感器的信号采集。 ｌ
ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ．Ａ ＡＴｍｅｇａ １ ２８
ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ
ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉ—
ｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏ－ ｒｉｎｇ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｓｔ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ
定比较件运行两个节点的时间要短，所“延时是一 定要加上的。在调试的时候如果发现正常运行时不
能收到数据，但高亮运行就能接收到数据，就很可能
４．２
ＬａｂＶ］ＥＷ主程序设计
是没有加延时的原因，或者是发一个查询指令，但返
回的是上一条查询指令的结果，也可能是因为没有 延时或延时不够。
本设计系统有八路数据采集系统，采用的是上
解析收到的字符串识别并执行指令
ｗＬｏｗ＝０； ｗＨｉｇｈ＝８一ｌ： ｗＭｉｄ＝ｗＨｉｇｈ＞＞ｌ：
ｗｈｉｌｅ（（ｗＬｏｗ＜＝ｗＨｉｇｈ）＆＆（ｓｔｒｎｃ・ ｍｐ（ｗＣｏｍｍａｎｄＴａｂＡｒｒａｙ［ｗＭｉｄ］，ｗＣｏｍｍａｎｄＢｕｆｆｅｒ， ２）！ ＝０）） ｛ ｉｆ（ｓｔｍｅｍｐ（ｗＣｏｍｍａｎｄＴａｂＡｒｒａｙ
Ｉｎｓｒｅｕｍｅｎｔ
Ｉ／Ｏ的ＶＩＳＡ面板‘４ ３下，如表１所示。
表Ｉ
Ｖ１名称
ＶＩＳＡ Ｓｅｒｉａｌ Ｐｏｒｔ Ｃｏｎｇｆｉｇｕｍ
ＶＩ功能 初始化ＶＩＳＡ 讯参数 将输出缓冲区的数据发送到ＶＩＳＡ睁 ｆｌＯＵｌＴ＊Ｕａｌｌｌｅ指定的串口 ・１７３・
ｒｅｓｏｕｌ＇ｃＡｅ
ｎａｎｌｅ指定串口通
ｆ单片机执行１ 【相应的命令Ｊ
位机ＬａｂＶＩＥＷ发送一个指令，然后下位机单片机对
指令作出响应，返回数据给上位机，上位机再读取出 来，完成次通信。ＬａｂＶＩＥＷ程序对采集的开关量 和模拟量进行处理后显示。在主面板上包括了通讯 串口参数配置，实时数据显示与数据存储。多路数
据采集系统的主界面如图４所示。
５结束语
本文介绍的试验平台采用ＡＶＲ单片机作为数
以取得接近１ＭＩＰＳ／ＭＨＺ的性能，从而使得系统设
＜机械与电子）２０１０．７（１）
计者可以在功耗和处理速度之间取得平衡。ＡＴ－ ｍｅｇａｌ２８具有５３个通用功能Ｉ＼Ｏ端口，３２个通用工 作寄存器，两个ＵＳＡＲＴ，一个带内部振荡气的可编 程看门狗定时器，一个符合ＩＥＥＥｌｌ４９．１标准的 ＪＡＴＧ接口等设备口ｊ，本系统的开关量和模拟量的 多路输入输出模块均采用ＡＴｍｅｇａｌ２８单片机。 本系统采用ＲＳ一４８５总线接口，ＲＳ一４８５接口 是一种基于平衡发送和差分接收的串行总线，从ＲＳ 一４２２基础上发展而来的，具有抗共模干扰、传输速 度高、距离远、易于网络扩展等优点，因此本系统使 用ＩｔＳ一４８５总线接口完成单片机与ＰＣ机之间的长 距离数据传输。ＭＡＸ４９１它采用＋５Ｖ电源供电， 当供电电流仅有５００１ｘＡ时，传输速率却能达到 ２．５Ｍｂ／ｓ。它的内部有一个传输线驱动器和一个传 输线接收器，因此可以采用全双工方式工作【３】。输 出的差动电压符合ＲＳ４２２与ＲＳ４８５标准。ＭＡＸ４９１ 是一种高速、低功耗、控制灵活的异步通讯接口芯 片，因此本系统采用ＭＡＸ４９１作为４８５串口传输 芯片。
奉，完善软件系统功能，对数据进行建模运算，改进 用户界面，实现对数据库的访问，实现远程网络监控
圈４ ４．３ Ｌ“ＶｌＥＷ多路数据采集系统的主界面
等，逐步使平台更加完善。 参考文献：
［１］酷锅辉，张银鸿ＩＭｏ、＿ＩＥＷ８ ２０程序设计从＾『】到精 通‘Ｍ］北京清华大学出版杜．２００７
ＬａｂＶＩＥＷ串口通讯的一些经验
ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ
系统的总体设计
系统由上位机和下位机组成。下位机采用ＡＴ－
ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ｏｆ ｍｕｌｔｉ・－ｃｈａｎｎｅｌ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓ・－ ｔｅｍ ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ＬａｂＶＩＥＷ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｖｉｒｔｕａｌ
ｍｅｇａｌ２８作为主控芯片，传感器将检测的信号送 ＡＴｍｅｇａｌ２８处理后采用ＲＳ４８５串行接口进行通信， 并将数据传送给上位机ＬａｂＶＩＥＷ，通过ＬａｂＶＩＥＷ对 数据进行采集、处理、保存。基于ＬａｂＶＩＥＷ与单片 机的实时数据采集系统的总体方案框图如图１ 所示。