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        虛擬示波器的設(shè)計

        2009-06-05 03:59:50林清馨
        新媒體研究 2009年9期

        林清馨

        [摘要]數(shù)據(jù)采集是信息科學(xué)的一個重要分支,廣泛的應(yīng)用在虛擬儀器、智能儀器、信號處理等領(lǐng)域。計算機的技術(shù)發(fā)展和在測試儀器領(lǐng)域中的應(yīng)用帶來了虛擬器件的概念,設(shè)計基于RS232通信的數(shù)據(jù)采集器是虛擬儀器的基礎(chǔ)硬件設(shè)備。充分的發(fā)揮RS232總線的優(yōu)勢,必能形成性價比更好的數(shù)據(jù)采集器,使之成為虛擬測試儀器的堅實硬件基礎(chǔ)。

        [關(guān)鍵詞]虛擬儀器 RS232總線 ADC0804 LabVIEW

        中圖分類號:TN98文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0510030-01

        一、虛擬儀器的概念

        由于傳統(tǒng)儀器這些功能單元基本上是由硬件或固化的軟件形式存在,因此只能由生產(chǎn)廠家來定義、設(shè)計和制造。從理論上而言,在通用計算機平臺上增加必要的信號采集與控制硬件,就已經(jīng)具備了構(gòu)成測試儀器的基本條件,關(guān)鍵是根據(jù)儀器的功能要求設(shè)計開發(fā)包括數(shù)據(jù)采集、控制、分析、處理、顯示,并且支持靈活的人機交互操作的系統(tǒng)軟件。

        二、虛擬儀器的特點

        1.富和增加了傳統(tǒng)儀器的功能。2.出“軟件即儀器”的新概念。3.器由用戶定義。4.放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。5.于構(gòu)成復(fù)雜的測試系統(tǒng),經(jīng)濟性好。

        三、擬示波器的三個方向發(fā)展

        1.DAQ轉(zhuǎn)向外掛式,PC-DAQ式虛擬儀器是現(xiàn)在比較流行的虛擬儀器系統(tǒng)。2.數(shù)據(jù)傳輸總線系統(tǒng)。3.現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。

        四、設(shè)計過程

        (一)硬件部分

        1.體方案設(shè)計。本系統(tǒng)由輸入信號接口及調(diào)理模塊、主控制器、高速A/D轉(zhuǎn)換、觸發(fā)信號產(chǎn)生、RS232接口和PC機組成。輸入信號接口及調(diào)理模塊就是對前級的信號通過調(diào)理電路進行濾波、放大或衰減等操作,將信號幅度控制在合適的范圍內(nèi),以便后級的數(shù)據(jù)采樣;接下來把信號送到高速A/D轉(zhuǎn)換器中,對其進行模數(shù)轉(zhuǎn)換,再將采集來的信息傳到主控器中,最后通過主控器的編程命令將其通過RS232總線送到PC機上顯示。

        2.號調(diào)理電路。信號調(diào)理電路就是要把被測量的信號線性調(diào)整到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的可輸入范圍。信號調(diào)理電路的電路如圖1.3所示。

        3.S232輸入輸出模塊。RS232是雙向傳輸,可將波形編緝后經(jīng)計算機向系統(tǒng)中輸入波形,也可將系統(tǒng)產(chǎn)生的波形傳送給具有RS232接口的外設(shè)輸入波形數(shù)據(jù),供單片機使用,也可連接打印機等外設(shè),對系統(tǒng)所產(chǎn)生的波形進行打印。

        (二)下位機軟件設(shè)計

        1.PC機部分。PC機采用LABVIEW編程。

        2.下位機部分。在通信過程中,單片機一直處于接收狀態(tài),隨時準(zhǔn)備接收PC機發(fā)來的命令包。當(dāng)單片機接收完一命令包后,按照通信協(xié)議規(guī)定去執(zhí)行相應(yīng)操作。當(dāng)操作成功,返回表示“命令已成功執(zhí)行”的回應(yīng);否則,返回“命令執(zhí)行時失敗”的回應(yīng)信息。當(dāng)單片機在接收到一幀錯誤的命令包后,會返回“接收出錯”的回應(yīng)信息。

        (三)波形的顯示及處理

        首先使用硬件設(shè)備采集板(DAQ)將數(shù)據(jù)采集到,接著使用RS232與PC機進行通信,通過它們之間通信協(xié)議的約束,數(shù)據(jù)流就傳到了LABVIEW的RS232通道中,再使用LABVIEW中的模入模塊對數(shù)據(jù)流進行采集,這樣數(shù)據(jù)流就被采集到PC機上。接下來應(yīng)用LABVIEW其它功能程序就可以對數(shù)據(jù)進行顯示和處理了。

        (四)產(chǎn)品的制作、安裝與調(diào)試

        1.電路圖的繪制。過程主要是:先完成PCB圖的布線繪制,認真檢查正確無誤以后就開始制作電路板.其過程包括打印、轉(zhuǎn)印、腐蝕和鉆孔四個主要制作工序。

        2.系統(tǒng)調(diào)試及分析。首先,對電源部分進行調(diào)試;其次,測調(diào)理電路的輸出電壓;再次,進行了WR/引腳信號的測量;最后,中央控制單元電路及程序的調(diào)試。在程序的調(diào)試過程中,我多次更改程序,以達到不斷的完善功能,在每個管腳都成功的輸出正確信號后,剩下的就是整機功能的測試。

        五、結(jié)語

        本課題是基于PC機的虛擬示波器器設(shè)計,采用RS232接口技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,它包含硬件和軟件兩部分設(shè)計,不僅具有了價格低廉、界面美觀等特點,而且具有傳統(tǒng)示波器中比較高端的存儲、回顯以及數(shù)字濾波等功能,更可以根據(jù)需要隨時靈活修改程序,增加功能以滿足更個性化的要求。

        參考文獻:

        [1]康華光、陳大欽,電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[M].第四版,高等教育出版社,1998:75-79.

        [2]沈蘭蓀,高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原理與應(yīng)用[M].人們郵電出版社,1995:23-24.

        [3]林占江、林放等,電子測量儀器原理與使用[M].電子工業(yè)出版社,2006.4.

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