基于LabVIEW与USB接口的实时数据采集系统

文章摘要：1)P1M0，P1M1：P1口工作模式设置PlM0=0x01，P1M1=0x01。将P1口设置为开漏模式。2)ADC CONTR：A／D转换控制器ADC_POWER：ADC电源控制位。ADC_ POWER=0：关闭ADC电源。ADC POWER=1：打开A／D转换器电源，初次打开内部A／D转换模拟电源，需适当延时，等内部模拟电源稳定后，再启动A／D转换。ADC_START：模数转换器(ADC)转换启动控制位，设置为1时，开始转换，转换结束后为0。SPEED1，SPEED0：模数转换器转换速度控制位。ADC_FLAG：模数转换器转换结束标志位，当A／D转换完成后，ADC_FLAG=1，一定要软件

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　　1)P1M0，P1M1：P1口工作模式设置PlM0=0x01，P1M1=0x01。将P1口设置为开漏模式。

　　2)ADC CONTR：A／D转换控制器

　　ADC_POWER：ADC电源控制位。

　　ADC_ POWER=0：关闭ADC电源。ADC POWER=1：打开A／D转换器电源，初次打开内部A／D转换模拟电源，需适当延时，等内部模拟电源稳定后，再启动A／D转换。

　　ADC_START：模数转换器(ADC)转换启动控制位，设置为1时，开始转换，转换结束后为0。

　　SPEED1，SPEED0：模数转换器转换速度控制位。

　　ADC_FLAG：模数转换器转换结束标志位，当A／D转换完成后，ADC_FLAG=1，一定要软件清0。

　　CHS2／CHS1／CHS0：模拟输入通道选择如表2所示。

　　下位机程序流程图如图3所示。下位机的程序主要包括三个部分：串口初始化子程序、A／D转换初始化子程序、串口发送子程序。其中A／D转换初始化子程序主要是设置ADC CONTR、P1M0、P1M1等寄存器。

　　3 上位机系统设计

　　3．1 CH341T驱动程序

　　在与上位机通信之前，必须安装CH341T的驱动程序，这可从公司网站下载。待其驱动程序安装完成后，会自动在计算机设备管理器的端口栏虚拟出一个串口，这个虚拟串口与计算机原有的COM口对应用程序来说是一样的。通过选择这个虚拟串口，就可与下位机通信了。

　　3．2 LabVIEW程序设计

　　VISA(Virtual Instrument Software Architecture)是美国国家仪器公司开发的一种用来与各种仪器总线进行通信的高级应用编程接口。VISA库驻留于计算机系统中，完成计算机与仪器之间软件的连接，用以实现对仪器的程序控制，其实质是用于虚拟仪器系统的标准的API，VISA本身不具备编程能力，它是一个高层API，通过调用底层驱动程序来实现对仪器的编程。

　　本设计采用了LabviEW的VISA的串行通讯子VI来开发串行通信软件。其中包括VISA(Configure Serial Port.Vi：将指定的串口按特定设置初始化。VISA Write.Vi：将写入缓冲区的数据写入指定的设备或接口中。VISA Read.vi：从指定的设备或接口中读取指定数量的字节，并将数据返回至读取缓冲区。VISA Close.Vi：将打开的串口关闭。首先利用VISA Conf- igure Serial Port.vi进行串口初始化，其中设置读取和写入操作的超时为10s，波特率为9600，8位数据位，无奇偶校验位，1为停止位，无流控制。然后打开串口，将读取缓冲区的数据传输到波形图表进行实时显示，同时利用移位寄存器和连接字符串控件将采集的数据存储在接收数据区中，当采集的数据达到950个时，对其进行幅值谱变换并显示。同时清空接收数据区，为下一次采集做准备。LabVIEW程序框图如图4所示。

　　4 系统测试与结果

　　为了测试系统的可靠性，将系统的P1．0口和电源地与DG 2041A数字信号发生器连接进行测试。信号发生器产生频率为100Hz，峰峰值为3V，其中高电平1．5V，低电平-1．5V的正弦波信号，通过电平变换电路得到低电平为1v、高电平为4V的正弦波。将A／D转换后的数据传到Lab- VIEW中，在显示之前要减去2．5V电压的A／D转换值128，同时还要设置波形图表Y轴的缩放比例为0．02，这样就可以正确显示了。通过设计的系统进行采集在LabVIEW软件上显示的结果如图5所示。

　　5 结束语

　　本文将STC单片机作为数据采集的前端，经过CH341T芯片的转换，利用USB接口与LabVIEW完成通讯。同时利用LabVIEW强大的信号分析处理能力，对信号进行了实时显示，并对信号进行了频谱分析。经过对系统的调试和完善，实验证明，采集的信号可以满足要求，系统运行良好。

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