簡易2通道虛擬示波器上位機軟件設(shè)計本科畢業(yè)設(shè)計_說明

1、 . . . 本科畢業(yè)設(shè)計（2009屆）題目簡易2通道虛擬示波器上位機軟件設(shè)計31 / 36摘要虛擬儀器技術(shù)是最近二十年發(fā)展的一項新技術(shù)，其核心思想是“軟件就是儀器”。虛擬儀器利用PC強大的數(shù)據(jù)處理能力，由用戶根據(jù)軟件定義的界面來操作計算機，完成對被測信號的采集、分析、處理、判斷與顯示等一系列功能，從而實現(xiàn)儀器的功能。 示波器是在科學(xué)研究和高等院校中應(yīng)用廣泛的一種通用儀器。目前研制一種能夠滿足高等院?？蒲泻徒虒W(xué)要求的示波器是非常必要的。虛擬示波器是虛擬儀器技術(shù)的一種具體應(yīng)用。該虛擬儀器基于計算機平臺，將虛擬儀器硬件和軟件緊密結(jié)合，實現(xiàn)比傳統(tǒng)儀器更強大的功能。本文介紹了示波器和虛擬儀器的原理與發(fā)

2、展。在此基礎(chǔ)上，提出了基于LabVIEW的虛擬示波器設(shè)計方案。本文介紹了虛擬示波器各模塊功能，并給出了具體的設(shè)計方法和測試結(jié)果。關(guān)鍵詞：LabVIEW 虛擬示波器 RS-232CABSTRACTThe virtual instrument technology is a new technology which developed in recent twenty years .The core idea of virtual instruments is "The software is the instrument". The virtual instrument ut

3、ilizes the PC's strong data processing ability, operates the computer according to the interface that the software defined, completes a series of function of the signal collecting, analyzing, processing, judging and display, and realizes the function of the instrument.Oscilloscope is a kind of g

4、eneral instrument extensively used in science research and Universities. It is very necessary to develop a kind of oscilloscope to meet the requirement of scientific research and teaching in universities. The virtual oscilloscope is a kind of application of VI technology. This VI is based on compute

5、r. It combines the virtual instrument's hardware with software close to realize the stronger function than traditional instrument.This thesis introduced the principle and the development of the oscilloscope and virtual instrument. On this basis, this thesis puts forward the design of the virtual

6、 oscilloscope scheme based on LabVIEW. This thesis presents a virtual oscilloscope for the function of the module, and gives a specific design methods and text results.Key words：LabVIEW virtual oscilloscope RS-232C目錄1 引言12 虛擬儀器的概述22.1 虛擬儀器概念22.2 虛擬儀器的系統(tǒng)構(gòu)成22.2.1 虛擬儀器系統(tǒng)的硬件構(gòu)成42.2.2 虛擬儀器系統(tǒng)的軟件構(gòu)成52.3 虛擬儀器

7、的發(fā)展過程62.4 虛擬儀器的特點和優(yōu)勢62.5 虛擬儀器的發(fā)展趨勢73 虛擬示波器原理83.1 示波器的基本原理83.1.1 示波器波形顯示原理83.2 數(shù)字示波器的基本原理93.2.1 數(shù)字示波器基本原理93.2.2 數(shù)字示波器基本方框圖93.3 虛擬示波器的工作原理104 虛擬儀器開發(fā)軟件LabVIEW124.1 LabVIEW簡介124.2 LabVIEW主要窗口124.3 LabVIEW優(yōu)點155 串口通信協(xié)議165.1 串行系統(tǒng)165.2 串口硬件結(jié)構(gòu)165.3 串口通信方法185.4 串口通信接線方法195.5 異步串口通信參數(shù)196 軟件設(shè)計226.1 LabVIEW串口VI簡

8、介226.2 程序的流程圖236.4 程序的程序框圖設(shè)計246.5 前面板設(shè)計267 程序波形顯示和保存288 總結(jié)和展望309 結(jié)束語31致32參考文獻331 引 言虛擬儀器是基于計算機的儀器，或者說虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應(yīng)用。計算機和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。粗略地說這種結(jié)合有兩種方式，一種是將計算機裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計算機功能的日益強大以與其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。另一種方式是將儀器裝入計算機。以通用的計算機硬件與操作系統(tǒng)為依

9、托，實現(xiàn)各種儀器功能。虛擬儀器主要是指這種方式而本課題是采用LabVIEW語言來實現(xiàn)的。LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器（NI）公司研制開發(fā)的，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計算機語言的顯著區(qū)別是：其他計算機語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。由于本設(shè)計是采用LabVIEW語言來進行虛擬示波器的設(shè)計，所以首先要學(xué)習(xí)LabVIEW語言編程，還要對虛擬示波器的設(shè)計原理進行研究。本文第二章介紹了虛擬儀器的概念；第三章介紹了虛擬示波器的基本概念；第四章介紹本設(shè)計的編程語言以與軟件平臺；第五

10、章介紹了串口通信協(xié)議；第六章介紹了軟件設(shè)計；第七章介紹了程序波形顯示和保存文件。2 虛擬儀器的概述2.1 虛擬儀器概念虛擬儀器是指通過應(yīng)用程序?qū)⒂嬎銠C、軟件的功能模塊和儀器硬件結(jié)合起來，用戶可以通過友好的圖形界面（通常叫做虛擬前面板，簡稱前面板）來操作這臺計算機就像在操作自己定義、自己設(shè)計的一臺個人儀器一樣，從而完成對被測信號的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)字存儲等。虛擬儀器以透明的方式，通過軟件對數(shù)據(jù)的分析處理、表達以與圖形化用戶接口，把計算機資源（如微處理器、顯示器等）和儀器硬件（如A/D、D/A、數(shù)字I/O、定時器、信號調(diào)理等）的測試能力和控制能力結(jié)合起來。虛擬一起突破了傳統(tǒng)儀器以硬件為主體

11、的模式，實際上使用者是在操作具有測試軟件的電子計算機進行測量，猶如操作一臺虛設(shè)的電子儀器。虛擬儀器技術(shù)的實質(zhì)是充分利用最新的計算機技術(shù)來實現(xiàn)和擴展傳統(tǒng)儀器的功能。軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵，當基本硬件確定以后，就可以通過不同的軟件實現(xiàn)不同的功能。用戶可以根據(jù)自己的需要，設(shè)計自己的儀器系統(tǒng)，滿足多種多樣的應(yīng)用要求。利用計算機豐富的軟、硬件資源，可以大大突破傳統(tǒng)儀器的數(shù)據(jù)的分析、處理、表達、傳遞、存儲等方面的限制，達到傳統(tǒng)儀器無法比擬的效果。它不僅可以用于電子測量、測試、分析、計量等領(lǐng)域，而且還可以用于進行設(shè)備的監(jiān)控以與工業(yè)過程自動化。虛擬儀器還可以廣泛用于電力工程、物礦勘探、醫(yī)療、振動分析、聲學(xué)分析、

12、故障診斷與教學(xué)科研等多個方面。常見虛擬儀器方案如圖2-1所示。圖2-1常見虛擬儀器方案2.2 虛擬儀器的系統(tǒng)構(gòu)成虛擬儀器由硬件設(shè)備與接口、設(shè)備驅(qū)動軟件和虛擬儀器面板組成。其中，硬件設(shè)備與接口可以是各種以PC為基礎(chǔ)的置功能插卡、通用接口總線接口卡、串行口、VXI總線儀器接口等設(shè)備，或者是其它各種可程控的外置測試設(shè)備，設(shè)備驅(qū)動軟件是直接控制各種硬件接口的驅(qū)動程序，虛擬儀器通過底層設(shè)備驅(qū)動軟件與真實的儀器系統(tǒng)進行通訊，并以虛擬儀器面板的形式在計算機屏幕上顯示與真實儀器面板操作元素相對應(yīng)的各種控件。用戶用鼠標操作虛擬儀器的面板就如同操作真實儀器一樣真實與方便。目前，虛擬儀器的構(gòu)成方式有以下幾種：1.

13、PC-DAQ插卡式的VI這種方式用數(shù)據(jù)采集卡配以計算機平臺和虛擬儀器軟件，便可構(gòu)成各種數(shù)據(jù)采集和虛擬儀器系統(tǒng)。它充分利用了計算機的總線、機箱、電源以與軟件的便利，其關(guān)鍵在于A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)。這種方式受PC機機箱、總線限制，存在電源功率不足，機箱噪聲電平較高、無屏障，插槽數(shù)目不多、尺寸較小等缺點。隨著基于PC的工業(yè)控制計算機技術(shù)的發(fā)展，PC-DAQ方式存在的缺點已經(jīng)和正在被克服。因個人計算機數(shù)目非常龐大，插卡式儀器價格便宜，因此其用途廣泛，特別適用于工業(yè)測控現(xiàn)場、各種實驗室和教學(xué)部門使用。2. 并行口式的VI最新發(fā)展的可連接到計算機并行口的測試裝置，其硬件集成在一個采集盒里或探頭上，軟件裝在計算機

14、上，可以完成各種VI功能。它的最大好處是可以與筆記本計算機相連，方便野外作業(yè)，又可與臺式PC相連，實現(xiàn)臺式和便攜式兩用，非常方便。3. GPIB總線方式的VIGPIB（General Purpose Interface Bus）技術(shù)是IEEE488標準的VI早期的發(fā)展階段。它的出現(xiàn)使電子測量由獨立的單臺的手工操作向大規(guī)模自動測試系統(tǒng)發(fā)展。典型的GPIB系統(tǒng)由一臺PC機，一塊GPIB接口卡和若干臺GPIB儀器通過GPIB電纜連接而成。在標準情況下，一塊GPIB接口卡可帶多達14臺的儀器，電纜長度可達20m。GPIB技術(shù)可以用計算機實現(xiàn)對儀器的操作和控制，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工操作方式，很方便的把多臺機器

15、組合起來，形成大的自動測試系統(tǒng)。GPIB測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令簡單，造價較低，主要市場在臺式儀器市場。適用于精確度要求高，但對計算機速率要求和總線控制實時性要求不高的場合應(yīng)用。4. VXI總線方式的VI VXI總線是Vmebus extension for Instrumentation的縮寫，是高速計算機總線VME在VI領(lǐng)域的擴展，有穩(wěn)定的電源，強有力的冷卻能力和嚴格的RFI/EMI屏蔽。由于它的標準開放，且具有結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強、定時和同步精確、模塊可重復(fù)利用、眾多儀器廠家支持的優(yōu)點，得到廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過多年的發(fā)展，VXI系統(tǒng)的組建和使用越來越方便，有其他儀器無法比擬的優(yōu)勢，適用于組建

16、大、中規(guī)模自動測量系統(tǒng)以與對速度、精度要求高的場合，但VXI系統(tǒng)要求有專用的機箱、零槽管理器與嵌入式控制器，造價比較高。5. PXI總線形式的VIPXI總線是PCI extension for Instrumentation 的縮寫，是PCI在VI領(lǐng)域的擴展。這種新型模塊化儀器系統(tǒng)是在PCI總線核技術(shù)上增加了成熟的技術(shù)規(guī)和要求形成的，具有多板同步觸發(fā)、精確定時的星形觸發(fā)、相鄰模塊間高速通訊的局部總線以與高度的可擴展性等優(yōu)點，適用于大型高精度集成系統(tǒng)。6. 網(wǎng)絡(luò)接口方式的VI盡管Internet 技術(shù)最初并沒有考慮如何將嵌入式智能儀器設(shè)備連接在一起，不過NI等公司已經(jīng)開發(fā)了通過Web瀏覽器觀測這

17、些嵌入式儀器設(shè)備的產(chǎn)品，使人們可以通過Internet 操作儀器設(shè)備。根據(jù)虛擬儀器的特性，我們能夠方便的將虛擬儀器組成計算機網(wǎng)絡(luò)。利用計算機網(wǎng)絡(luò)將分散在不同地理位置不同功能的設(shè)備聯(lián)系在一起，使昂貴的硬件設(shè)備、軟件在網(wǎng)絡(luò)上得以共享，減少了設(shè)備重復(fù)投資?，F(xiàn)在，有關(guān)MCN（Measurement and Control Networks ）方面的標準正在積極進行，并取得一定的進展。由此可見，網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器將具有廣泛的應(yīng)用前景。7. USB接口方式的VIUniversal Serial Bus（USB）因為其在PC機上的廣泛使用、即插即用的易用性和USB2.0高達480Mbits/s的傳輸速率，逐漸的

18、成為儀器控制的主流總線技術(shù)?，F(xiàn)在計算機上的USB接口越來越多，也使得工程師可以很方便的將基于USB的測量儀器連接到整個系統(tǒng)中。但是USB在儀器控制方面上亦有一些缺點。比如說USB的排線沒有工業(yè)標準的規(guī)格，在惡劣的環(huán)境下，可能造成數(shù)據(jù)的丟失，此外，USB對排線的距離也有一定的限制。無論哪種VI系統(tǒng)，都是將儀器硬件搭載到筆記本電腦，臺式微機和工作站等各種計算機平臺加上應(yīng)用軟件而構(gòu)成的。2.2.1 虛擬儀器系統(tǒng)的硬件構(gòu)成被測信號信號調(diào)制數(shù)據(jù)采集卡串行接口儀器/PLCVXI模塊現(xiàn)場總線設(shè)備其他計算機硬件GPIB接口儀器GPIB接口卡LabVIEWLabWindows其他軟件開發(fā)平臺圖2-2虛擬儀器硬件

19、構(gòu)成框圖虛擬儀器的硬件系統(tǒng)一般分為計算機硬件平臺和測控功能硬件，如圖2-2所示。計算機硬件平臺可以是各種類型的計算機，如臺式計算機、便攜式計算機、工作站、嵌入式計算機等。它管理著虛擬儀器的軟件資源，是虛擬儀器的硬件基礎(chǔ)。因此，計算機技術(shù)在顯示、存儲能力、處理器性能、網(wǎng)絡(luò)、總線標準等方面的發(fā)展，導(dǎo)致了虛擬儀器系統(tǒng)的快速發(fā)展。按照測控功能硬件的不同，VI可分為DAQ、GPIB、VXI、PXI和串口總線五種標準體系結(jié)構(gòu)，它們主要完成被測輸入信號的采集、放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換。2.2.2 虛擬儀器系統(tǒng)的軟件構(gòu)成測試軟件是虛擬儀器的主心骨。NI公司在提出虛擬儀器概念并推出第一批實用成果時，就用軟件就是儀器來表

20、達虛擬儀器的特征，強調(diào)軟件在虛擬儀器中的重要位置。NI公司從一開始就推出豐富而又簡潔的虛擬儀器開發(fā)軟件。使用者可以根據(jù)不同的測試任務(wù)，在虛擬儀器開發(fā)軟件的提示下編制不同的測試軟件，來實現(xiàn)當代科學(xué)技術(shù)復(fù)雜的測試任務(wù)。在虛擬儀器系統(tǒng)中用靈活強大的計算機軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的某些硬件，特別是系統(tǒng)中應(yīng)用計算機直接參與測試信號的產(chǎn)生和測量特性的分析，使儀器中的一些硬件甚至整個儀器從系統(tǒng)中消失，而由計算機的軟硬件資源來完成它們的功能。虛擬儀器測試系統(tǒng)的軟件主要分為以下四部分：儀器面板控制軟件，數(shù)據(jù)分析處理軟件，儀器驅(qū)動軟件，通用I/O接口軟件。1. 儀器面板控制軟件 儀器面板控制軟件即測試管理層，是用戶與儀器

21、之間交流信息的紐帶。利用計算機強大的圖形化編程環(huán)境，使用可視化的技術(shù)，從控制模塊上選擇你所需要的對象，放在虛擬儀器的前面板上。2. 數(shù)據(jù)分析處理軟件 利用計算機強大的計算能力和虛擬儀器開發(fā)軟件功能強大的函數(shù)庫可以極大提高虛擬儀器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析處理能力，節(jié)省開發(fā)時間。 3. 儀器驅(qū)動軟件 虛擬儀器驅(qū)動程序是處理與特定儀器進行控制通信的一種軟件。儀器驅(qū)動器與通信接口與使用開發(fā)環(huán)境相聯(lián)系，它提供一種高級的、抽象的儀器映像，它還能提供特定的使用開發(fā)環(huán)境信息。儀器驅(qū)動器是虛擬儀器的核心，是用戶完成對儀器硬件控制的紐帶和橋梁。虛擬儀器驅(qū)動程序的核心是驅(qū)動程序函數(shù)/VI集，函數(shù)/VI是指組成驅(qū)動的模塊化子程

22、序。驅(qū)動程序一般分為兩層，底層是儀器的基本操作，如初始化儀器配置儀器輸入?yún)?shù)、收發(fā)數(shù)據(jù)、查看儀器狀態(tài)等。高層是應(yīng)用函數(shù)/VI層，它根據(jù)具體測量要求調(diào)用底層的函數(shù)/VI。 4. 通用I/O接口軟件 在虛擬儀器系統(tǒng)中，I/O接口軟件作為虛擬儀器系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)中承上啟下的一層，其模塊化與標準化越來越重要。VXI總線即插即用聯(lián)盟，為其制定了標準，提出了自底向上的I/O接口軟件模型即VISA。作為通用I/O標準，VISA具有與儀器硬件接口無關(guān)性的特點， 即這種軟件結(jié)構(gòu)是面向器件功能而不是面向接口總線的。應(yīng)用工程師為帶GPIB接口儀器所寫的軟件，也可以于VXI系統(tǒng)或具有RS232接口的設(shè)備上，這樣不但大大縮

23、短了應(yīng)用程序的開發(fā)周期，而且徹底改變了測試軟件開發(fā)的方式和手段。2.3 虛擬儀器的發(fā)展過程1、GPIBVSIPXI總線方式（適合大型高精度集成系統(tǒng)）GPIB 于1978年問世，VXI于1987年問世，PXI于1997年問世。2、PC插卡并口式串口USB方式（適合于普與型的廉價系統(tǒng)，有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景）PC插卡式于80年代初問世，并行口方式于1995年問世，串口USB方式于1999年問世。綜上所述，虛擬儀器的發(fā)展取決于三個重要因素。計算機是載體,軟件是核心高質(zhì)量的A/D采集卡與調(diào)理放大器是關(guān)鍵。2.4 虛擬儀器的特點和優(yōu)勢一臺性能優(yōu)良的虛擬儀器不僅可以實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的大部分功能，而且在許多方面有

24、傳統(tǒng)儀器無法比擬的優(yōu)點，如使用靈活方便、功能豐富、價格低廉、可一機多用、可重復(fù)開發(fā)等。與傳統(tǒng)儀器相比虛擬儀器主要有以下幾個優(yōu)點：（1）融合了計算機強大的硬件資源，突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲等方面的限制，大大增強了傳統(tǒng)儀器的功能。而且高性能處理器、高分辨率顯示器、大容量硬盤等已成為虛擬儀器的標準配置。（2）利用計算機豐富的軟件資源，一方面，實現(xiàn)了部分儀器硬件的軟件話，節(jié)省了物質(zhì)資源，增加了系統(tǒng)的靈活性；一方面，通過軟件技術(shù)和相應(yīng)的數(shù)值算法、實時、直接的對測量數(shù)據(jù)進行各種分析和處理；另一方面，通過圖形用戶界面（Graph User Interface）技術(shù)，真正做到界面友好，人機交互。（

25、3）基于計算機總線和模塊化儀器總線，使儀器的硬件實現(xiàn)了模塊化、系列化，大大縮小了系統(tǒng)的尺寸，可方便的構(gòu)建模塊化儀器（Instrument on a Card）。（4）基于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和接口技術(shù)，使VI系統(tǒng)具有方便、靈活的互聯(lián)能力，廣泛支持諸如CAN，F(xiàn)ield Bus，PROFIBUS等各種工業(yè)總線標準。因此，利用VI技術(shù)可方便的構(gòu)建自動測試系統(tǒng)（ATS，Automatic Test System），實現(xiàn)測量、控制過程的網(wǎng)絡(luò)化。（5）基于計算機的開放式標準體系結(jié)構(gòu)。虛擬儀器的硬、軟件都具有開放性、模塊化、可重復(fù)使用與互換性等特點。因此，用戶可以根據(jù)自己的需要選擇不同廠家的產(chǎn)品，使儀器系統(tǒng)的開

26、發(fā)更為靈活、效率更高，縮短了系統(tǒng)組建和維修的時間。表2-1是虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較。表2-1 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器傳統(tǒng)儀器開放、靈活，可與計算機技術(shù)保持同步發(fā)展封閉性、儀器間相互配合較差關(guān)鍵是軟件，系統(tǒng)性能升級方便，通過網(wǎng)絡(luò)下載升級程序即可。關(guān)鍵是硬件，升級成本較高，且升級必須上門服務(wù)。價格低廉，儀器間資源可重復(fù)利用率高價格昂貴，儀器間一般無法相互利用用戶可定義儀器功能只有廠家能定義儀器功能可以與網(wǎng)絡(luò)與周邊設(shè)備方便互連與其他設(shè)備儀器的連接十分有限軟件使得開發(fā)和維護費用降至最低開發(fā)和維護開銷高技術(shù)更新周期短（1-2年）技術(shù)更新周期長（5-10年）數(shù)據(jù)可編輯、存儲、打印數(shù)據(jù)無法編輯2

27、.5 虛擬儀器的發(fā)展趨勢虛擬儀器正在繼續(xù)迅速發(fā)展。它可以取代測量技術(shù)在傳統(tǒng)領(lǐng)域的各類儀器。虛擬儀器在組成和改變儀器的功能和技術(shù)性能方面具有靈活性和經(jīng)濟性，因而特別適應(yīng)于當代科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展和科學(xué)研究不斷深化所提出的更高跟新的測量課題和測量需要。“沒有測量就沒有鑒別，科學(xué)技術(shù)就不能前進?！碧摂M儀器將會在科學(xué)技術(shù)的各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。圖形化編程平臺的進一步發(fā)展和完善是虛擬儀器發(fā)展的一個重要方向。如何使用戶進行少量的學(xué)習(xí)甚至不需要學(xué)習(xí)就可使用功能強大的虛擬儀器，如何使用構(gòu)成簡單的虛擬儀器系統(tǒng)并完成復(fù)雜的測試容，如何幫助用戶對測試結(jié)果進行分析和判斷等容，是虛擬儀器技術(shù)努力的方向。我國還基本處于傳統(tǒng)

28、儀器與計算機化儀器互相分離的狀態(tài)，世界各大相關(guān)的產(chǎn)品商家都在向中國這個巨大的市場進軍。結(jié)合我國的實際情況，我們必須走引進與自行開發(fā)相結(jié)合的道路。一方面，大力引進國外虛擬儀器方面的生產(chǎn)技術(shù)；另一方面，發(fā)展基于計算機的插卡式硬件模塊為主的測控技術(shù)，發(fā)展圖形化平臺的軟件產(chǎn)品，充分利用我們現(xiàn)有的計算機與測控技術(shù)硬件，縮短與國際先進水平的差距。VXI總線將成為未來虛擬儀器的理想硬件平臺，這是由VXI總線的性能決定的；另一方面，基于PCI-DAQ的虛擬儀器系統(tǒng)由于性價比高、靈活性好而受到大多數(shù)用戶的青睞，將得到高速的發(fā)展。隨著計算機硬件、軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，虛擬儀器將向高性能、多功能、集成化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)

29、展。3 虛擬示波器原理3.1 示波器的基本原理示波器是利用電子射線的偏轉(zhuǎn)，來顯示電信號瞬時值圖象（常成為時間波形）的一種儀器。它能快速的把肉眼不能直接看見的電信號的時變規(guī)律，以可見的形式，形象的顯示出來。目前，示波器在信號測試、信號比較、邏輯分析等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。3.1.1 示波器波形顯示原理在示波器的熒光屏上，顯示電壓波形的原理如下：被測電壓是時間的函數(shù)，在直角坐標系統(tǒng)中，可以用的曲線表示。示波器的兩副偏轉(zhuǎn)板使電子束在兩個互相垂直的方向偏轉(zhuǎn)，這兩個方向可以看成是坐標軸。因此，要在管子的熒光屏上顯示被測電壓的波形，就必須使射線沿水平方向的偏轉(zhuǎn)同時間成正比，而在垂直方向同被測電壓成正比（每

30、一瞬間）。所以，鋸齒波電壓加到水平偏轉(zhuǎn)板上，它迫使射線以恒定的速度從左向右沿水平方向偏轉(zhuǎn)。并且很快的返回到起始位置。射線沿水平軸經(jīng)過的距離跟時間成正比。被測電壓加到垂直偏轉(zhuǎn)板上，因而，每一瞬間射線的位置單值的對應(yīng)于這一瞬間被測信號的值。在鋸齒波電壓作用期間，射線就繪出了被測信號的曲線，示波器波形顯示原理如圖3-1所示。圖3-1 示波器波形顯示原理以上圖形是鋸齒波的重復(fù)周期等于輸入信號周期整數(shù)倍的情況（一倍），熒光屏上顯示出的信號圖形是穩(wěn)定不動的。如果不是整數(shù)倍，則每次出現(xiàn)的信號波形就不會重合，圖形將不斷移動，不利于觀測。為了保證鋸齒波的周期等于輸入信號的整數(shù)倍，示波器必須具有同步或觸發(fā)電路。3

31、.2 數(shù)字示波器的基本原理數(shù)字示波器用A/D變換器把模擬波形轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后存儲在半導(dǎo)體存儲器RAM中，需要時，將RAM中存儲容調(diào)出，通過相應(yīng)的D/A轉(zhuǎn)換器，再恢復(fù)成模擬量顯示在示波管屏幕上。在這種示波器中，信號處理功能和信號顯示功能是分開的。其性能，包括精度和速度，完成取決于進行信號處理的A/D、D/A變換器和半導(dǎo)體存儲器。3.2.1 數(shù)字示波器基本原理在數(shù)字示波器中，把輸入的被測模擬信號先送至A/D轉(zhuǎn)化器進行采樣，量化和編碼，成為數(shù)字“1”、“0”碼，存儲到RAM中，這個過程稱為存儲器的“寫過程”。然后，再將這些“1”、“0”碼從RAM中依次取出按順序排列起來，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換使其包絡(luò)重

32、現(xiàn)輸入模擬信號，這就是“讀過程”。在數(shù)字存儲示波器中，采用適時采樣方式，可觀測單次信號；采用順序采樣或者隨即采樣方式，可觀測重復(fù)信號。采樣頻率理論分析指出，為了正確的觀測信號波形，只有恰當?shù)倪x擇采樣頻率才能用所得的樣值脈沖序列恢復(fù)出原信號波形。采樣頻率過低會產(chǎn)生頻譜重疊效應(yīng)，造成波形失真，使示波器測量結(jié)果出現(xiàn)明顯誤差。采樣定律證明，對于一個最高頻率為的信號，當采樣頻率時，其采樣后所得到的脈沖序列將包括原信號的全部信息。稱為奈奎斯特頻率。當采樣頻率等于輸入信號頻率時，顯示波形的頻率信息還能保留，但是幅度信息將大量損失。通過計算可以得到，當一個周期中采樣點數(shù)N為4時，即采樣頻率時，失真波形的最大值

33、是波形幅度的0.707，故數(shù)字示波器的等效帶寬為。若采用正弦插顯示，等效帶寬可達。3.2.2 數(shù)字示波器基本方框圖數(shù)字存儲示波器的基本方框圖如圖3-2所示。圖3-2 數(shù)字存儲示波器的基本方框圖Y輸入信號經(jīng)衰減放大后送至A/D轉(zhuǎn)換器，按“t/div”開關(guān)設(shè)定的采樣頻率下進行變換，從而得到一串數(shù)據(jù)流，在控制邏輯電路的作用下寫入隨即存儲器RAM中。RAM的讀寫操作受R/W控制，當RAM的讀寫控制R/W=0時，RAM進行寫操作；當R/W=1時，RAM進行讀操作。RAM地址選擇器在RAM進行寫操作時，將寫地址輸出選做RAM地址；讀操作時，則將讀地址輸出選做RAM地址?？刂七壿嬰娐芬坏┙邮艿絹碜杂|發(fā)放大器

34、的觸發(fā)信號，就啟動一次數(shù)據(jù)寫入循環(huán)，產(chǎn)生寫功能信號送至RAM讀寫控制，同時使寫地址計數(shù)器計數(shù)。寫地址計數(shù)器將順序遞增的寫地址送至存儲器，確保每組數(shù)據(jù)寫入至相應(yīng)的存儲單元中去。不管數(shù)據(jù)用何種速度寫入存儲器，存儲器中存儲的各數(shù)據(jù)均不相關(guān)的以固定的速度不斷讀出，且顯示時不產(chǎn)生閃爍。讀出數(shù)據(jù)送至垂直D/A變換電路，用做示波器Y顯示。同時一個以讀出速率遞增的計數(shù)器計數(shù)，輸出送至水平D/A轉(zhuǎn)換器，用做示波器X顯示。晶體振蕩器產(chǎn)生高精度、高穩(wěn)定性的時鐘。該時鐘由分頻電路產(chǎn)生與面板上“t/div”開關(guān)設(shè)置相對應(yīng)的采樣時鐘，去控制A/D轉(zhuǎn)換器和存儲器寫入。時基分頻電路也產(chǎn)生該脈沖，供讀地址計數(shù)器和顯示地址計數(shù)器

35、，以產(chǎn)生穩(wěn)定階梯掃描電壓。3.3 虛擬示波器的工作原理模擬信號經(jīng)同軸電纜進入采集卡的輸入通道，經(jīng)過前置濾波電路、衰減電路、可變增益的放大電路，將信號處理成A/D轉(zhuǎn)換器可以處理的標準電平，經(jīng)過A/D采樣量化轉(zhuǎn)化成計算機可以處理的數(shù)字信號并緩存到卡上的存儲器。其支持軟件通過PC機的PCI總線接口控制模擬通道的阻抗匹配、放大器的增益選擇、啟動A/D轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換結(jié)束的識別，并將采集數(shù)據(jù)以DMA的方式傳輸?shù)接嬎銠C存，同時對數(shù)據(jù)信號進行分析處理、顯示、存儲與打印傳輸?shù)?。虛擬示波器是采用基于計算機的虛擬技術(shù)，用以模擬通用示波器的面板操作和處理功能，也就是使用個人計算機與接口電路來采集現(xiàn)場或?qū)嶒炇倚盘?，并通過圖

36、形用戶界面（GUI）來模仿示波器的操作面板，完成信號采集、調(diào)理、分析處理和顯示輸出等功能。我所設(shè)計的虛擬示波器，是在數(shù)據(jù)采集硬件的支持下，配備一定功能的軟件，完成波形的存儲、分析、顯示等功能。一般測試儀器由信號采集、信號處理和結(jié)果顯示三大部分組成，這三大部分均由硬件構(gòu)成。虛擬示波器也是由這三大部分組成，但是除了信號采集部分是由硬件實現(xiàn)之外，其它兩部分都是由軟件實現(xiàn)。我所設(shè)計的虛擬示波器總體上包括數(shù)據(jù)采集、波形顯示、參數(shù)測量、數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)回放等幾大模塊組成。 4 虛擬儀器開發(fā)軟件LabVIEW4.1 LabVIEW簡介LabVIEW是（實驗室虛擬儀器工作平臺）是一個程序開發(fā)環(huán)境。它類似于Vis

37、ual Basic，Visual C+。但是LabVIEW的特點在于：它使用圖形化編程語言G在流程圖中創(chuàng)建源程序，而沒有使用基于的文本語言來產(chǎn)生源程序代碼。LabVIEW是一個多線程、最佳化的圖形編譯器，它能在最大程度上優(yōu)化系統(tǒng)的性能。無論是使用基于計算機的插入式儀器設(shè)備，還是使用GPIB，VXI，Ethernet 接口或是串口的獨立儀器設(shè)備，LabVIEW置的驅(qū)動程序庫和具有工業(yè)標準的設(shè)備驅(qū)動軟件都可以對儀器系統(tǒng)進行全面的控制。LABVIEW的數(shù)據(jù)采集庫包含了許多有關(guān)采集和生成數(shù)據(jù)的函數(shù)，它們與NI的插卡式或遠程數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品協(xié)同工作。數(shù)據(jù)采集卡是進行高速直接控制以與低速控制的理想設(shè)備。它能夠

38、為集成式測量方案提供功能強大且完備的測量分析庫，這些軟件庫可以完成極限測試、頻率分析、濾波與信號生成等任務(wù)。LabVIEW具有許多特性，能使測量和自動化應(yīng)用方案完成適用于用戶企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營，能將應(yīng)用方案以網(wǎng)頁的形式發(fā)表，或在互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用程序間進行數(shù)據(jù)傳遞。LabVIEW擁有完整的Web服務(wù)器，可以隨時發(fā)布測量結(jié)果。LabVIEW專業(yè)版開發(fā)系統(tǒng)包括應(yīng)用程序生成器（Application Builder），可以創(chuàng)建并發(fā)布獨立的可執(zhí)行程序、共享庫或動態(tài)連接庫（DLL）。使用共享庫可以使開發(fā)的應(yīng)用程序代碼進行重新使用。DLL提供最大的靈活性，可以將LabVIEW與其他開發(fā)工具如VB，VC和NI的Mea

39、surement Studio結(jié)合起來。LabVIEW應(yīng)用程序生成器可以創(chuàng)建安裝程序，以便在Windows環(huán)境中執(zhí)行可運行程序。4.2 LabVIEW主要窗口所有的LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器（VI），它包括前面板（front panel）、流程圖（block diagram）以與圖標/連結(jié)器(icon/connector)三部分。前面板前面板是圖形用戶界面，也就是VI的虛擬儀器面板，如圖4-1所示。這一界面上有用戶輸入和顯示輸出兩類對象，具體表現(xiàn)有開關(guān)、旋鈕、圖形以與其他控制（control）和顯示對象（indicator）。圖1所示是一個隨機信號發(fā)生和顯示的簡單VI是它的前面板，上面

40、有一個顯示對象，以曲線的方式顯示了所產(chǎn)生的一系列隨機數(shù)。還有一個控制對象開關(guān)，可以啟動和停止工作。顯然，并非簡單地畫兩個控件就可以運行，在前面板后還有一個與之配套的流程圖。圖4-1隨機信號發(fā)生器的前面板流程圖流程圖提供VI的圖形化源程序。在流程圖中對VI編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能。流程圖中包括前面板上的控件的連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。圖4-2是與圖4-1對應(yīng)的流程圖。我們可以看到流程圖中包括了前面板上的開關(guān)和隨機數(shù)顯示器的連線端子，還有一個隨機數(shù)發(fā)生器的函數(shù)與程序的循環(huán)結(jié)構(gòu)。隨機數(shù)發(fā)生器通過連線將產(chǎn)生的隨機信號送到顯示控件

41、，為了使它持續(xù)工作下去，設(shè)置了一個While Loop循環(huán)，由開關(guān)控制這一循環(huán)的結(jié)束。圖4-2隨機信號發(fā)生器的流程圖如果將VI與標準儀器相比較，那么前面板上的東西就是儀器面板上的東西，而流程圖上的東西相當于儀器箱的東西。在許多情況下，使用VI可以仿真標準儀器，不僅在屏幕上出現(xiàn)一個惟妙惟肖的標準儀器面板，而且其功能也與標準儀器相差無幾。圖標/連接器VI具有層次化和結(jié)構(gòu)化的特征。一個VI可以作為子程序，這里稱為子VI（subVI），被其他VI調(diào)用。圖標與連接器在這里相當于圖形化的參數(shù)。LabVIEW 具有三個可移動的圖形化工具模板:工具模板( Tools Palette) 、控件模板(Contro

42、ls Palette) 和功能模板(Function Palette) 。工具模板提供了用于圖形操作的各種工具,比如定位、標注、斷點、連線、文字注釋等;控件模板提供了前面板編輯所需的圖像圖標、一些特殊的圖形功能模板則提供了一些基本的數(shù)學(xué)函數(shù)和其他功能函數(shù)。這三個模板是LabVIEW 編程的主要工具。工具模板（Tools Palette）圖4-3工具模板工具模版如圖4-3，該模板提供了各種用于創(chuàng)建、修改和調(diào)試VI程序的工具。如果該模板沒有出現(xiàn)，則可以在Windows菜單下選擇Show Tools Palette命令以顯示該模板。當從模板選擇了任一種工具后，鼠標箭頭就會變成該工具相應(yīng)的形狀。當從W

43、indows菜單下選擇了Show Help Window功能后，把工具模板選定的任一種工具光標放在流程圖程序的子程序（Sub VI）或圖標上，就會顯示相應(yīng)的幫助信息?？刂颇０澹–ontrol Palette）圖4-4控制模板控制模版如圖4-2，該模板用來給前面板設(shè)置各種所需的輸出顯示對象和輸入控制對象。每個圖標代表一類子模板。如果控制模板不顯示，可以用Windows菜單的Show Controls Palette功能打開它，也可以在前面板的空白處，點擊鼠標右鍵，以彈出控制模板。功能模板(Functions Palette)圖4-5功能模板功能模板是創(chuàng)建流程圖程序的工具，如圖4-5。該模板上的每

44、一個頂層圖標都表示一個子模板。若功能模板不出現(xiàn)，則可以用Windows菜單下的Show Functions Palette功能打開它，也可以在流程圖程序窗口的空白處點擊鼠標右鍵以彈出功能模板。4.3 LabVIEW優(yōu)點1. 提供了豐富的圖形控件，并采用圖形化的編程方法，徹底把工程師們從復(fù)雜枯澀的文本編程工作中解放出來。 2. 建的編譯器在用戶編寫程序的同時就在后臺自動完成了編譯。因此用戶在編寫程序的過程中如果有語法錯誤，它會被立即顯示出來。 3. 由于采用數(shù)據(jù)流模型，它實現(xiàn)了自動的多線程，從而能充分利用處理器尤其是多處理器的處理能力。 4. 通過DLL、CIN節(jié)點、ActiveX、.NET或M

45、ATLAB腳本節(jié)點技術(shù)，可以輕松實現(xiàn)LabVIEW與其他編程語言混和編程。 5. 通過應(yīng)用程序生成器可以輕松地發(fā)布EXE、動態(tài)庫或安裝包。 6. LabVIEW提供了大量的驅(qū)動與專用工具，幾乎能與任何接口的硬件輕松連接。 7. LabVIEW建了600多個分析函數(shù)，用于數(shù)據(jù)分析和信號處理。 8. NI同時提供了豐富的附加模塊，用于擴展LabVIEW在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用，例如實時模塊、PDA模塊、FPGA模塊、數(shù)據(jù)記錄與監(jiān)控（DSC）模塊、機器視覺模塊與觸摸屏模塊等。5 串口通信協(xié)議5.1 串行系統(tǒng)串口是計算機上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議。大多數(shù)計算機包含兩個基于RS232的串口。串口同時也是儀器

46、儀表設(shè)備通用的通信協(xié)議；很多GPIB兼容的設(shè)備也帶有RS-232口。同時，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠程采集設(shè)備的數(shù)據(jù)。串口通信的概念非常簡單，串口按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時用另一根線接收數(shù)據(jù)。它很簡單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離通信。比如IEEE488定義并行通行狀態(tài)時，規(guī)定設(shè)備線總常不得超過20米，并且任意兩個設(shè)備間的長度不得超過2米；而對于串口而言，長度可達1200米。典型地，串口用于ASCII碼字符的傳輸。通信使用3根線完成：（1）地線，（2）發(fā)送，（3）接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時在另

47、一根線上接收數(shù)據(jù)。其他線用于握手，但是不是必須的。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗。對于兩個進行通行的端口，這些參數(shù)必須匹配。串行設(shè)備最大的缺點是數(shù)據(jù)傳輸速度慢，如IBM PC機上的RS-232端口的最大的傳輸速率僅為僅為20kbps，不能完成數(shù)據(jù)流量很大的數(shù)據(jù)圖像采集等工作。因此串行系統(tǒng)主要面向中低檔用戶，應(yīng)用于便攜式系統(tǒng)中，適用于對傳輸率和實時性要求不高的設(shè)備。5.2 串口硬件結(jié)構(gòu)RS-232C標準（協(xié)議）的全稱是EIA-RS-232C標準，其中EIA(Electronic IndustryAssociation)代表美國電子工業(yè)協(xié)會，RS（Recommended s

48、tandard）代表推薦標準，232是標識號，C代表RS232 的最新一次修改（1969），在這之前，有RS232B、RS232A。它規(guī)定連接電纜和機械、電氣特性、信號功能與傳送過程。常用物理標準還有有RS-232-C、IRS-422-A、RS-423A、RS-485。這里只介紹RS-232-C（簡稱232，RS232）。例如，目前在IBM PC 機上的COM1、COM2 接口，就是RS-232C接口。連接器：由于RS-232C并未定義連接器的物理特性，因此，出現(xiàn)了DB-25、DB-15和DB-9各種類型的連接器，其引腳的定義也各不一樣。下面分別介紹兩種連接器。圖5-1 DB251. DB-2

49、5： PC 和XT 機采用DB-25型連接器。DB-25 連接器定義了25 根信號線，分為4 組：l 異步通信的9個電壓信號（含信號地SG）2，3，4，5，6，7，8，20，22l 20mA 電流環(huán)信號 9個（12，13，14，15，16，17，19,23，24）l 空6個（9，10，11，18，21，25）l 保護地（PE）1個，作為設(shè)備接地端（1腳）DB-25 型連接器的外形與信號線分配如圖5-1所示。注意，20mA 電流環(huán)信號僅IBM PC和IBM PC/XT 機提供，至AT機與以后，已不支持。圖5-2 DB92. DB-9 連接器在 AT 機與以后，不支持20mA 電流環(huán)接口，使用DB

50、-9連接器，如圖5-2所示。作為提供多功能I/O卡或主板上COM1 和COM2 兩個串行接口的連接器。它只提供異步通信的9 個信號。DB-25 型連接器的引腳分配與DB-25 型引腳信號完全不同。因此，若與配接DB-25 型連接器的DCE設(shè)備連接，必須使用專門的電纜線。電纜長度：在通信速率低于20kb/s 時，RS-232C所直接連接的最大物理距離為15m（50英尺）。最大直接傳輸距離說明：RS-232C標準規(guī)定，若不使用MODEM，在碼元畸變小于4%的情況下，DTE和DCE 之間最大傳輸距離為15m（50英尺）?？梢娺@個最大的距離是在碼元畸變小于4%的前提下給出的。為了保證碼元畸變小于4%的

51、要求，接口標準在電氣特性中規(guī)定，驅(qū)動器的負載電容應(yīng)小于2500pF。5.3 串口通信方法首先，串口通信分為遠距離通信（傳輸距離大于15米）和近距離通信兩種，遠距離通信一般要加調(diào)制解調(diào)器，因而使用的信號線較多，不在本文討論圍。當通信距離較近時，可不需要Modem，通信雙方可以直接連接，這種情況下，只需使用少數(shù)幾根信號線。最簡單的情況，在通信中根本不需要RS-232C的控制聯(lián)絡(luò)信號，只需三根線（發(fā)送線、接收線、信號地線）便可實現(xiàn)全雙工異步串行通信。無 Modem 時，最大通信距離按如下方式計算：RS-232C標準規(guī)定：當誤碼率小于4%時，要求導(dǎo)線的電容值應(yīng)小于2500PF。對于普通導(dǎo)線，其電容值約

52、為170PF/M。則允許距離L=2500PF/（170PF/M）=15M。這一距離的計算，是偏于保守的，實際應(yīng)用中，當使用9600bps，普通雙絞屏蔽線時，距離可達3035米。零Modem 的最簡連線（3 線制）圖5-3是零MODEM 方式的最簡單連接（即三線連接），圖中的2 號線與3 號線交叉連接是因為在直連方式時，把通信雙方都當作數(shù)據(jù)終端設(shè)備看待，雙方都可發(fā)也可收。在這種方式下，通信雙方的任何一方，只要請求發(fā)送RTS 有效和數(shù)據(jù)終端準備好DTR 有效就能開始發(fā)送和接收。（1）RTS 與CTS 互聯(lián)：只要請求發(fā)送，立即得到允許（2）DTR 與DSR互聯(lián)：只要本端準備好，認為本端立即可以接收（

53、DSR、數(shù)傳機準備好）圖5-3串口連接5.4 串口通信接線方法表5-1串口的針腳定義：9針串口（DB9）25針串口（DB25）針號功能說明縮寫針號功能說明縮寫1數(shù)據(jù)載波檢測DCD8數(shù)據(jù)載波檢測DCD2接收數(shù)據(jù)RXD3接收數(shù)據(jù)RXD3發(fā)送數(shù)據(jù)TXD2發(fā)送數(shù)據(jù)TXD4數(shù)據(jù)終端準備DTR20數(shù)據(jù)終端準備DTR5信號地GND7信號地GND6數(shù)據(jù)設(shè)備準備好DSR6數(shù)據(jù)設(shè)備準備好DSR7請求發(fā)送RTS4請求發(fā)送RTS8清除發(fā)送CTS5清除發(fā)送CTS9振鈴指示DELL22振鈴指示DELL首先，串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送針腳就能實現(xiàn)：同一個串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連，兩個串口相連或一個串口和多

54、個串口相連。l 同一個串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連對9針串口和25針串口，均是2與3直接相連；l 兩個不同串口（不論是同一臺計算機的兩個串口或分別是不同計算機的串口）表5-2串口連接9針-9針25針-25針9針-25針233222322333557757表5-1和5-2是對微機標準串行口而言的，還有許多非標準設(shè)備，如接收GPS數(shù)據(jù)或電子羅盤數(shù)據(jù)，只要記住一個原則：接收數(shù)據(jù)針腳（或線）與發(fā)送數(shù)據(jù)針腳（或線）相連，彼此交叉，信號地對應(yīng)相接。5.5 異步串口通信參數(shù)圖5-4字符幀格式 圖5-4所示為字符幀格式1. 起始位異步通信數(shù)據(jù)幀的第一位是開始位，在通信線上沒有數(shù)據(jù)傳送時處于邏輯“

55、1”狀態(tài)。當發(fā)送設(shè)備要發(fā)送一個字符數(shù)據(jù)時，首先發(fā)出一個邏輯“0”信號，這個邏輯低電平就是起始位。起始位通過通信線傳向接收設(shè)備，當接收設(shè)備檢測到這個邏輯低電平后，就開始準備接收數(shù)據(jù)位信號。因此，起始位所起的作用就是表示字符傳送開始2. 數(shù)據(jù)位：這是衡量通信中實際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當計算機發(fā)送一個信息包，實際的數(shù)據(jù)不會是8位的，標準的值是5、7和8位。在本次畢業(yè)設(shè)計中，采用的數(shù)據(jù)位為8。3. 停止位：用于表示單個包的最后一位。典型的值為1，1.5和2位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時的，并且每一個設(shè)備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計算機

56、校正時鐘同步的機會。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時也越慢。在本次畢業(yè)設(shè)計中，采用停止位為1.4. 奇偶校驗位：在串口通信中一種簡單的檢錯方式。有四種檢錯方式：偶、奇、高和低。對于偶和奇校驗的情況，串口會設(shè)置校驗位（數(shù)據(jù)位后面的一位），用一個值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個或者奇?zhèn)€邏輯高位。在本次畢業(yè)設(shè)計中，沒有校驗位。5. 波特率：這是一個衡量通信速度的參數(shù)。它表示每秒鐘傳送的bit的個數(shù)。例如300波特表示每秒鐘發(fā)送300個bit。當我們提到時鐘周期時，我們就是指波特率例如如果協(xié)議需要4800波特率，那么時鐘是4800Hz。這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線上的采樣率為4800Hz。通常線的波特率為14400，28800和36600。波特率可以遠遠大于這些值，但是波特率和距離成反比。高波特率常常用于放置的很近的儀器間的通信，典型的例子就是GPIB設(shè)備的通信。在本次畢業(yè)設(shè)計中，采用的波特率為9600。6. 采樣率：在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前，由數(shù)據(jù)采集板向虛擬示波器發(fā)送如表5-3所示數(shù)據(jù)，表示采樣率。表5-3 采樣率發(fā)送數(shù)據(jù)采樣率0010khz0120khz1030khz1140khz6 軟件設(shè)計6.1 LabVIEW串口VI簡介串口VI介紹：圖6-1和表6-1介紹