虛擬儀器課程設計--基于labview上下位機的led顯示設計

1、<p><b>　　電控學院</b></p><p><b>　　課程設計（論文）</b></p><p>　　課程名稱： LabVIEW程序設計教程 </p><p>　　題 目： 基于LabVIEW上下位機的LED顯示設計 </p><p>　　

2、院 （系）： 電氣與控制工程學院 </p><p>　　專業(yè)班級： XXXXXXXXXXXXXXX </p><p>　　姓 名： XXXX </p><p>　　學 號： XXXXXX

3、 </p><p>　　指導教師： XXX XX </p><p>　　2014年 1 月 9 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 設計任務1</b></p><p

4、>　　2 系統(tǒng)方案選擇1</p><p><b>　　2.1整體設計1</b></p><p>　　2.2 通信協(xié)議1</p><p>　　2.2.1 數據信號線2</p><p>　　2.2.2 控制信號線2</p><p>　　2.3 下位機總體設計3</p>

5、<p>　　2.4 上位機總體設計3</p><p><b>　　3 下位機設計3</b></p><p><b>　　3.1 硬件3</b></p><p>　　3.1.1 時鐘晶振模塊3</p><p>　　3.1.2 復位模塊3</p><p>　　

6、3.1.3 LED顯示模塊4</p><p>　　3.1.4 串口通信模塊4</p><p>　　3.2 軟件設計5</p><p>　　3.2.1 主程序設計5</p><p>　　3.2.2 串口通信設計5</p><p><b>　　4 上位機設計6</b></p>

7、<p><b>　　5 系統(tǒng)調試7</b></p><p><b>　　6 結論7</b></p><p><b>　　7 總結8</b></p><p><b>　　8 參考文獻9</b></p><p><b>　　9 附

8、錄10</b></p><p>　　基于labview的上位機與下位機之間的通信</p><p><b>　　1 設計任務</b></p><p>　　此次設計所要完成的功能是使用AT89C52作為下位機，通過RS-232C串口與上位機相連，將編程所實現(xiàn)的跑馬燈和端口設置數據顯示在上位機上。上位機是通過LabVIEW軟件繪制實現(xiàn)，

9、上位機界面包括設置區(qū)、命令控件區(qū)、顯示控件區(qū)、數據接收區(qū)。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)方案選擇</b></p><p><b>　　2.1整體設計</b></p><p>　　下位機使用AT89C52進行流水燈設計，上位機使用LabVIEW進行界面設計，顯示出端口設置數據和8個LED燈的顯示，通過RS232進行串

10、口通訊傳送數據到上位機中顯示。</p><p>　　圖2.1 設計框架</p><p><b>　　2.2 通信協(xié)議</b></p><p>　　RS-232C標準定義了數據通信設備（DCE）與數據終端設備(DTE)之間進行串行數據傳輸的接口信息，規(guī)定了接口的電氣信號和接插件的機械要求。RS-232C對信號開關電平規(guī)定如下：</p>

11、;<p>　　驅動器的輸出電平為：邏輯“0”：+5～+15V；邏輯“1”：-5～-15V。</p><p>　　接收器的輸入檢測電平為：邏輯“0”：＞+3V；邏輯“1”：＜-3V。</p><p>　　RS-232C采用負邏輯，噪聲容限可達2V。RS-232是個人計算機上的通訊接口之一，由電子工業(yè)協(xié)會(Electronic Industries Association，EIA

12、) 所制定的異步傳輸標準接口。通常 RS-232 接口以9個引腳 (DB-9) 或是25個引腳 (DB-25) 的型態(tài)出現(xiàn)，一般個人計算機上會有兩組 RS232 接口，分別稱為 COM1 和 COM2。RS-232C接口定義了20條可以同外界連接的信號線，并對它們的功能作了具體規(guī)定。這些信號線并不是在所有的通訊過程中都要用到可以根據通信聯(lián)絡的繁雜程度選用其中的某些信號線。</p><p>　　RS-232-C標準

13、規(guī)定的數據傳輸速率為50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。</p><p>　　RS-232C用作計算機與遠程通信設備的數據傳輸接口，如圖2.2所示，圖中信號線分為數據信號線和控制信號線，分別說明如下：</p><p>　　圖2.2 帶RS-232C接口的通信設備連接</p><p>　　2.2.1 數據

14、信號線</p><p>　　“發(fā)送數據（TXD）”和“接收數據(RXD)”是一對數據傳輸信號。TXD用于發(fā)送數據，當無效數據發(fā)送時，TXD線上的信號為“1”。RXD用于接收數據，當無效數據發(fā)送或者接收數據間隔期間，RXD線上的信號也為“1”。</p><p>　　2.2.2 控制信號線</p><p>　　“請求發(fā)送（RTS）”與“為發(fā)送清零(CTS)”信號線用于雙

15、工通信方式。半雙工方式下發(fā)送和接收只能分時進行。當DTE有數據待發(fā)送時，先發(fā)“請求發(fā)送”，信號通知調制解調器，此時若調制解調器處于接收方式，則必須等到接收完畢轉為發(fā)送方式時，才向DTE回送“為發(fā)送清零”信號。在全雙工方式下，發(fā)送和接收能同時進行，不使用這兩條控制信號線。</p><p>　　“DCE就緒”（DSR）和“DTE就緒”（DTR）信號線分別表示DCE和DTE是否處于可供使用的狀態(tài)?！氨Ｗo地”信號線一般連

16、接設備的屏蔽地。</p><p>　　2.3 下位機總體設計</p><p>　　利用AT89C52芯片的P1口，以及軟件編程實現(xiàn)跑馬燈。</p><p>　　2.4 上位機總體設計</p><p>　　對于labview處理主要包括前后面板的設計，包括三部分：參數設置部分、命令控制部分及顯示部分。其中參數設置主要包括通訊口、波特率、數據位、

17、校驗位、停止位及接收周期的設置；命令控制主要包括啟停數據接收、顯示數據清空及退出運行等；顯示界面主要包括接收數據顯示、接收數據個數顯示、當前下位機流水燈狀態(tài)實時顯示等。</p><p><b>　　3 下位機設計</b></p><p><b>　　3.1 硬件</b></p><p>　　在硬件設計中主要為下位機的AT8

18、9C52所設計的流水燈，其中包括基本的時鐘晶振模塊，復位電路模塊，8位LED燈模塊和最重要的串口通訊模塊。</p><p>　　3.1.1 時鐘晶振模塊</p><p>　　外接晶振給單片機提供一個時鐘信號（一個非常穩(wěn)定的頻率信號），使單片機各內部組件同步工作，并且在和外部設備通信時是也能達到同步。</p><p>　　圖3.1 時鐘晶振模塊</p>

19、<p>　　3.1.2 復位模塊</p><p>　　手動開關復位使中央處理器CPU以及其他功能部件都恢復到一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。除此之外，當單片機程序運行出現(xiàn)錯誤或系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài)時，需要對單片機進行復位以及重新啟動。</p><p><b>　　圖3.2 復位電路</b></p><p>　　3.1.3 LE

20、D顯示模塊</p><p>　　8位LED發(fā)光二極管實現(xiàn)流水燈操作。根據軟件設計可得到1位LED循環(huán)左移，花樣燈等。</p><p>　　圖3.3 8位LED顯示</p><p>　　3.1.4 串口通信模塊</p><p>　　MAX232是一種把電腦的串行口RS232信號電平（-10，+10v）轉換為單片機所用到的TTL信號點平（0，+5

21、）的芯片。串口通訊模塊使上位機與下位機得以通信，進行數據傳送。</p><p><b>　　圖3.4 串口通信</b></p><p><b>　　3.2 軟件設計</b></p><p>　　3.2.1 主程序設計</p><p>　　下位機程序設計中主要執(zhí)行功能為流水燈顯示和串口發(fā)送，主程序首先

22、對系統(tǒng)的定時器和串口進行初始化，然后通過程序SBUF接收P1口的信號，每接收到一個P1口信號就對上位機進行一次數據傳送，通過上位機的設計界面顯示數據。整個系統(tǒng)的主流程圖如下圖所示。</p><p>　　圖3.5 下位機程序流程圖</p><p>　　3.2.2 串口通信設計</p><p>　　系統(tǒng)的串口部分十分重要，主要是初始化部分對相應的寄存器進行設置，發(fā)送數據

23、的時候只需要將數據寫入SBUF里面即可，由發(fā)送中斷標志位TI檢測其數據發(fā)送結束。而接收則有中斷方式和等待方式兩種，本系統(tǒng)因為單片機所要完成的簡單，所以采用等待的方式。串口的初始化程序流程圖如圖所示。</p><p>　　圖3.6 串口初始化程序流程圖</p><p><b>　　4 上位機設計</b></p><p>　　端口設置區(qū)中包括五個

24、部分，分別為：通訊口設置，波特率設置，數據位設置，校驗位和停止位。通訊口中編輯項有COM1、COM2。波特率編輯項有300、600、1200、1800、2400、4800、7200、9600、14400、19200、28800、38400、56000、76800、115200。數據位中編輯項有6、7、8。校驗位中編輯項有無、偶校驗、奇校驗。停止位中編輯項有1、1.5、2。其前、后面板顯示如圖所示。</p><p>

25、;　　圖4.1 前面板設計</p><p>　　圖4.2 程序框圖設計</p><p><b>　　5 系統(tǒng)調試</b></p><p>　　運行顯示的過程是首先實現(xiàn)燈的左移右移，在實現(xiàn)等從中間點亮逐步向兩邊擴散再向中間聚攏，接著實現(xiàn)日期20140107與學號1006070108。</p><p><b>　　

26、其結果顯示如下：</b></p><p>　　圖5.1 運行結果圖</p><p><b>　　6 結論</b></p><p>　　本次課程設計題目是基于LabVIEW的跑馬燈設計，主要進行的任務是用編程軟件Keil編寫跑馬燈程序、燒寫程序、使用LabVIEW設計上位機、下位機發(fā)送數據在上位機顯示。此次設計使得我們對課本《LabV

27、IEW程序設計教程》上的理論知識進一步加深，將之應用于實踐，充分發(fā)掘學生們的潛力。</p><p>　　首先是熟悉Keil編程軟件的使用，使用單片機C語言編寫跑馬燈的程序，其中出現(xiàn)了一些問題，比如想要實現(xiàn)一個LED的左移點亮，只將其左移一位，即LED<<=1，并未考慮到左移后數據的最右端會自動賦0，這樣燈的點亮順序將不會達到所想要實現(xiàn)的效果，應該使用該語句LED=(LED<<1)|0x01

28、，將最右端賦值1。另外，編譯鏈接后出現(xiàn)兩個警告，其原因未選擇Add Files to Group ‘Source Group1’，導致錯誤。</p><p>　　使用LabVIEW軟件繪制前面板和程序框圖是一個很復雜的過程，首先是繪制前面板上的所要求的各顯示和設置區(qū)，繪制完成后，在后面板上會主動生成一些相應的控件，然后補充所要用到的控件，并用導線將相應控件相連接。最終完成上位機的設計。最初繪制完成后運行時，數據顯

29、示區(qū)有數據，但LED燈顯示區(qū)中無一LED亮，此問題的原因是為將接收到的數據經控件“字符串至字節(jié)數組轉換”轉換成字節(jié)數組，造成錯誤，鼠標放在數據接收區(qū)控件上，點右鍵選字符串選板中的“字符串至字節(jié)數組轉換”控件，然后鼠標放在“字符串至字節(jié)數組轉換”控件上，點擊鼠標右鍵選擇“索引數組”控件，用導線將對應的控件相連，再次運行，燈亮，數據顯示區(qū)數據與下位機燈亮的順序一致，但在前面板中的燈亮與燈滅正好與實際相反，為改正錯誤，在程序框圖中的LED顯示

30、控件區(qū)中的各LED前加一個非門，從而將錯誤改正。</p><p>　　此外，對于自身來說，此次設計中仍有些不足，如程序框圖中有些控件仍不是太明白其含義和功能，希望自己以后會多加練習，爭取更進一步地掌握LabVIEW軟件的使用。</p><p><b>　　7 總結</b></p><p>　　通過各方面努力，本次實習基本完成。在LabVIEW設

31、計的學習下，設計出了上下位機的LED通訊燈動態(tài)顯示方案。</p><p>　　通過這次系統(tǒng)的項目設計提高了我運用所學的專業(yè)基礎知識來解決面臨實際問題的能力，同時也提高了我查閱各種文獻資料、使用LabVIEW軟件的水平。通過這次設計，我發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足以及許多知識的漏洞。在設計過程中遇到了不少困難，慶幸的是我得到了許多人的幫助。首先我要感謝我的指導老師昝老師設計過程中，他給的指導，豐富的設計經驗和嚴謹的制學態(tài)度

32、，是我解決問題的關鍵所在。同時，還要感謝幫助我的所有同學。我想，本次實習對我們每個人都是影響很大的，它使我們基本掌握了LabVIEW通訊的設計方案，基本掌握了LabVIEW等軟件的使用，并且對LabVIEW有了更深入的了解。在解決問題的過程中，我們不僅學到了很多專業(yè)的知識，還學會了分析問題，解決問題的方法。相信這些對我們以后的學習與工作都有很大的幫助。</p><p>　　通過對自己在大學時間里所學的知識的回顧，

33、并充分發(fā)揮對所學知識的理解和對課程設計的思考及書面表達能力，最終完成了這項實習。這次設計為我們今后進一步深化學習，積累了一定的寶貴經驗。撰寫論文的過程也是專業(yè)知識的學習過程，運用已有的專業(yè)基礎知識，對其進行設計，分析和解決一個理論問題或實際問題，把知識轉化為能力的實際訓練，并且為以后的課程設計論文做好準備及鋪墊。本次課題培養(yǎng)了我們運用所學知識解決實際問題的能力，確實也有所提高。</p><p>　　通過這次實習發(fā)

34、現(xiàn)，只有理論水平提高，才能夠將課本知識與實踐相整合，理論知識服務于教學實踐，以增強自己的動手能力。通過這次設計，我們知道了理論和實際的距離，也知道了理論和實際想結合的重要性。</p><p>　　我們的學習不但要立足于書本，以解決理論和實際教學中的實際問題為目的，還要以實踐相結合，理論問題即實踐課題，解決問題即課程研究，學生自己就是一個專家，通過自己的手來解決問題比用腦子解決問題更加深刻。學習就應該采取理論與實踐

35、結合的方式，理論的問題，也就是實踐性的課題。這種做法既有助于完成理論知識的鞏固，又有助于帶動實踐，解決實際問題，加強我們的動手能力和解決問題的能力。</p><p><b>　　8 參考文獻</b></p><p>　　[1] 虛擬儀器實驗指導書，彭倩編.西安科技大學出版社.</p><p>　　[2] 楊樂平，李海濤，趙勇等.LabVIEW高

36、級程序設計.北京：清華大學出版社，2003.</p><p>　　[3] 王磊，陶梅.精通LabVIEW8.0.北京：電子工業(yè)出版社，2007.</p><p><b>　　9 附錄</b></p><p><b>　　圖1 下位機原理圖</b></p><p><b>　　程序清單<

37、;/b></p><p>　　#include<reg51.h> </p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　#define uint unsigned int </p><p>　　uchar code LED1[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xe

38、f,0xdf,0xbf,0x7f};//定義流水燈點亮順序</p><p>　　uchar code LED2[]={0xfc,0xf9,0xf3,0xe7,0xcf,0x9f,0x3f,0x7e}; </p><p>　　uchar code LED3[]={0xf8,0xf1,0xe3,0xc7,0x8f,0x1f,0x3e,0x7c}; </p><p>

39、　　uchar code LED4[]={0xe7,0xc3,0x81,0x00,0x00,0x81,0xc7,0xe7}; </p><p>　　uchar code LED5[]={0xfb,0xfe,0xfd,0xef,0xfe,0xfd,0xfe,0x7f}; </p><p>　　uchar code LED6[]={0xfe,0xff,0xff,0xc0,0xff,0x80,0

40、xff,0xfe,0xff,0x00}; </p><p>　　void delay(uint x) //延遲函數 </p><p>　　{ uchar i;</p><p>　　while(x--)</p><p>　　for(i=0;i<120;i++);</p><p>&l

41、t;b>　　} </b></p><p>　　void Port(char c) //定義單片機向串口輸出數據子函數 </p><p>　　{ SBUF=c;</p><p>　　while(TI==0);</p><p><b>　　TI=0;</b></p>

42、<p><b>　　}</b></p><p>　　void main(void)</p><p>　　{ SCON=0x50; //設置串口工作于方式1</p><p>　　TMOD=0x20; //設置定時器工作于方式2</p><p&g

43、t;　　PCON=0x00; //設置SMOD</p><p>　　TH1=0xfd; //設置波特率</p><p>　　TL1=0xfd; </p><p>　　TI=0; //允許向串口發(fā)送數據</p><p>　

44、　TR1=1; //啟動TI</p><p><b>　　while(1)</b></p><p>　　{ uchar i;</p><p>　　for(i=0;i<8;i++) //正向點亮流水燈并將流水燈狀態(tài)發(fā)送至串口</p><p>

45、;　　{ P1=LED1[i];</p><p>　　Port(LED1[i]);</p><p>　　delay(300);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=7;i>0;i--) //反向點亮流水燈并將流水燈狀態(tài)發(fā)送至口</p>&

46、lt;p>　　{ P1=LED1[i];</p><p>　　Port(LED1[i]);</p><p>　　delay(300);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=0;i<8;i++) </p><p>　　{ P1=LED

47、2[i];</p><p>　　Port(LED2[i]);</p><p>　　delay(300);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=7;i>0;i--) </p><p>　　{ P1=LED2[i];</p>

48、<p>　　Port(LED2[i]);</p><p>　　delay(300);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=0;i<8;i++) </p><p>　　{ P1=LED3[i];</p><p>　　Port(LED

49、3[i]);</p><p>　　delay(300);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=0;i<8;i++) </p><p>　　{ P1=LED4[i];</p><p>　　Port(LED4[i]);</p>

50、<p>　　delay(500);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=0;i<8;i++) //顯示日期20140107</p><p>　　{ P1=LED5[i];</p><p>　　Port(LED5[i]);</p>&

51、lt;p>　　delay(1000);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=0;i<10;i++) //顯示學號1006070108</p><p>　　{ P1=LED6[i];</p><p>　　Port(LED6[i]);</p&g