基于LabVIEW的四通道多參數(shù)測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

摘要：介紹了基于MSP430單片機(jī)的四通道多參數(shù)和測試軟件的功能模塊，討論了該軟件的設(shè)計(jì)問題。軟件是在LabVIEW開發(fā)平臺上開發(fā)的，具有友好的可視化界面和結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。軟件經(jīng)過系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試后，實(shí)現(xiàn)了四通道信號曲線的實(shí)時顯示、存儲、對電路進(jìn)行編程控制，具有很好的穩(wěn)定性和可操作性，完成了系統(tǒng)所要求的各項(xiàng)指標(biāo)和功能。
關(guān)鍵詞：LabVIEW；數(shù)據(jù)采集；實(shí)時顯示

隨著工業(yè)控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基于計(jì)算機(jī)硬件和軟件的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)已成為工業(yè)控制的主流。基于LabVIEW開發(fā)的測控系統(tǒng)，在工程和科研的各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。LabVIEW是美國國家儀器公司推出的一個圖形化編程的軟件開發(fā)環(huán)境。是一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。由于LabVIEW功能強(qiáng)大且靈活，利用它可以方便快捷地建立自己的虛擬儀器，成為測試、測量和控制設(shè)計(jì)的專用工具，其范圍可從溫度監(jiān)控到復(fù)雜的仿真和控制系統(tǒng)。本文主要介紹了基于LabVIEW測試系統(tǒng)軟件，該軟件具有數(shù)據(jù)采集、處理、分析和電路編程能力，能夠提供豐富的數(shù)據(jù)信息，生成信號曲線，具有較高的實(shí)時性、準(zhǔn)確性和可擴(kuò)展性。通過軟件可以幫助實(shí)驗(yàn)人員實(shí)時觀察要測量的壓力、加速度、溫度、電量；確定系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對于及時發(fā)現(xiàn)和解決問題具有重要作用。

1 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
四通道多參數(shù)測試系統(tǒng)采用均勻采樣策略，對被測信號進(jìn)行等時間間隔采樣，在測試過程中采樣的頻率為一常數(shù)。均勻采樣頻率確定的基礎(chǔ)是采樣定理，它至少要大于被測信號最大頻率的兩倍，同時，還要考慮測量時間T及存儲容量M等因素，應(yīng)滿足2fa≤fs≤M／T。
系統(tǒng)采用壓力傳感器、加速度計(jì)等對四路信號進(jìn)行采集，采集后的數(shù)據(jù)經(jīng)信號調(diào)理電路進(jìn)行濾波及放大處理后送入MSP430單片機(jī)，利用單片機(jī)中自帶的A／D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。該系統(tǒng)的采樣頻率為1 kHz，單片機(jī)通過片選(STE)信號控制按順序接收四個通道轉(zhuǎn)化的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過單片機(jī)SPI口以100 Hz發(fā)送。采集的數(shù)據(jù)一方面存入FLASH中，另一方面通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行控制把數(shù)據(jù)經(jīng)USB接口電路讀入計(jì)算機(jī)中實(shí)時保存，并在軟件中實(shí)時顯示出四個通道的溫度曲線。系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
軟件部分是整個引信測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，軟件的設(shè)計(jì)使得用戶可以通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、顯示、分析處理和存儲，并且可以對測試電路進(jìn)行編程來改變測試電路的工作參數(shù)。本系統(tǒng)的軟件部分主要包括：采樣讀數(shù)、電路編程、數(shù)據(jù)定標(biāo)、多通道顯示等。
2．1 采樣讀數(shù)
引信測試系統(tǒng)軟件的核心是采樣讀數(shù)，采樣讀數(shù)模塊是通過連接USB接口來采集獲取測試儀器的數(shù)據(jù)。采樣讀數(shù)包含兩部分：讀取存儲數(shù)據(jù)和實(shí)時數(shù)據(jù)。
讀取實(shí)時數(shù)據(jù)就是在測試過程中對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時的采集并通過USB接口傳遞給上位機(jī)軟件，軟件接收到數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時的處理、保存，并動態(tài)顯示信號曲線。測試實(shí)時曲線顯示用波形圖作為容器，波形圖控件包括圖形工具選板和游標(biāo)圖例，通過波形工具選板可以實(shí)現(xiàn)對波形的放大、縮小和平移；游標(biāo)圖例可以實(shí)現(xiàn)對信號曲線定點(diǎn)坐標(biāo)的獲取。這些功能可以幫助實(shí)驗(yàn)人員實(shí)時分析信號參數(shù)及發(fā)現(xiàn)問題。讀取存儲數(shù)據(jù)就是在試驗(yàn)結(jié)束之后通過USB接口將數(shù)據(jù)從儀器中的FLASH中讀出，然后將數(shù)據(jù)以文件形式保存在計(jì)算機(jī)中并在屏幕上顯示出信號曲線。采樣讀數(shù)的部分程序如圖2所示。