基于虛擬儀器的鎖相放大器遠程實驗系統(tǒng)設(shè)計

用戶點擊加熱按鈕，接通加熱電源，其狀態(tài)值經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)送往實驗機，從而改變實驗室內(nèi)測溫電路的繼電器狀態(tài)，加熱電路開始對熱敏電阻進行加熱。實驗電路中橋式電路的輸出信號和熱敏電阻的溫度值，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)反饋給客戶機，用戶通過虛擬儀器面板觀察各個點波形的顯示，同時讀取溫度值，完成熱敏電阻溫度特性測量。
服務(wù)器一欄設(shè)置為實驗室內(nèi)服務(wù)器的IP地址，剩余時間一欄顯示用戶可用的時間。本實驗控制真實的實驗元件，每次只能有一位用戶操作。規(guī)定每位用戶的實驗時間為30 min。30 min后，此客戶機與實驗機的連接自動斷開。
3．1．2 客戶機軟件框圖程序
軟件框圖程序如圖3所示。程序分別設(shè)置了3個While循環(huán)結(jié)構(gòu)，分別完成讀取溫度值、讀取電壓值以及發(fā)送控制繼電器狀態(tài)的功能。循環(huán)中止的條件為下列三者之一：用戶點擊了“退出”按鈕；用戶連接時間超過了30 min；實驗過程中TCP連接出錯，如實驗機程序先行中止，或系統(tǒng)錯誤引起連接中止。

客戶端程序的軟件部分采用3個獨立的While循環(huán)，每個端口分別設(shè)置了獨立的服務(wù)器端口，依次是2322，2323和2324。
(1)讀取反饋的實驗數(shù)據(jù)。對于數(shù)據(jù)接收，用2個TCP Read節(jié)點讀取實驗機發(fā)送的聲卡采集的數(shù)據(jù)長度和字符串數(shù)據(jù)。
2322端口接收串口讀取的溫度值，因為溫度值采集時已經(jīng)轉(zhuǎn)換為4位BCD碼表示的十進制數(shù)，因此接收時讀取的字長設(shè)置為4，讀取的溫度值送入虛擬溫度計并實時顯示出來。
2323端口對應(yīng)接收聲卡讀取的電壓值，因為是左、右聲道各采集一路信號，因此設(shè)置了2個Sequence結(jié)構(gòu)，其中Sequence0接收左聲道讀取的橋式電路輸出信號，送入鎖相放大器的信號輸入端；Sequence1接收右聲道讀取參考方波，送入鎖相放大器的參考信號輸入端。同時將讀取的波形實時顯示在用戶界面上。
(2)發(fā)送繼電器控制信號。2324端口發(fā)送加熱控制電路的繼電器狀態(tài)值，用戶可以在虛擬面板生改變加熱按鈕的狀態(tài)，并通過服務(wù)器反饋回實驗機，從而控制加熱電路中繼電器的狀態(tài)。加熱按鈕其處于不同的位置時，向網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)送不同的命令字。將命令字放在一個CASE結(jié)構(gòu)中，這樣便于實現(xiàn)用戶將加熱按鈕置于不同的位置時，發(fā)送不同的命令字。為有效傳送數(shù)據(jù)，采用2個TCP Write節(jié)點，第1個節(jié)點發(fā)送字符長
度，第2個節(jié)點發(fā)送字符數(shù)據(jù)。
3．2 端口映射
服務(wù)器平臺上安裝Linux操作系統(tǒng)。利用其IPtables防火墻技術(shù)進行端口映射，使得互聯(lián)網(wǎng)上的計算機可以通過訪問服務(wù)器，間接訪問實驗機，進行遠程實驗。端口號的選擇要避開系統(tǒng)保留端口，即O～1023。假設(shè)實驗機程序的監(jiān)聽端口為2322。在IPtahies中，將服務(wù)器的2322端口映射到實驗機。外界計算機訪問服務(wù)器的2322端口時，若實驗機程序正在2322端口監(jiān)聽，與客戶機的TCP連接就會建立，客戶機與實驗機通信，傳送控制命令與實驗數(shù)據(jù)。