基于LabVIEW的外置串口采集控制卡的研制

前面板有如儀器的外形設(shè)計，而程序框圖就是儀器的內(nèi)部電路，是設(shè)計的核心部分。LabVIEW方便之處就是能很方便的將流程圖轉(zhuǎn)換為圖形編程語言。流程圖中的循環(huán)可以直接調(diào)用LabVIEW中的While循環(huán)，順序執(zhí)行可以調(diào)用LabVIEW中Sequence Structure(順序結(jié)構(gòu))，條件執(zhí)行則可以調(diào)用LabVIEW中Case Structure(選擇結(jié)構(gòu))。程序流程圖設(shè)計如圖3所示。LabVIEW所采用的是并行執(zhí)行結(jié)構(gòu)，主流程圖中橫虛線上方的左右兩邊為同時執(zhí)行的兩個獨立的單元。

本次設(shè)計的圖形編程可以分為串口通訊、數(shù)據(jù)接收以及文件讀寫三個部分。

在LabVIEW中，實現(xiàn)串口通訊方式有直接調(diào)用NI公司提供的Serial系列子VI； VISA串行系列(位于Functions->All Functions->Instrument I/O->serial中)；采用Active X控件來控制訪問串行口(先向LabVIEW中添加一個Active X Container控件，然后向其中添加MSComm控件)三種方式。本次設(shè)計采用了第二種方式來訪問和控制串行口，即通過調(diào)用功能模板的VISA中的Serial系列(包含VISA Configure Serial、VISA Write、VISA Read、VISA Close)來實現(xiàn)對串行口的訪問和控制。采用該方式設(shè)計的優(yōu)點是：每個函數(shù)開始接收一個端口號，結(jié)束后輸出一個其復(fù)制的端口號，這樣在設(shè)計中就不用擔(dān)心對于一個端口有遺忘或是重復(fù)的操作，從而使程序設(shè)計更加清晰。

LabVIEW中對于串行口的讀寫都是以字符為單位傳輸其ASCII碼來實現(xiàn)的，因而需將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的ASCII碼。本設(shè)計通過調(diào)用CIN (代碼接口接點)將C語言程序嵌入到整個設(shè)計中，然后采用LabVIEW與C語言混合編程來實現(xiàn)所需的功能(CIN在LabVIEW中的調(diào)用路徑為Functions→All Functions→Advanced→Code Interface Node)。

本設(shè)計中首先將采集控制系統(tǒng)的通道號和量程發(fā)送給下位機，然后程序進入到相應(yīng)的數(shù)據(jù)接收處理程序。在數(shù)據(jù)接收過程中采用了數(shù)據(jù)幀方式：下位機將對應(yīng)通道號、相應(yīng)量程的采集結(jié)果以一幀數(shù)據(jù)為單位循環(huán)發(fā)送給PC機，PC機通過判斷幀頭來識別數(shù)據(jù)，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。幀數(shù)據(jù)格式如下：

前面兩個字節(jié)數(shù)據(jù)0xAA和0xAB為幀頭標(biāo)志，DATA1和DATA0為采集結(jié)果，但并非為最終的結(jié)果，它們?nèi)孕枰鄳?yīng)的處理(該處理在服務(wù)子程序中進行)。

采集到的數(shù)據(jù)要轉(zhuǎn)換為實際電壓值后，再進行顯示、存儲。本設(shè)計可以很方便的把每個實際電壓值存儲到Excel文件中，以便于查看和處理。而且在存儲的過程中可以將通道號、量程、采集數(shù)據(jù)序號信息都寫入文件，這樣，就很容易生成報表輸出。

根據(jù)流程圖設(shè)計的采集控制系統(tǒng)程序框圖如圖4所示。

系統(tǒng)測試

將采集控制系統(tǒng)硬件、軟件按要求設(shè)計好后，運行控制軟件，先對采集控制系統(tǒng)進行相應(yīng)的配置，然后可以實時觀看某個通道的電壓值。調(diào)節(jié)輸入電壓，通過實時監(jiān)控界面可以觀看到輸入電壓的變化過程。程序運行結(jié)束后，可以在程序的安裝目錄下找到一個由先前配置所命名的Excel文件，打開這個文件就可以看到采集到的所有數(shù)據(jù)(包括通道號、量程、采集數(shù)據(jù)及所采集數(shù)據(jù)序號信息)。通過測試表明，采集控制系統(tǒng)操作簡單、方便，采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、價格低廉，且有熱插拔優(yōu)點。

結(jié)語

因為NI公司所提供的數(shù)據(jù)采集卡價格昂貴，對用戶來說，自主研制基于LabVIEW的采集控制卡在實際中有很大的意義，采用LabVIEW平臺來實現(xiàn)，很大程度上簡化了設(shè)計，希望本文能給眾多設(shè)計者帶來新的設(shè)計概念。