基于LabVIEW和FPGA的串口通信舵机控制系统

毕业设计（论文）任务书摘要步进电机作为执行机构，是机电一体化的关键产品之一。

步进电机突出的优点是它可以在宽广的频率范围内，通过改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制等，并且由其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可靠，广泛地应用在各种计算机控制的自动系统中。

随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求和应用量与日俱增。

本文研究了步进电机的工作原理，对步进电机控制系统进行了整体方案的设计、硬件的选择及接线；在学习了LabVIEW的基础上，研究了LabVIEW FPGA模块的编程和应用；对PXI-7833R板卡进行了全面的学习，研究了如何使用LabVIEW对FPGA板卡进行编程；通过LabVIEW完成产生频率可调的脉冲信号和布尔信号的程序，经编译后下载到PXI-7833R板卡，以实现步进电机控制脉冲及方向信号的生成；完成了步进电机控制系统的软件设计，包括前面板设计、连续运转和指定角度运转程序以及步进电机启动和停止过程的加减速程序。

最后，完成了程序的调试，验证该步进电机控制系统设计的可行性。

本文将虚拟仪器与FPGA技术应用于步进电机的速度控制和转动方向控制，对拓宽步进电机的应用领域具有积极的意义。

关键词：步进电机控制；LabVIEW；FPGA ；脉冲发生AbstractAs executive components,stepping motor is one of the key products of mechatronics,widely used in all kinds of automatic control system. Stepping motor’s prominent advantage is that it can realize speed change, fast start and stop, positive and negative control and so on in wide frequency range, by changing the pulse frequency, and the open loop system made up by which is very simple, cheap, and reliableWith the development of microelectronics and computer technology,the demand and apply for step motor is steadily on the increase., so it has extremely extensive application in many fields.This article Studing the work principle of stepping motor, designing the whole project of the step motor control system, the choice of hardware and wiring; based on the study of LabVIEW, studing the programming and application of LabVIEW FPGA module, and designing by using the FPGA module; studing the PXI-7833R target comprehensively and how to programe on the FPGA target through LabVIEW; completing the program of generating the frequency adjustable pulse signal and Boolean signal Through the LabVIEW, downloading to PXI-7833R after compiling so as to realize the stepping motor control pulse and direction signal generation; Completing the software design of the stepping motor control system, including the front panel design, program of continuous operation, operating at designated angle and the stepping motor ’s acceleration and deceleration during start and stop. At last,completing debug to validate that the design of stepping motor control system is feasible.This study is good for virtual instrument to be used in the step motor speed control and rotation direction control mode, broadening the application field of stepping motor.Key words：stepping motor control；LabVIEW；FPGA；impulse generation.目录摘要 (I)Abstract (II)目录.............................................................................................................. I II 第1章绪论. (1)1.1课题研究的意义及现状 (1)1.2论文主要研究内容 (3)第2章步进电机控制系统总体方案设计 (4)2.1步进电机控制系统的方案选择 (4)2.2步进电机控制系统的开发软件选择 (6)第3章步进电机控制系统硬件的设计 (9)3.1概述 (9)3.2硬件的选择 (9)3.3硬件连线 (23)第4章步进电机控制系统软件的设计 (24)4.1软件编程环境的建立 (24)4.2“连续运行”VI的编程 (25)4.3“指定角度运行”VI的编程 (26)4.4主程序的编程 (27)4.5前面板的设计 (32)第5章实验 (34)5.1接线 (34)5.2软件调试 (36)5.3调试过程的总结 (37)结论 (38)参考文献 (39)致谢 (41)附件1 (42)附件2 (51)第1章绪论1.1 课题研究的意义及现状近年来硬盘制造业高速发展，大容量、小体积、高读取速度的硬盘，是硬盘市场的发展趋势。

串口可以说是我们最容易见到，也最容易接触到的一种总线，台式机上一般都有二个，而现在很多下位机、仪器等很多都还是使用串口通信的。

论坛上很多朋友都经常会使用到串口，并遇到一些问题，这里有必要做一个详细的说明，以方便广大会员朋友方便使用.首先补充一个比较重要的问题，就是在LabVIEW中使用串口的话一定要先安装VISA这个驱动，然后生成的EXE运行时也需要在目标机上安装VISA Runtime Engine，可以在打包时一起打包。

1.串口扩展的问题：先说一下串口的扩展问题，一般的台式机或工控机上都至少有二个串口，一般都是够用的，但是现在市场上已经很难找到带串口的笔记本了，而有时候在外出调试时需要在笔记本中使用到串口的，这时一般是使用USB—RS232的转接线,价格从十几到一百多都有，很多朋友反应在使用价格低的转接线时会出现乱七八糟的问题,而贵一点的线就很少听说有其它问题的,所以大家在使用便宜的USB-RS232转接线时要特别注意线的质量，遇到一些奇怪的问题时先考虑换一根好一点的线。

PCI—RS232扩展卡也同理，便宜的卡也容易出问题,尽量买好一点的,以免因小失大.PCI—RS232一般至少能扩展2个串口，有些BT一点的可以扩展到8—16个，一堆线和接头。

转接线和扩展卡一般是要装驱动的。

2。

串口功能的确认：在使用串口之前,最好先确认一下串口是否正常,特别是使用转换接或扩展卡的.检查的方法很简单，就是将串口的2、3脚短接起来,3脚是发送数据，2脚接收数据，就是这个串口自发自收。

电脑上的串口软件一般是用串口调试助手，很出名的，也好用.如下图所示：图1串口调试助手打开软件，选择已经短接好的串口号，点击“手动发送”,如果串口是好的，2、3脚又短接起来了，马上就可以在上面的接收框里看到接收的数据就是发送的数据。

稍微要注意一下的是有些电脑的COM1和COM2的位置是反过来的，所以要确定好串口调试助手左上角的串口上择的是已经短接的那一个，如果COM1没接收到，可以再先COM2再发一次看一下。

收稿日期:2007-11-23作者简介:高智刚(1982 ),男,山西省晋城市人,博士研究生,主要研究方向为航天器及导弹制导与控制系统设计。

基于Lab V I E W 的舵机虚拟测试系统设计高智刚,周 军,周凤岐(西北工业大学精确制导与控制研究所,陕西西安 710072)摘要:围绕软件就是仪器的设计思想,设计开发了以计算机数据采集卡(PC -DAQ )为体系结构且基于L ab V I E W 软件平台的舵机虚拟测试系统。

该测试系统可以实现舵机的线性、时域和频域特性测量,已应用于多种舵机的实际工程测试,显示出具有界面友好、使用方便、数据处理准确、测量重复精度高等特点。

关键词:虚拟仪器;L ab V IE W;数据采集;动态特性测试中图分类号:TP216 文献标识码:A 文章编号:1000-8829(2008)07-0009-03D esign of V irtual Testi ng Syste m for R udder B ased on L ab V IE WGAO Zh-i gang ,Z HOU Jun ,Z HOU Feng -qi(Instit u te ofP recision Gu i dance and Contro,l Nort hw estern Polyt echn i ca lU n i vers it y ,X i an 710072,Ch i n a)Abstrac t :A cco rding to t he ph ilosophy o f realizi ng the i nstrum ent f uncti ons i n so ft ware ,a v irtua l testi ng syste m of rudde r is de -si gned .Based on the fra m e of L ab V I E W and PC -DAQ,t he v irt ua l testing sy stem can m easure t he li near ,dyna m ic and frequency do -m a i n character i sti cs of rudde r .Eng i neer i ng exper i m entation shows that it perfor m s exce llent and ach i eves very high precisi on .K ey word s :v irtua l i nstru m ent ;Lab V I E W;da ta acquisiti on ;characteristic test 虚拟仪器(V I ,v irtua l i nstru m ents)技术依靠计算机的强大处理能力用软件来实现传统仪器硬件的功能,在相同的硬件平台上可以利用软件开发环境快速开发高性能的应用系统。

毕业论文（设计）基于LABVIEW的串口通信控制器设计基于LABview的串口通讯系统设计摘要虚拟仪器是现代计算机技术同仪器技术深层次结合的全新概念仪器，实质是利用计算机显示器的显示功能模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出测量结果，利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理，完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。

本文介绍了利用LabVIEW语言来实现上、下位机之间通信的方法,并从软、硬件两个方面阐述了设计思想。

从实现PC机PC机之间的串口通信出发，先实现双PC机之间的数据发送、返还和接收，进而设计了以PC机作为上位机，以飞思卡尔8位单片机作为下位机的基于labview软件的串口通信系统。

经过实验调试，系统达到了预期的通信目标。

应用先进的虚拟仪器软件LABVIEW,大大降低了串口通讯复杂程度,减小了软件设计的工作量,能够大大降低投资成本。

在实际应用中有巨大的使用价值。

关键词：虚拟仪器；Labview ；串口通信；单片机Design of the serial communication system Based on LabVIEWAbstractVirtual instrument is the modern computer technology combined with the instrumentation of the new concept of deep-level instruments,in real terms is the use of analog computer monitors display control panel,traditional instruments,in various forms to express the output measurements,using computer software features to achieve a strong signal Operation data, analysis and processing,to complete a variety of testing capabilities of a computer instrument systemThis article describes the use of LabVIEW to implement the language, the next method of communication between the crew and from the software and hardware are two aspects of the design. PC-PC, from the implementation of serial communication between the departure, the first to achieve double the data between the PC, send and return, receive, and then designed a PC, as the host computer to Freescale 8-bit microcontroller based on a lower machine LabVIEW software serial communication system. After experimental debugging, the system achieved the desired communication goals.The application of advanced virtual instrument software LabVIEW, greatly reduces the complexity of serial communication, reduce the workload of the software design can greatly reduce the investment cost. In practice, there is tremendous value in use.Keywords: virtual instrument; Labview; serial communication; microcontroller目录第1章绪论 (1)1.1 课题的背景和意义 (1)1.2 虚拟仪器的概念 (1)1.2.1 虚拟仪器的特点 (1)1.2.2 虚拟仪器和传统仪器的区别 (2)1.3 虚拟仪器概述 (3)1.3.1 虚拟仪器方案的组成 (3)1.3.2 虚拟仪器方案的优势 (4)1.4 虚拟仪器的发展与现状 (5)1.5 虚拟仪器的应用 (5)1.6 课题实现内容 (6)第2章虚拟仪器与LabVIEW (7)2.1 LabVIEW简介 (7)2.2 LabVIEW的基本特点 (7)2.3 LabVIEW创建虚拟仪器过程 (8)2.4 本章小结 (9)第3章串行通信 (10)3.1 串行通信的概念和特点 (10)3.2 串行通信的分类 (10)3.2.1 同步通信 (11)3.2.2 异步通信 (11)3.2.3 异步通信和同步通信的比较 (11)3.3 串行通信的工作模式 (12)3.3.1 单工形式：早期的电流环 (12)3.3.2 半双工形式：RS-485 (12)3.3.3 全双工形式：RS-232 (13)3.4 通信参数 (13)3.4.1 波特率 (14)3.4.2 数据位 (14)3.4.3 停止位 (14)3.4.4 奇偶校验位 (15)3.5 本章小结 (15)第4章PC与PC串口通信 (16)4.1 设计目的和实现方案 (16)4.1.1 设计目的 (16)4.1.2 实现方案 (16)4.2 系统硬件结构 (16)4.2.1 RS-232的功能特性描述 (16)4.2.2 硬件线路 (18)4.3 软件设计 (19)4.3.1 VISA简介 (19)4.3.3 程序的实现 (22)4.4 本章小结 (25)第5章PC与单片机串口通信 (26)5.1 设计目的和实现方案 (26)5.1.1 设计目的 (26)5.1.2 实现方案 (26)5.2 系统硬件结构 (26)5.2.1 硬件线路 (26)5.2.2 MC9S08AW60 单片机介绍 (27)5.3 软件实现 (29)5.3.1 上位机PC机LabVIEW串口通讯的实现 (29)5.3.2 下位机串行通信程序设计 (34)5.4 本章小结 (36)第6章结论和展望 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (41)附录1 图表目录 (41)附录2 单片机程序 (41)第1章绪论1.1 课题的背景和意义目前以计算机为上位机和以单片机为下位机的集散式控制系统被广泛的应用于工业检测和控制系统中。

基于La bVI EW 和FPGA 的串口通信舵机控制系统Serial communication servo control system based on LabVIEW and FPGA尚宇峰，柯显信，卢孔笔SHANG Yu-feng, KE Xian-xin, LU K ong-bi（上海大学 机电工程与自动化学院，上海 200072）摘 要：舵机是仿人机器人的重要组成部分，为控制舵机实现仿人机器人表情再现，设计了一种基于LabVIEW 和现场可编程逻辑门阵列（FPGA ）的串口通信舵机控制系统，首先在SolidWork s 中完成模型的建立，然后采用可编程片上系统（SOPC ）的设计方法，进行硬件设计，该系统 以实现4路舵机的控制为例，能够根据实际情况增加或减少脉宽调制（PWM ）模块，改变舵机 的数量。

然后通过软件编程设计，可以改变舵机的转速，软件编程是在Nios II 环境下编写的。

最后通过LabVIEW 中的VISA 控件实现了PC 机与FPGA 的串口通信，控中图分类号：TP242 文献标识码：B 文章编号：1009-0134(2014)11(上)-0112-03 Doi ：10.3969/j.issn.1009-0134.2014.11(上).320 引言在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是的实现。

系统控制层主要包括硬件设计和软件设 计两部分。

)3*$性能的重要影响因素。

舵机是仿人机器人常用的 输出执行机构，是一种伺服电机，可以通过PWM 信号控制舵机的转动角度，并且能在指定角度保 持，承受一定的外力矩 [ 1 , 2 ] 。

传统的PWM 信号的 产生是由模拟电路产生的，产生PWM 的电路结构 复 杂 ，灵 活 性 差 。

传 统 实 现 P W M 控 制 系 统 的 核 心控制芯片仍然是采用单片机，利用单片机内部 的定时器来产生不同的占空比，从而控制PWM 信 号的输出。

使用LabVIEW FPGA 模块开发可编程自动化控制器综述工业控制上的应用要求高度集成的模拟和数字输入输出、浮点运算和多重处理节点的无缝连接。

因为它对这些应用的理想解决方案，在工业控制市场上，可编程自动化控制器（PAC）正逐渐被接受。

通过一种普通的软件开发环境NI LabVIEW，国家仪器公司提供各种可编程自动化控制器的解决方案。

有了La bV I EW ，你可以用像NI LabVIEW FPGA模块一样的附加软件为工业应用开发自定义输入输出界面。

为将FPGA技术的灵活性和可定制性并入工业PAC系统，国家仪器公司利用LabVIEW FPGA模块和实时输入输出（RIO）硬件提供了一种直观、容易理解的解决方法。

无须了解低级的硬件描述语言（HDL ）或广泛的硬件设计细节，你可以定义嵌入含有RIO硬件对象家族的FPGA芯片里的逻辑，也可以快速地为超高速控制、定制的定时和同步、低级的信号处理、用模拟或数字定制的输入输出、一个单独设备的计数器来定义硬件。

你也可以将得到的图像、分析、运动控制、比如CAN和RS232 —样的工业协议集成到你的定制NI RIO（实时输入输出）硬件，这样就可以快速地事先并标准一个完整的PAC 系统。

目录1. 简介2. PAC （可编程自动化控制器）的NI RIO （实时输入输出）硬件3. 使用LabVIEW和LabVIEW FPGA模块开发PAC （可编程自动化控制器）4. FGPA开发流程5. 利用NI SoftMotion 来开发自定义运动控制器6. 应用7. 结束简介你可以使用LavVIEW 和LavVIEW FPGA 模块的图形编程功能在NI RIO 器件上配置FPGA （现场可编程门阵列）。

将LabVIEW图形编程功能和FPGA融合在NIRIO硬件上的就是RIO技术。

它为开发复杂的测量和操作系统提供了灵活的平台，而这些你以前只能用定制设计的硬件来做FPGA是一种包含许多未配置逻辑门的芯片。

编号：《虚拟仪器》课程考核论文基于labview的串口通信软件设计论文作者姓名： XXX作者学号：所在学院：物理与电子学院所学专业：测控技术与仪器导师姓名职称：高伟论文完成时间： 2014.12.30基于labview的串口通信软件设计金鹏举（河南大学2011级测控专业）摘要：串口通信因为其简单，灵活易用，在许多领域有着广阔的应用前景。

本文在深入介绍串口通信技术的基础上，结合自身的工程实践经验，阐述了 labview 串口编程的技术要点，设计一个适用范围较广、实用性较强的串口通信助手。

关键词：串行通信，RS-232，labview，串口Abstract:a serial port communication because of its simple, flexible and easy to use, has a broad application prospect in many fields.In this paper, based on in-depth introduction of serial port communication technology, combined with its own engineering practice experience, this paper expounds the main technical points of the labview serial port programming, design a wide application scope, practical serial port communication assistant.Keywords: serial communications, RS - 232, labview, serial port1.课题研究背景随着计算机系统的应用和微机网络的发展，通信功能越来越显得重要。

Labview实现串口通信步骤1.在程序面板上添加VISA配置接口2.添加后，开启帮助文档的显示。

菜单的Help->showcontexthelp,如下图鼠标选择目标则会显示帮助框。

如下图所示。

3.创建相应的配置在程序面板中鼠标移动到对应的引脚上，点击鼠标右键->create->control,创建后，界面面板上会出现对应的控制框。

如下图所示，创建个VISAresourcename。

图-创建窗口选择控件前面板显示如下：图-前面板显示控件选择4依次创建，波特率、停止位、数据位等如下图所示。

5.创建个while循环，用于放置发送的程序鼠标移动到循环条件控制的引脚上，创建个control。

用于调试，不对条件处理，会报错。

6前面板放置个按钮，用于控制数据的发送7.创建个事件，用于响应发送按钮鼠标移动到timeout的位置，鼠标右键选择editevents…如下图所示。

操作上面后，出现如下界面：选择需要响应的控件，这里选择“okbutton”，选择鼠标按下。

点击ok后，事件的名称也变化了。

如下图所示。

如果鼠标点击按键，则会进入事件处理。

8创建VISA写函数9连接端口和写函数10添加个关闭函数11.创建字符串控件，传递给写函数，用于发送选中VISAWrite的writebuffer，右键create->control,12界面如下所示13.安装虚拟串口，提供一个下载地址用虚拟串口配置两个端口，配置好后，这两个串口之间是自动连接上，模拟硬件上两个串口对接上的。

如上图，指定好端口，点击Addpair。

14运行串口工具，提供一个下载地址15.运行串口工具，打开串口，运行VI，发送数据我的电脑配置的是COM12和COM13,vi选择COM12.运行VI，在writebuffer里面填写test，点击OK发送。

每点击一次，发送一次。

16.建立接收模块添加个while循环，创建while循环，用于接收。

课程设计(论文)题目：基于Labview的串口通信院（系）：电子工程与自动化学院专业：测控技术与仪器学生姓名：学号：指导教师：职称：2013年1月9日摘要微机与单片机串行通信端口在系统控制的范畴中一直占据着及其重要的地位，它不仅没有因为时代的进步而遭淘汰，反而在规格上越来越完善，应用也越来越广泛。

作为一种基本而又灵活方便的通信方式，串口通信被广泛应用于PC与PC或者PC与单片机之间的数据交换以及其他工业控制与自动控制中。

本次设计主要解决上位机与下位机之间的通信问题。

关键词：串行通信；单片机；Max232Abstract（三号加粗）：There is a kind of automatic access system that use automatic indemnification technology to identify user’s ID and rights, and according to user’s rights to control the door. Serial-communication based on Visual Studio 2005—Visual Basic 2005() is introduced in the paper. With this method, the development cycle of system can be reduced and the reliability of the system can be improved. An example of serial-communication between PC and MCS-51 is also given. The method is very useful to learners who want to learn new serial-communication technology between PC and MCS-51.Key words：Serial-Communication; MCU目录引言 (1)1 设计任务与要求（四号黑体） (2)2 设计方案 (2)2.1 系统框图 (6)2.1.1☆☆☆☆☆ (6)2.1.2☆☆☆☆☆☆ (7)••••••5 结论 (34)谢辞 (35)参考文献 (35)附录 (36)引言随着计算机技术的迅速发展及其在各领域的广泛应用,远程控制以及数据采集系统多采用上位机和下位机的主从工作方式,由于串行通信具有高效可靠、价格便宜,遵循统一的标准等特点,因而成为主要的通信手段。

电脑知识与技术计算机工程应用技术本栏目责任编辑：贾薇薇收稿日期：２００７－１２－１１作者简介：赵二涛（１９８５－），男，河南三门峡人，现为中国矿业大学硕士研究生，研究方向：煤矿自动化集成与网络；彭娟（１９８４－），女，山西晋中人，现为中国矿业大学硕士研究生，研究方向：煤矿自动化集成与网络；蒋海明（１９８３－），男，湖北天门人，现为中国矿业大学硕士研究生，研究方向：网络安全与技术。

１引言ＬａｂＶＩＥＷ是ＮＩ推出的虚拟仪器开发平台软件，它是一种图形化的编程语言，广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。

它是一个面向最终用户的工具，可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。

使用Ｌａｂ－ＶＩＥＷ进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。

ＴＣＰ／ＩＰ协议体系是目前最成功、使用最频繁的Ｉｎｔｒａｎｅｔ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ协议。

作为一个流行的工业标准，ＴＣＰ／ＩＰ技术有着良好的实用性和开放性。

它定义了网络层的网际互连协议ＩＰ，传输层的传输控制协议ＴＣＰ、用户数据协议ＵＤＰ，等等。

在数据传输中，ＴＣＰ／ＩＰ网络通过提供通用网络服务，使得具体网络技术对用户或应用程序透明，从而将具体通信问题从网络细节中解放出来，使网络应用更加灵活方便。

体现到Ｌａｂｖｉｅｗ应用中，我们可以直接调用ＴＣＰ模块完成流程编写，而无需过多考虑网络的底层实现。

本论文正是使用ＬａｂＶＩＥＷ中的ＴＣＰ协议模块进行数据传输的仿真。

本系统主要完成两个内容：（１）完成模拟信号的采样和采样值的记录；（２）读出记录采样值的文本文档的内容通过ＴＣＰ模块进行传送，并在接收端处理并根据采样值恢复出原始波形，同时完成字符串的双向传送。

２系统设计本系统分为两个部分，一个是数据产生即模拟波形的产生、采样以及存储的部分。

另一个是数据传输即进行数据读取、传输、波形恢复、全双工传输部分。

基于LabVIEW的虚拟仪器控制系统设计LabVIEW是一款由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的图形化编程语言和集成开发环境，广泛应用于虚拟仪器控制系统的设计与开发。

虚拟仪器是指通过软件模拟实际仪器的功能，实现数据采集、信号处理、控制等操作，具有灵活性高、成本低、易于扩展等优点。

本文将介绍基于LabVIEW的虚拟仪器控制系统设计的相关内容。

1. LabVIEW简介LabVIEW是一种基于图形化编程的开发环境，主要用于测试、测量和控制应用程序的开发。

用户可以通过拖拽和连接图形化元件来编写程序，而不需要深入了解底层的编程语言。

LabVIEW提供了丰富的函数库和工具包，可以方便地进行数据采集、信号处理、控制算法设计等操作。

2. 虚拟仪器控制系统设计流程2.1 系统需求分析在设计虚拟仪器控制系统之前，首先需要进行系统需求分析。

这包括确定系统的功能模块、硬件接口要求、性能指标等方面的需求。

通过与用户充分沟通，明确系统设计的目标和范围，为后续的设计工作奠定基础。

2.2 系统架构设计在系统架构设计阶段，需要考虑系统整体结构、模块划分、数据流向等问题。

合理的系统架构可以提高系统的可维护性和扩展性，降低系统开发和维护成本。

在LabVIEW中，可以利用虚拟仪器控制面板和图形化编程环境来实现系统架构设计。

2.3 软件模块设计根据系统需求，将整个虚拟仪器控制系统划分为若干个功能模块，并设计每个模块的具体实现方案。

在LabVIEW中，可以通过建立子VI （Virtual Instrument）来实现不同功能模块之间的交互和通信。

每个子VI对应一个特定的功能，通过调用和组合不同的子VI可以完成整个系统的功能。

2.4 界面设计与优化虚拟仪器控制系统的用户界面设计至关重要。

一个直观友好的界面可以提高用户体验，减少操作误差。

在LabVIEW中，可以通过自定义控件、布局调整、颜色搭配等方式来设计界面，并利用LabVIEW提供的图形化工具进行界面优化。

内蒙古科技大学智能仪表综合训练设计说明书题目：基于LabView的上下位机串口通讯系统设计学生姓名：学号：专业：班级：指导教师：中文摘要以PC作为上位机，以调制解调器（Modem）、串行打印机、各种监控模块、PLC、摄像头云台、数控机床、单片机及智能设备等作为下位机广泛应用于测控领域。

LabVIEW是目前应用最广泛的虚拟仪器开发平台软件之一，LABVIEW有很多优点，尤其是在某些特殊领域其特点尤其突出。

测试测量：LABVIEW最初就是为测试测量而设计的，因而测试测量也就是现在LABVIEW最广泛的应用领域。

经过多年的发展，LABVIEW在测试测量领域获得了广泛的承认。

至今，大多数主流的测试仪器、数据采集设备都拥有专门的LabVIEW驱动程序，使用LabVIEW可以非常便捷的控制这些硬件设备。

关键词：虚拟仪器；液位控制；PID；Labview；串口通信；单片机；LCD目录第1章前言 (1)第2章总体方案设计 (2)2.1控制理论 (2)2.2控制规律的选择 (2)2.3串口的介绍和使用 (4)2.3.1串口VI介绍 (4)2.3.2使用说明 (5)第3章上位机软件设计 (7)3.1各系统应用模块程序 (7)第4章系统软件的具体实现 (9)4.1 系统监控界面 (9)4.2调试结果 (10)4.3 接收的PID数据与液位的显示值 (10)4.4 发送PID数据与串口数据接收 (11)第5章下位机 (12)5.1单片机的硬件连接 (12)5.2硬件介绍 (13)5.3单片机电路 (13)5.3.1 STC89C52单片机 (13)5.3.2主要性能参数 (14)5.4输入设备 (17)5.5显示设备 (18)5.6 MAX232 芯片 (19)5.6.1 RS-232电气特性 (20)5.6.2串口通信连线 (20)5.7软件流程图 (21)第6章设计总结 (22)参考文献 (23)附录一源程序 (24)第1章前言随着现代软件和硬件技术的飞速发展，仪器的智能化和虚拟化已经成为未来各级实验室以及研究机构发展的方向。

文章编号:100924873(2007)0420017203基于LabVIEW 的虚拟仪器及串口通信的实现Ξ周红霞1,　张恒杰2,　张春芳3(1.北京交通大学计算机科学学院,北京　100006;2.石家庄职业技术学院计算机工程系,河北石家庄　050081;3.河北师范大学数学与信息科学学院,河北石家庄　050016)摘　要:论述了虚拟仪器的概念及虚拟仪器开发软件LabV IEW 的特点和使用方法,着重介绍了LabWIEW 串口通信的实现方法及注意事项.关键词:虚拟仪器;LabV IEW ;串口通信中图分类号:TP312 文献标识码:A1　虚拟仪器概述虚拟仪器的概念是美国N I 公司(National In 2strument )在20世纪80年代中期提出来的.所谓虚拟仪器(V I )[1]是以通用计算机作为仪器统一的硬件平台,充分利用现有计算机的总线、接口、电源及软件资源,发挥计算机在运算、存储、回放、调用、显示及文件管理等方面的功能,把传统仪器的专业化功能和面板控件软件化,是一种充分利用计算机智能资源的全新仪器系统.系统中数据分析和结果输出完全由基于计算机软件的系统来完成,因此,只要另外提供一定的数据采集硬件,就可构成基于计算机的能够满足不同应用要求的新系统.与传统仪器相比,虚拟仪器有许多优点:对采集、测试量的处理和计算可更复杂,且处理速度更快,测试结果的表达方式更加丰富多样,可以方便地存储和交换测试数据,技术更新更快.它的最大特点是把由仪器生产厂家定义仪器功能的方式转变为由用户自己定义仪器功能,即用软件实现所需仪器的功能,以满足多种多样的应用需求,从而可用软件模拟实验室诸多的实验仪器和实验系统,大大提高灵活性和降低使用成本,充分体现了“软件就是仪器”的设计思想.虚拟仪器技术在测控领域、高校实验室建设方面正发挥越来越多的强大优势:可实现示波器、逻辑分析仪、频谱仪、信号发生器等多种普通仪器的全部功能,若配以专用探头和软件,还可检测特定系统的参数,如汽车发动机参数、汽油标号、炉窑温度、血液脉搏波、心电参数等多种数据.它操作灵活,具有完全图形化的界面,风格简约,符合传统设备的使用习惯,用户不经培训即可迅速掌握操作规程.目前,高校实验室存在着落后的实验器材与快速发展的新技术之间的矛盾,落后的传统仪器价格昂贵,且不能满足教学需要,因此,开发物美价廉的实验仪器以满足人才培养的需求,是许多高校着重研究的课题之一.而虚拟仪器技术的采用,在降低使用成本的同时,可满足高校教学需要.2　图形化编程语言LabV IEW虚拟仪器的关键技术是软件,通过虚拟仪器的软件开发平台,开发者无需了解过多的仪器专业知识,就可方便、快捷地开发出满足应用的虚拟仪器.LabV IEW (Laboratory Virtual Instrument Engineer 2ing Workbench ———实验室虚拟仪器工程平台)是目前多数虚拟仪器系统所采用的开发软件.在这种基于图形化编程语言的开发环境中,LabV IEW 可以高效、快速地编写出相应的应用程序,完成诸如数据采集、数据处理、数据显示以及仪器控制和通信等多种功能.其主要特点如下[2]:(1)具有强大的软件开发能力,完全可以满足系统软件开发的需要.(2)具有丰富的子函数库(子V I ),使软件的开Ξ收稿日期:2006201224作者简介:周红霞(19682),女,山东济宁人,河北师范大学讲师,从事单片机及嵌入式系统的研究.2007年8月第19卷第4期石家庄职业技术学院学报Journal of Shijiazhuang Vocational Technology Institute Aug.2007Vol.19　No.4发速度快,容易实现.(3)不需要编程者熟悉计算机的编程语言和过多的仪器专业知识,方便用户在虚拟环境下自行设计实现诸多仪器的功能.(4)它是一个完全开放的平台,支持文本语言编译的程序模块,以满足不同的使用要求.作为虚拟仪器开发系统的杰出代表,LabV IEW 在我国由于引进时间短,了解和熟悉它的人不多,还远远没被认识和推广应用.3　虚拟仪器的组成虚拟仪器一般由通用仪器硬件平台(简称硬件平台)和应用软件组成.构成虚拟仪器的硬件平台有2部分:一台PC 机或者工作站、I/O 接口设备.PC 机是硬件平台的核心,I/O 接口设备则主要完成被测信号的采集、放大、模/数转换.根据I/O 接口设备总线类型的不同,虚拟仪器的构成方式主要有5种:PC -DAQ/PCI 插卡式虚拟仪器系统、GPIB 虚拟仪器测试系统、VXI 总线虚拟仪器测试系统、串口总线虚拟仪器测试系统、PXI 总线虚拟仪器测试系统.构成虚拟仪器的软件包括应用软件和I/O 驱动软件2部分.应用软件包含实现虚拟面板功能的前面板软件程序和定义测试功能的流程图软件程序;I/O 接口仪器驱动程序用来完成特定外部硬件设备的扩展、驱动和通信,可以由虚拟仪器开发环境提供,以LabV IEW 为例,它能够支持串行接口、GPIB 、VXI 等标准总线和多种数据采集板,以驱动不同仪器公司的仪器,也可由用户自行设计仪器驱动程序.4　LabV IEW 的串口编程由串口总线组成的虚拟仪器测试系统,其I/O 接口设备带有BRS -232/485接口的测试仪器.将带有RS -232总线接口的仪器作为I/O 接口设备,通过RS -232串口总线与PC 计算机组成虚拟仪器系统,仍是目前虚拟仪器的构成方式之一,主要适用于速度较低的测试系统,它具有接口简单,使用方便的特点.4.1　LabV IEW 串口V I 介绍[3]LabV IEW 的串口通讯V I 位于Instrument I/O Platte 的Serial 中,常用的V I 节点如表1:表1　串行通讯节点功能表V I 名称V I 功能V ISA Configure Serial Port 初始化V ISA resource name 指定的串口通讯参数V ISA Write 将输出缓冲区中的数据发送到V ISA resource name 指定的串口V ISA Read 将V ISA resource name 指定的串口接收缓冲区中的数据读取指定字节数的数据到计算机内存中V ISA Serial Break 向V ISA resource name 指定的串口发送一个暂停信号V ISA Bytes at Serial Port 查询V ISA resource name 指定的串口接收缓冲区中的数据字节数V ISA Close结束与V ISA resource name 指定的串口资源之间的会话V ISA Set I/O Buffer Size 设置V ISA resource name 指定的串口的输入输出缓冲区大小V ISA Flush I/O Buffer清空V ISA resource name 指定的串口的输入输出缓冲区4.2　串口通信程序流程串口的通讯流程如图1:图1　串口操作程序流程图81石家庄职业技术学院学报第19卷　 (1)调用V ISA Configure Serial Port 完成串口参数的设置,包括串口资源分配、波特率、数据位、停止位、校验位和流控等.(2)使用V ISA Write 发送数据,使用V ISA Read 接收数据.在接收数据之前需要使用V ISA Bytes at Serial Port 查询当前串口接收缓冲区中的数据字节数,如果V ISA Read 要读取的字节数大于缓冲区中的数据字节数,V ISA Read 操作将一直等待,直至Timeout 或者缓冲区中的数据字节数达到要求的字节数.当然也可以分批读取接收缓冲区的数据或者只从中读取一定字节的数据.(3)串口使用结束后,用V ISA Close 结束与V ISA resource name 指定的串口之间的会话.4.3　串口编程注意事项(1)串口通讯的波特率设置要精确,比如要求9600的波特率,则晶振应选择11.0593MHz 或其倍数.(2)由于通常情况下LabV IEW 串口V I 接收或发送的都是字符串(Normal ),所以,如果需要发送或接收十六进制数值,要在发送或接收之前进行必要的转换.例如传输动态产生和变化的数值型数据时,在发送之前要先将这些数据构成一个数组,用Byte Array To String 进行转换,转换的结果就是数组数值对应16进制的字符串,然后提交V ISA Write 发送.5　结束语使用串口通信方式对仪器进行控制具有简单易行、成本低的优点,希望本文对串口节点的分析可作为串口通信程序设计的参考.参考文献:[1]　杨乐平,李海涛,肖凯,等.虚拟仪器技术概念[M ].北京:电子工业出版社,2003:1022105.[2]　杨乐平,李海涛,杨磊.LabVIEW 程序设计与应用[M ].北京:电子工业出版社,2005:78282.[3]　雷振山.LabVIEW 7Express 实用技术教程[M ].北京:中国铁道出版社,2004:1672170.责任编辑:金　欣The virtual instrument of LabVIEW and the serial communicationsZHOU Hong 2xia 1,　ZHAN G Heng 2jie 2,　ZHAN G Chun 2fang 3(puter Science Department ,Beijing Jiaotong University ,Beijing 10006,China ;puter Engineering Department ,Shijiazhuang Vocational Technology Institute ,Shijiazhuang ,Hebei 050081,China ;3.Mathematics and Information Department ,Hebei Normal University ,Shijiazhuang ,Hebei 050016,China )Abstract :This paper discusses the basic concept and methods of the virtual instrument and LabV IEW ,and analyses the serial communications and realizing instructions of the LabV IEW in detail.K ey w ords :virtual instrument ;LabV IEW ;serial communications91第4期周红霞等:基于LabV IEW 的虚拟仪器及串口通信的实现。

基于LabVIEW与ELVIS的舵机测试仪设计摘要本论文根据设计要求提出了基于LabVIEW与ELVIS的舵机测试仪系统的设计方案。

该方案以基于LabVIEW软件平台的上下位机系统为主，以基于ELVIS的硬件平台为辅。

本论文一方面介绍了包括舵机结构、信号特点和控制原理在内的舵机基本知识，另一方面简述了建立在ELVIS之上的虚拟仪器使用和控制的一般知识。

数据采集卡的硬件和使用得到了比较详细的说明。

基于上面两点，本论文通过数据采集卡提供信号输入实现了舵机PWM信号的波形显示，电位器电路的搭建实现了舵机角度控制，光电传感器电路实现了舵机速度显示，同时通过扭矩传感器电路实现了舵机转矩大小的测试。

关键词：舵机测试仪；ELVIS；LabVIEWAbstractAccording to the requirements of the design this paper put forward a test design scheme of the system based on the steering gear with ELVIS and LabVIEW. The scheme based on the platform of LabVIEW software and a machine system is given the priority, and based on ELVIS hardware platform of services.In this paper, we have an introduction of the basics of steering gear, including the structure of the steering gear, signal characteristics and the control principle on the one hand, and on the other hand a briefly account of the general knowledge of virtual instruments based on ELVIS . The hardware and usage of the data acquisition card has get a more detailed explanation.Based on the above two points, this paper provides the signal input through the data acquisition card to achieve the Servo PWM signal waveform display, potentiometer circuit structures to achieve the angle control of the steering gear, photoelectric sensor circuit to achieve the steering gear speed display, and through the torque the sensor circuit to achieve the testing of steering gear torque.Keywords: Steering gear tester; ELVIS; LabVIEW目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)课题的提出 (1)课题分析 (2)1舵机测试仪设计分析 (3)1.1 舵机的基本知识 (3)1.11 舵机的结构 (3)1.12 舵机的规格和选型 (4)1.13 舵机及其控制原理 (5)1.2 ELVIS的基本知识 (6)1.21 ELVIS的硬件结构 (6)1.22 ELVIS平台工作站及原型实验板 (7)1.23 配置ELVIS的软件及配置 (9)1.24 DAQ硬件 (10)2 舵机测试仪系统设计 (12)2.1舵机测试仪系统总方案 (12)2.2 数据采集卡NI-DAQ (14)2.3 舵机PWM信号的波形显示 (20)2.4 舵机角度控制与检测 (21)2.5 舵机速度显示 (24)2.6 舵机转矩大小检测 (27)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (31)引言根据现今计算机技术、大规模集成电路技术和通信技术的高度发展速度，仪器技术领域同样卷入了翻天覆地的变化之中。