基于LabVIEW的外置串口采集控制卡的研制

前面板有如儀器的外形設計，而程序框圖就是儀器的內部電路，是設計的核心部分。LabVIEW方便之處就是能很方便的將流程圖轉換為圖形編程語言。流程圖中的循環可以直接調用LabVIEW中的While循環，順序執行可以調用LabVIEW中Sequence Structure(順序結構)，條件執行則可以調用LabVIEW中Case Structure(選擇結構)。程序流程圖設計如圖3所示。LabVIEW所采用的是并行執行結構，主流程圖中橫虛線上方的左右兩邊為同時執行的兩個獨立的單元。

本次設計的圖形編程可以分為串口通訊、數據接收以及文件讀寫三個部分。

在LabVIEW中，實現串口通訊方式有直接調用NI公司提供的Serial系列子VI； VISA串行系列(位于Functions->All Functions->Instrument I/O->serial中)；采用Active X控件來控制訪問串行口(先向LabVIEW中添加一個Active X Container控件，然后向其中添加MSComm控件)三種方式。本次設計采用了第二種方式來訪問和控制串行口，即通過調用功能模板的VISA中的Serial系列(包含VISA Configure Serial、VISA Write、VISA Read、VISA Close)來實現對串行口的訪問和控制。采用該方式設計的優點是：每個函數開始接收一個端口號，結束后輸出一個其復制的端口號，這樣在設計中就不用擔心對于一個端口有遺忘或是重復的操作，從而使程序設計更加清晰。

LabVIEW中對于串行口的讀寫都是以字符為單位傳輸其ASCII碼來實現的，因而需將需要傳輸的數據字符轉換成對應的ASCII碼。本設計通過調用CIN (代碼接口接點)將C語言程序嵌入到整個設計中，然后采用LabVIEW與C語言混合編程來實現所需的功能(CIN在LabVIEW中的調用路徑為Functions→All Functions→Advanced→Code Interface Node)。

本設計中首先將采集控制系統的通道號和量程發送給下位機，然后程序進入到相應的數據接收處理程序。在數據接收過程中采用了數據幀方式：下位機將對應通道號、相應量程的采集結果以一幀數據為單位循環發送給PC機，PC機通過判斷幀頭來識別數據，從而提高數據傳輸的準確性。幀數據格式如下：

前面兩個字節數據0xAA和0xAB為幀頭標志，DATA1和DATA0為采集結果，但并非為最終的結果，它們仍需要相應的處理(該處理在服務子程序中進行)。

采集到的數據要轉換為實際電壓值后，再進行顯示、存儲。本設計可以很方便的把每個實際電壓值存儲到Excel文件中，以便于查看和處理。而且在存儲的過程中可以將通道號、量程、采集數據序號信息都寫入文件，這樣，就很容易生成報表輸出。

根據流程圖設計的采集控制系統程序框圖如圖4所示。

系統測試

將采集控制系統硬件、軟件按要求設計好后，運行控制軟件，先對采集控制系統進行相應的配置，然后可以實時觀看某個通道的電壓值。調節輸入電壓，通過實時監控界面可以觀看到輸入電壓的變化過程。程序運行結束后，可以在程序的安裝目錄下找到一個由先前配置所命名的Excel文件，打開這個文件就可以看到采集到的所有數據(包括通道號、量程、采集數據及所采集數據序號信息)。通過測試表明，采集控制系統操作簡單、方便，采集數據準確、價格低廉，且有熱插拔優點。

結語

因為NI公司所提供的數據采集卡價格昂貴，對用戶來說，自主研制基于LabVIEW的采集控制卡在實際中有很大的意義，采用LabVIEW平臺來實現，很大程度上簡化了設計，希望本文能給眾多設計者帶來新的設計概念。