引言

通用串行總線USB（Universal Serial Bus）具有較高的傳輸速率、支持即插即用和熱插拔、易于擴展以及可靠性高、成本低、功耗低等特點，USB2．0接口的傳輸速率高達480Mbps，完全能滿足PC機和外設進行大量數據交換的要求。

LabVIEW是美國國家儀器公司開發的一種虛擬儀器平臺，提供了豐富的數據采集、分析和存儲函數以及包括RS232／485等各種儀器通信總線標準的所有功能函數，但是LabVIEW開發的虛擬儀器通常是建立在LabVIEW支持的價格昂貴的數據采集板卡之上，本文選用單片機小系統對溫度進行采集。

1、系統組成及工作原理

系統框圖如圖l所示，整個系統包括溫度采集、溫度傳輸和溫度處理3部分，其中溫度采集系統由DSl8820溫度傳感器組成；溫度傳輸部分由STCl2CA052AD單片機和USB接口芯片XT8811組成；溫度處理部分由LabVIEW軟件構成。首先，由溫度傳感器DS18820將測量的具體溫度數值通過串行方式直接傳給單片機，然后單片機將收到的溫度值經過USB接口電路送到計算機，最后，通過LabVIEW軟件進行處理。

2、 硬件電路設計

2．1 溫度采集電路

采用STCl2CA052AD為主芯片，它是5l內核的單片機，并且資源更加豐富的，指令代碼完全兼容傳統8051，但速度快8～12倍。它本身自帶看門狗和ISP，可以在線編程。

溫度傳感器采用美國DALLS公司推出的一線數字式智能溫度傳感器DSl8820，測量溫度范圍為一55～125℃，通過簡單的編程可實現9～12位的數字值讀取方式，分別在93．75ms和750ms內將溫度值轉化為9位和12位的數量級，對應的分辨率為0．5℃，0．25℃，0．125℃，0．0625℃，CPU只需一根端口線就可以與DSl8820通信，每個DSl8820都有一個全球唯一的64位的二進制ROM代碼標志著器件的ID號，整個系統要嚴格按照該器件單總線協議規定的時序進行工作，具體的內容是初始化器件、識別器件和進行數據交換等。基于DS18820的溫度測量裝置硬件電路如圖2所示。

2．2 USB轉RS232接口電路

選用XT881l芯片，該芯片的功能是USB轉RS232串行接口，是單片機和PC機通信的一種非常簡便的通訊方法，只用一條USB線就可以進行ISP在線編程和傳輸數據了。XT8811芯片符合USBl．1，兼容USB2．0規范；基于高速USB UART IC，支持RS232標準串行接口，速度75bps～6Mbps；支持信號自動交換輸入輸出模式。USB接口硬件電路如圖3所示。

3、LabVlEW的程序設計

3．1 LabVIEW的串行通信

在與LaBIEW通信之前，必須安裝XT8811的驅動程序。XT881l的驅動程序安裝以后，會自動在計算機系統里虛擬出一個串行COM口。比如，計算機原來有兩個串口COMl和COM2，那么XT88ll驅動程序安裝以后自動虛擬出一個COM3口（一般來說是這樣，具體COM端口號由虛擬驅動程序自動分配）。這個由XT88ll驅動程序虛擬出來的COM口和計算機原有的COM口對于應用軟件來說是一樣的。只要應用軟件能夠映射（或選擇）到該虛擬COM口，就可以實現對RS-232端口的通信。所以本設計采用了LabVIEW的VISA的串行通訊子Ⅵ來開發串行通信軟件。共有5個串行通信節點，分別實現串口初始化、串口寫、串口讀、檢測串口緩存、中斷等功能。應用LabVIEW的圖標設置串口，直接讀出串口里的數據，實現與單片機溫度采集系統的數據通信。如圖4所示，串口默認設置為：9600b／s，8位數據位，l位停止位，l位起始位，無握手信號，下位機通信程序亦遵守上述協議。

3．2 基于用戶事件的溫度報警

當溫度超過報警上限時時，系統會自動觸發報警，并記錄報警數、報警發生的時間和溫度值進行記錄。采用LabVIEW的用戶事件編程，首先通過Create User Event函數創建用戶事件，然后通過Register For Events節點注冊事件。將注冊的事件Refnum與事件結構的Dynamic Event Termi—nals連接，最后需要通過Destroy User Event函數銷毀用戶事件。如圖5所示，程序框圖中首先通過Create User Event函數創建用戶事件，該用戶事件攜帶的數據類型位Double，名稱為“溫度報警”，然后通過Register For Event函數注冊溫度事件。上方的循環用來采集溫度數據，當溫度數據超過報警上限時通過Generate User Event函數產生用戶事件。下方的循環用于處理事件，既當用戶事件發生時，更新報警記錄；當用戶單擊“清除報警記錄”按鈕時清除報警。最后通過Unregister For Event函數和Destroy User Event函數注銷和銷毀用戶事件。

4 、結束語

利用LabVIEW強大函數功能和USB接口即插即用的方便性，結合以單片機為核心組成的小系統，可以很方便地完成數據采集及處理等功能，具有很強的工程實用性，可廣泛應于測試控制領域。

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