基于labview的PC与单片机的串口通信的循环计数设计方法毕业设计.doc

基于labview的PC与单片机的串口通信的循环计数设计方法毕业设计.doc

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毕业设计（论文）

题目:

（三号楷体）

摘要

虚拟仪器是一种利用计算机技术替代传统仪器的全新概念仪器，本质就是利用电脑优越的硬件显示性能替代传统仪器达不到的显示效果，用多种不同的方式显示和存储采集的信号，根据电脑先进的硬件处理设备来处理和分析采集回来的数据，从而实现不同调试功能的PC虚拟仪器系统。

本毕设依据LabView虚拟仪器实现上位机与下位机之间的高速通讯,并根据LABVIEW中的VISA功能，将其应用于单片机串口通信中，通过Labview发送循环计数的初值，单片机接收并显示在数码管上，从接收到的初值开始计数，同时单片机返回循环计数结果，最后在Labview面板内容上动态显示循环计数值。

虚拟仪器软件LabVIEW的问世，大大提高了开发效率，减编写程序的难度，缩短了研发周期，从而减少研发成本，为我们实际项目研发提高了效率，带来了巨大财富。

关键词：

LabVIEW；STC51单片机；串口通讯；数码管显示；

PCandthemicrocontrollerserialcommunicationandindicatinglampcontrolbasedonLabVIEW

ABSTRACT

Virtualinstrumentisakindofusingcomputertechnologytoreplacetraditionalinstrumentinstrumentofnewconcept,essenceistheuseofalternativestotraditionalfunctionofsuperiorcomputerdisplayinstrumentreachdisplayeffect,outputmeasurementresultsinmanydifferentways,andusethecomputerapowerfulsoftwarefunctionimplementationevaluationofsignaldata,analysisandprocessing,completeallkindsoftestfunctionsofacomputerinstrumentsystem.

ByusingLabViewvirtualinstrumentwasintroducedinthispaperthetellcommunicationbetweenuppermachineandlowermachine,usingtheLabViewfunction,appliedtothesinglechipmicrocomputerserialportcommunication,sentbyLabViewinitialvalueofthecyclecount,microcontrollertoreceiveanddisplayonthedigitaltube,startingfromthereceivedinitialcount,microcontrollerreturncyclecountresultsatthesametime,thecontentoftheLabViewpanelondynamicdisplaycyclecount.

VirtualinstrumentsoftwareLabVIEW,greatlyimprovesthedevelopmentefficiency,reducethedifficultyoftheprogram,shortenthedevelopmentcycle,reducingdevelopmentcosts,forourpracticalprojectresearchanddevelopmentefficiency,broughthugewealth.

Keywords:

Labview;STC51microcontroller;Aserialportcommunication;Digitaltubedisplay

目录

第一章绪论

1.1课题的背景和意义 6

1.2课题实现内容 7

第二章软硬件介绍

2.1虚拟仪器与LabVIEW

2.2虚拟仪器的概述 8

2.2.1虚拟仪器方案的组成 9

2.2.2虚拟仪器方案的优势 9

2.2.3虚拟仪器和传统仪器的区别 10

2.2.4虚拟仪器的发展与现状 11

2.2.4虚拟仪器的应用 11

2.3LabVIEW简介 12

2.4LabVIEW基本特点 13

2.5STC89C51RC单片机介绍 13

2.6单片机编程环境KEIL和下载软件STC-ISP介绍 16

第三章总体设计方案

3.1系统总体方案设计 18

3.2系统硬件的选择 18

3.2.1核心控制器选择 18

3.2.2上位机编程软件的选择 19

3.2.3显示系统选择 19

第四章LabVIEW上位机介绍

4.1上位机程序内容 20

4.2上位机框图 20

4.2.1上位机前面板框图 20

4.2.2上位机创建虚拟仪器过程 21

4.2.3上位机程序流程图 21

4.3上位机Labview串口通讯的实现 22

第五章单片机下位机设计

5.1下位机流程图 28

5.2设计目的和实现方案 29

5.2.1设计目的 29

5.2.2实现方案 29

5.3系统硬件结构 29

5.3.1系统硬件电路 29

5.3.2主控系统 30

5.3.3复位电路 30

5.3.4串口电路 31

5.3.5震荡电路 31

5.3.6LEd电路 32

5.3.7数码管显示电路 33

5.5串行通信 34

5.4.1串行通信的概念和特点 35

5.4.2串行通信的分类 35

5.4.3串行通信的工作模式 36

5.4.4单片机内部串口配置 38

第六章系统整体调试

联机调试 40

致谢 42

参考文献 42

附录 43

附录1原理图 44

附录2单片机才程序 45

第一章绪论

1.1课题的背景和意义

Labview是一种编译软件，和visualC++和KEIL累的的开发环境，他是由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，但是它与其他高低端计算机语言的明显不同是：

Labview使用图形化语言编辑程序框图，其以框图的形式通俗易懂和中国的象形文字有异曲同工之妙，用户只需要通过前面板即可操纵程序；其他语言如C语言、C++、C#、VB等语言都学起来要花费大量的时间和精力，并且不容易读懂。

Labview内部提供了很多库函数，使得编程就像画画一样过容易。

它的人机交互界面实时一大特色，利用图形化界面，在屏幕上显示一起的操作界面，只需要通过鼠标和键盘操控，简单方便，仪器的各种参数选择和控制方式都能通过人性化的界面来实现。

作为现代计算机技术与仪器技术二者结合的一项创新技术，Labview传统仪器在人们心中的印象，顺应了现代测控智能化和网络化的发展趋势。

目前，Labview技术在工业控制、自动控制和实验室建设等领域有着十分广泛的应用前景。

随着信息技术的高速发展，在嵌入式系统设计和计算机系统设计中常常会遇到各个系统之间的通信问题。

现在比较常用的数据通信方式有并行通信、串行通信两种方式:

串行通信只能以位为单位进行数据传输,通信速度比较慢,每个字节通常需要被拆分为很多比特位才能进行传输,但串行通信在传输过程只需要一根数据线就可以完成数据流的发送,所以成本较低,因此适用于短距离通信或对传输速度要求不高通信场合。

并行通信可以以字节或多字节为单位进行数据通信,因此他的传输速度非常快快,但需用的通讯线多,成本较高,并且不适宜远距离传输通常应用于计算机总线和PLC内部总线之间的通信;

本课题运用STC单片机实现嵌入式系统的构建，用图形化编辑软件LabVIEW编写上位机控制系统，实现了嵌入式系统与PC机之间的相互通信，并且用人性话的操作界面进行控制。

最终达到程序稳定可靠地运行，数据实时稳定的显示，可以通过PC机进行远程监控。

本课题涵盖了虚拟仪器技术、数字电路技术、串口通信技术、人机交互界面技术和一定程度上的平面设计技术，这对进一步提高学生的综合素质，培养创新意识，培养学生从事科学、技术研究能力有着重要意义。

1.2课题实现的内容

本设计基于LabVIEW虚拟仪器编写串口上位机控制系统，同时编写以单片机为核心的数码管动态显示系统，上位机可以控制单片机循环显示的初始数值，下位机将显示的数值实时发回上位机进行显示。

上位机上可以设置通信波特率、数据位、停止位，同时设有打开串口按钮、停止运行按钮、清空发送去按钮、清空接收区按钮；还有接收数据显示文本框和发送数据显示文本框，用户通过设置串口通信参数和打开串口按钮即可与下位机进行串口通信，并将下位机发回的数据实时显示到PC机上，同时还可以控制循环的初始值。

下位机以STC89C52单片机为主控制器，以8端数码管为显示系统，单片机根据定时器0一秒定时和上位机的控制数据来进行数码管循环计数。

同时设计单片机最小控制系统，数码管显示系统电路，串口通讯电路，接收信息分析算法的设计。

最后使用KEIL5软件编程和STC-ISP程序烧录软件。

第二章软硬件介绍

2.1虚拟仪器与LabVIEW

2.1虚拟仪器概述

测量仪器从发展到现在，总体上经过四个阶段，分别为模拟仪器、分立元件式仪器、数字化仪器和智能测量仪器。

然而随着计算机技术和网络的迅猛发展，新的测试理论、测试方法、测试领域及测试仪器的不断出现，在很多方面早已突破传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用已经发生质的变化。

就在此刻虚拟仪器应运而生。

虚拟仪器是在计算机机的高性能硬件平台上，由用户自己设计并定义界面显示和功能的一种计算机仪器系统。

虚拟仪器技术就是利用现有的高性能硬件模块，并结合灵活高效的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。

灵活高效的软件能够开发出完全符合用户需求和习惯的界面，硬件的集成模块能提高设计的集成度，同时大大缩减开发周期。

计算机跟测量仪器的紧密配合是目前测量仪器发展的一个重要方向。

计算机与测量仪器的结合大概分为两种方式：

一种是将计算机嵌入到测量仪器当中，智能化仪器就是一种典型的表现，比如目前比较流行的嵌入式系统；另外一种方式就是通过标准接口技术将所需的测量设备跟计算机连接，在高效快速的计算机硬件基础上，实现不同的功能。

而目前的虚拟仪器就是第二种方式。

常见的虚拟仪方案如图1.2所示。

数据采集卡

数据处理

信号调理

被

测对象

虚拟仪器面板

图1.2虚拟仪器方案

2.2.1虚拟仪器方案的组成

高效的软件：

虚拟仪器技术中核心的部分就是软件。

有