毕业设计论文基于LABview的串口通讯系统设计Word格式.docx
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关键词：
虚拟仪器；
Labview；
串口通信；
单片机
DesignoftheserialcommunicationsystemBasedonLabVIEW
Abstract
Virtualinstrumentisthemoderncomputertechnologycombinedwiththeinstrumentationofthenewconceptofdeep-levelinstruments,inrealtermsistheuseofanalogcomputermonitorsdisplaycontrolpanel,traditionalinstruments,invariousformstoexpresstheoutputmeasurements,usingcomputersoftwarefeaturestoachieveastrongsignalOperationdata,analysisandprocessing,tocompleteavarietyoftestingcapabilitiesofacomputerinstrumentsystem
ThisarticledescribestheuseofLabVIEWtoimplementthelanguage,thenextmethodofcommunicationbetweenthecrewandfromthesoftwareandhardwarearetwoaspectsofthedesign.PC-PC,fromtheimplementationofserialcommunicationbetweenthedeparture,thefirsttoachievedoublethedatabetweenthePC,sendandreturn,receive,andthendesignedaPC,asthehostcomputertoFreescale8-bitmicrocontrollerbasedonalowermachineLabVIEWsoftwareserialcommunicationsystem.Afterexperimentaldebugging,thesystemachievedthedesiredcommunicationgoals.
TheapplicationofadvancedvirtualinstrumentsoftwareLabVIEW,greatlyreducesthecomplexityofserialcommunication,reducetheworkloadofthesoftwaredesigncangreatlyreducetheinvestmentcost.Inpractice,thereistremendousvalueinuse.
Keywords:
virtualinstrument;
Labview;
serialcommunication;
microcontroller
第1章绪论
1.1课题的背景和意义
目前以计算机为上位机和以单片机为下位机的集散式控制系统被广泛的应用于工业检测和控制系统中。
由于PC机的分析处理能力强,处理速度快,而单片机价格低廉、体积小、使用灵活方便,所以主机一般采用PC机,而从机则采用单片机。
串行通信是一种常用的数据传输方法，虽然它的传输速度慢，但它占用的通信线路少，成本低，在工程的通信方式上仍有重要地位。
通过PC机的RS-232串行接口与单片机之间串行通信是主要的通信手段。
本文从实现基于labview的PC机PC机之间的串口通信出发，先实现双PC机之间的数据发送和返还、接收，进而设计了以PC机作为上位机，以飞思卡尔8位单片机作为下位机的串口通信系统。
1.2虚拟仪器的概念
1.2.1虚拟仪器的特点
虚拟仪器与传统仪器技术不同，虚拟仪器在通用计算机平台上通过数据采集设备，然后根据用户的实际需求就可以构建起不同的系统。
所以虚拟仪器实际上是一个按照用户的实际需求组成的数据采集系统[1]。
虚拟仪器采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件，它主要使用计算机显示器的显示功能来显示模拟传统仪器的控制面板，这就可以用多种形式输出检测结果，即实用又美观。
目前，计算机和仪器的密切结合并且结合的越来越紧密是仪器发展的一个重要方向[2]。
虚拟仪器系统可以归纳为图1.1。
图1.1虚拟仪器系统
具体来说，虚拟仪器有以下特点：
（1）虚拟仪器利用了计算机丰富的软件资源。
这样就可以使部分仪器的硬件软件化，增加了系统灵活性，并且节省了资源。
另外，计算机还能实时、直接地对测试数据进行各种分析与处理[1]。
（2）因为虚拟仪器融合了计算机的硬件资源，计算机来直接处理这些应用，这样就大大的增强了传统仪器的功能，突破了传统仪器在数据处理、显示、传输、存储等方面的限制。
（3）虚拟仪器基于计算机总线和模块化仪器的总线，这样就使仪器的硬件实现了模块化，就可以方便地构建模块化的虚拟仪器[3]。
（4）当今世界的计算机技术和相关的技术发展十分迅速，虚拟仪器也是建立在此基础上的，因此虚拟仪器随着计算机更新的速度快，功能越来与强大[4]。
（5）由于计算机的体系是开放式的，所以虚拟仪器的硬件和软件都具有开放性、可重复使用的特点。
因此，用户可根据自己的需要，选用不同厂家的产品，而且硬件还可以互换，这样就使虚拟仪器系统更为灵活[4]。
1.2.2虚拟仪器和传统仪器的区别
每一个虚拟仪器都是由软件和硬件两部分够成。
但是由于虚拟仪器具很大的灵活性，功能可以通过不同的采集卡和程序改变。
因此这种灵活的构建方式大大节约了成本[5]。
传统厂商的仪器都是功能由厂商定义，并且已经预封装好软件和硬件，所以功能比较单一，使用上也没有任何的灵活性。
而虚拟仪器系统的功能则完全由用户自己定义，所需要的也仅仅是通用的计算机平台和数据采集卡[6]。
所以，利用虚拟仪器可以创造出高效且功能强大的仪器。
通过表1.1我们可以更直观的看出虚拟仪器与传统仪器的区别。
表1.1虚拟仪器与传统仪器的区别
虚拟仪器
传统仪器
用户自己定义仪器功能
厂家定义各种功能
与各种仪器连接简单
借口较少，只能与特定仪器连接
仪器研发需要时间较短
仪器研发需要时间较长
仪器压法费用低
仪器研发费用较大
随着硬件、软件升级，简单容易
升级困难
重复利用简单
重复利用困难
存数空间几乎可以无限扩展
存储空间有限
研发主要是软件设计
研发主要是硬件设计
1.3虚拟仪器概述
虚拟仪器（VirtualInsturment，简称VI），即是在以通用计算机（PC）为核心的硬件平台上，由用户设计定义、具有虚拟面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。
虚拟仪器技术就是利用性能高的模块化硬件，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的自定义界面，模块化的硬件能方便灵活地提供全面的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。
因为同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集成这四大优势就能充分发挥出来[7]。
虚拟仪器是基于计算机的仪器。
计算机和仪器的密切结合并且结合的越来越紧密是目前仪器发展的一个重要方向[7]。
粗略地讲计算机与仪器的结合有两种方式：
一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器，像目前的单片机设计。
但是仪器的功能较为单一，不具有通用性；
另外一种方式就是是将仪器装入计算机，以通用的计算机（PC）硬件及操作系统为依托，实现各种仪器的功能[8]。
虚拟仪器主要是指这种方式。
常见的虚拟仪方案如图1.2所示。
图1.2虚拟仪器方案
1.3.1虚拟仪器方案的组成
1、高效的软件。
软件是虚拟仪器技术中最重要的部分。
使用正确的软件工具并通过设计或调用特定的程序模块，工程师们可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面。
NI公司提供的行业标准图形化编程软件——LabVIEW，不仅能轻松方便地完成与各种软硬件的连接，更能提供强大的后续数据处理能力，设置数据处理、转换、存储的方式，并将结果显示给用户。
此外，NI提供了更多交互式的测量工具和更高层的系统管理软件工具，满足客户对高性能应用的需求。
2、模块化的I/O硬件。
面对如今日益复杂的测试测量应用，NI提供了全方位的软硬件的解决方案。
无论用户是使用PCI、PXI、PCMCIA、USB或者是1394总线，NI都能提供相应的模块化的硬件产品，产品种类从数据采集、信号处理、声音和振动测量、视觉、运动、仪器控制、分布式I/O到CAN接口等工业通信，应有尽有。
NI高性能的硬件产品结合灵活的开发软件，可以为负责测试和设计工作的工程师们创建完全自定义的测量系统，满足各种独特的应用要求。
目前，NI已经达到了每两个工作日推出一款硬件产品的速度，大大拓宽了用户的选择面。
3、用于集成的软硬件平台。
NI首先提出的专为测试任务设计的PXI硬件平台，已经成为当今测试、测量和自动化应用的标准平台，它的开放式构架、灵活性和PC技术的成本优势，为测量和自动化行业带来了一场翻天覆地的变革。
由NI发起的PXI系统联盟现已吸引了68家厂商，联盟属下的产品数量也已激增至近千种。
1.3.2虚拟仪器方案的优势
虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。
只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少以及出色的集成这四大优势。
1、性能高
虚拟仪器技术是在现代PC技术的基础上发展起来的，所以完全“继承”了现代PC技术的各种优点，包括高性能的微处理器和文件I/O，使得在数据导入硬盘的同时就能实时地对数据进行复杂的分析处理[9]。
另外，目前最新的计算机技术（如多核、PCIExpress等）也在不断的推动虚拟仪器技术的发展，使虚拟仪器的优势更大。
2、扩展性强
虚拟仪器具有强大的灵活性，仅仅需更新计算机或者测量的硬件设备，就可以方便的改进整个现有系统。
3、开发时间少
在驱动和应用两个层面上，虚拟仪器能
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