基于虛擬儀器的濁度測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

　　1．1．2傳感和模擬信號(hào)處理電路

　　光電轉(zhuǎn)換元件采用的是TCZ6×6型硅光電池，此種型號(hào)硅光電池的光電特性，其短路電流與入射光強(qiáng)有良好的線性關(guān)系。但是其轉(zhuǎn)換信號(hào)僅為10-7A數(shù)量級(jí)，必須進(jìn)行放大處理，因此，在電路設(shè)計(jì)中采用了輸入阻抗高的運(yùn)算放大器LF353來(lái)獲取電流信號(hào)，并進(jìn)行濾波放大處理。如圖2所示。

　　1．2C8051F020與虛擬儀器的實(shí)現(xiàn)

　　串口通信雖然傳輸速度較慢，但是由于簡(jiǎn)單易行，并且現(xiàn)有的微機(jī)都具備串行通信口，因而得到了廣泛的應(yīng)用。本文在濁度測(cè)試系統(tǒng)中利用串口實(shí)現(xiàn)了對(duì)單片機(jī)的通信控制。

　　1．2．1系統(tǒng)硬件配置

　　本文通信系統(tǒng)采用C51F020作為下位機(jī)，PC機(jī)作為上位機(jī)，二者通過RS232串口接收或發(fā)送數(shù)據(jù)和指令。傳輸介質(zhì)為二芯屏蔽電纜。RS232信號(hào)和單片機(jī)串口信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換采用MAX232，它是具有雙驅(qū)動(dòng)器、雙接收器的通信器接口電路，不需外接電容而進(jìn)行倍壓及電壓極性轉(zhuǎn)換，只需+5V供電，電源電流為5mA，傳輸率為200Kb／s。串行接口電路原理見圖3。

　　系統(tǒng)中PC機(jī)承擔(dān)主控任務(wù)，負(fù)責(zé)該測(cè)控系統(tǒng)的通信參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)的采集處理及對(duì)單片機(jī)運(yùn)行的控制，程序采用LabVIEW編寫。其通信協(xié)議為：采用RS232異步通信方式，51單片機(jī)串行口共有4種工作方式，這里采用單片機(jī)串口通信的方式1，該方式為8位異步串行通信方式，其波特率是可變的，1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)，若晶振頻率為11．0592MHz，取波特率為4800Kb／s。下位機(jī)按接收到的指令工作，若主控機(jī)發(fā)出無(wú)效或錯(cuò)誤指令，將不作任何控制。

　　1．2．2程序設(shè)計(jì)

　　主機(jī)通信程序：在主機(jī)通信程序設(shè)計(jì)中，采用圖形化語(yǔ)言LabVIEW作為編程語(yǔ)言。它把高級(jí)語(yǔ)言中的函數(shù)封裝為圖形功能模塊，圖標(biāo)間的連線表示各個(gè)功能模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞。編程方式簡(jiǎn)單、直觀、便于使用。串口通信功能模塊包括串口初始化模塊、串口讀模塊以及串口寫模塊，通過這些模塊就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)的控制。

　　LabVIEW串口子VI是通過RS232實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的。LabVIEW串口子VI共有5個(gè)串行通信節(jié)點(diǎn)，分別實(shí)現(xiàn)串口初始化、串口寫、串口讀、檢測(cè)串口緩存、中斷等功能。

　　C8051F020單片機(jī)的程序采用匯編語(yǔ)言寫成。利用匯編語(yǔ)言直接對(duì)相關(guān)硬件進(jìn)行操作，具有開銷小、效率高的特點(diǎn)。在編寫單片機(jī)程序時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的是必須保證PC機(jī)與單片機(jī)串口通信時(shí)的波特率一致。如果兩者不同的話，就無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸而導(dǎo)致通信失敗。所以，在單片機(jī)程序中初始化時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)單片機(jī)晶振和串口通信方式對(duì)寄存器進(jìn)行設(shè)置。