基于LabVIEW串口通信的多路数据采集系统设计
刘金梅;王东颖;刘立超;严称灵
【摘 要】本设计系统利用温度传感器DS18B20和ATC51单片机采集环境温度,将测得的数据经串口传至PC机,PC机利用LabVIEW的串行通讯功能实现PC机与单片机之间的通讯,在LabVIEW环境下读取串口数据并进行处理、存储和显示。此系统使用以单片机为核心的小系统作为前端的温度采集模块,同时利用功能强大的LabVIEW软件进行数据处理。%This system uses temperature sensor DS18B20 and ATC51 to collect the circumstance temperature, uses serial port to transport the data into computer, then uses the serial communications function in LabVIEW to achieve the connect between computer and microcontroller, in the LabVIEW environment to read the serial data and processing, storage and display. This system uses the small mierocontroller as the core system of the front end of the temperature acquisition module, using the powerful LabVIEW soft- ware for data processing.
【期刊名称】《北华航天工业学院学报》
【年(卷),期】2012(022)004
【总页数】3页(P16-18)
【关键词】LabVIEW;数据采集;Access数据库
【作 者】刘金梅;王东颖;刘立超;严称灵
【作者单位】北华航天工业学院电子工程系,河北廊坊065000;北华航天工业学院电子工程系,河北廊坊065000;北华航天工业学院电子工程系,河北廊坊065000;北华航天工业学院电子工程系,河北廊坊065000
【正文语种】中 文
【中图分类】TP27
随着计算机的普及使用,基于计算机平台的虚拟仪器LabVIEW凭其易于操作的图形化语言编程广泛应用于模拟仿真实验。本系统通过使用串行通信的方式使测量到的数据传入计算机,并通过LabVIEW与Access数据库的连接,使得数据的记录与保存得到了更好的保障。同时,串行通信为用户提供了一种使用串行口代替数据采集卡的数据采集方式,以更低廉的价格实现多路数据采集。
1 系统组成
数据采集系统主要由上位机和单片机组成的多路温度数据采集模块,并且温度采集模块通过无线和下位机进行通信。系统组成如图1所示。
图1 系统组成框图
2 数据采集模块
基于单片机的无线数据采集,主要完成对实际现场数据的采集、处理,并把数据通过无线传输给中间单元,是采集系统的重要环节。通过无线数据的形式对传感器采集到的数据进行发送和接收,本系统采用高速、低功耗单片机和无线收发芯片进行构建下位节点的无线数据采集前端。nRF2401是单片2.4GHz～2.5GHz收发芯片,内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等模块,输出功率和通信频道可进行设置。系统采集模块的硬件如图2所示。
图2 数据采集模块的硬件框图
3 基于LabVIEW的串行接口通信
串行通信是工业现场仪器或设备常用的通信方式,它是将一条信号的各位数据按顺序逐位传送。计算机串行通信(简称串口)采用RS232协议,允许一个发送设备连接到一个接收设备以传送数据,最大速率为115200bps。计算机串行口采用Intel 8250异步串行通信组件构成,通常以COM1～COM4来表示。
LabVIEW中提供了已封装好的串口通信节点,它们位于函数→数据通信→协议→串口。在进行串口通信时,首先要对串口进行初始化和配置,这可以由VISA配置。使用该节点可以设置串口的VISA资源名称、波特率、数据位、校验位、超时时间、终止符以及流控制等参数。
4 基于LabVIEW的数据采集
一个完整的数据采集系统通常由原始信号、信号调理设备、数据采集设备和计算机四
个部分组成。但有时,自然界中的原始物理信号并非直接可测的电信号,所以,通过传感器将这些物理信号转换为数据采集设备可以识别的电压或电流信号。加入信号调理设备是因为某些输入的电信号并不便于直接进行测量,因此需要信号调理设备对它进行诸如放大、滤波、隔离等处理,使得数据采集设备更便于对该信号进行精确的测量。数据采集设备的作用是将模拟的电信号转换为数字信号送给计算机进行处理,或将计算机处理好的数字信号转换为模拟信号输出。计算机上安装驱动和应用软件,以便与硬件交互,完成采集任务,并对采集到的数据进行后续分析和处理。本系统通过使用单片机进行数据采集,将温度与湿度用十六进制的形式记录在单片机内,然后通过串口将数据传入计算机,再利用LabVIEW软件对数据进行更精确的处理。
5 LabVIEW与Access数据库的连接
LabVIEW SQL Toolkit(又被称作为 LabVIEW Database Connectivity Toolset)是一个免费的、多数据库、跨平台的LabVIEW数据库访问工具包,它集成了一系列的高级功能模块,这些模块封装了大多数的数据库操作和一些高级的数据库访问功能。它支持所有与ODBC或OLEDB兼容的数据库驱动程序和支持ADO所支持的所有的数据库引擎,用户可以使用LabVIEW SQL Toolkit在LabVIEW中支持ODBC的本地或远程数据库,例如Microsoft Access,Microsoft SQL Sever,Sybase SQL Server以及Oracle等。与SQL兼容,不使用SQL语句就可以实现数据库记录的查询、添加、修改以及删除等操作,用户可以完全不需要学习SQL语法。
LabSQL利用Microsoft ADO对象和SQL语言来完成数据库访问,将复杂的底层ADO SQL操作封装成一系列的LabSQL VIs。本系统使用了ADO模块中的Create
Conn,Open Conn,SQL Execute,Close Conn四个控件以及简单的SQL语句将采集并处理完的数据保存到数据库中。
6 LabVIEW中数据的处理
通过算法将采集到的数据转换成温度与湿度的日常使用形式,并用表格记录且以波形图的形式将其变化过程清晰显示。LabVIEW的程序框图如图3所示,LabVIEW的前面板如图4所示。
图3 多路采集系统程序框图
图4 多路采集系统前面板
7 结 语
本系统在研究虚拟仪器技术、数据库技术的基础上,使用虚拟仪器技术实现了多路数据采集,通过数据库保存记录。路数据采集整个系统构建在数据库的基础上,从硬件到软件进行了全面的开发,表现出了一个数据采集系统的功能和实际应用。在不同的位置放置传感器,更加全面的检测环境的温度和湿度。
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