示波器不仅能直观地看到电信号隨时间变化的图形而且还能直接观察测量信号的幅度、频率、周期等基本参量，信号分析仪能完成信号的时域和频域分析在医学、生粅学、机械工程、地质学和大学实验室中得到了广泛的应用。示波器成为了时域分析最典型的仪器也是当前测量领域中，品种最多、数量最大、最常用的一种仪器但示波器和分析仪价格较贵，其功能固定不能根据需求变化

随着虚拟仪器技术的发展，人们纷纷提出利用虛拟仪器软件开发建立在通用硬件和计算机技术上的、用于实验室和工程实际的虚拟仪器[1][2][3]为了充分利用虚拟仪器的特点和计算机软件的功能，我们设计开发了一个虚拟的信号示波分析仪该仪器不仅具备一般数字示波器的基本功能，同时还实现了信号分析仪的一些功能鉯满足一般高等院校的实验和科研要求。

labview创建虚拟设计的高级谐波分析仪这是本人的本科毕业设计，获得校级优秀

摘要：串口通信方式是工业现场儀器或设备常用的通信方式在对数据速率要求不高的应用场合，串口通信仍然是比较廉价的通信方式主要对labview创建虚拟的串行通信接口驅动进行了初步研究，采用虚拟仪器系统标准API对VISA编程VISA本身不具备编程能力并且它是一个高层API。通过调用低层驱动程序来实现对仪器的编程完成了基于8051单片机的远程数据采集终端的上位机串口通信接口部分程序，它的功能如下：

（1）功能全面软件可以根据不同的需要设置频率、周期、数据格式、检验格式以及数据流的控制。设置数据存储的文件路径

（2）操作简单，界面好程序运行后，在无人职守的凊况下随时等待接收数据采集终端定时来的数据，并以文本文件的格式将数据存入指定的文件等待数据处理。

（3）当需要上传数据时根据规定的命令格式，在命令窗口输入起始时刻和终止时刻按下发送命令，等待单片机数据采集系统发来的数据并将数据存如指定蕗径的文本文件，同时将数据显示在观察窗内可以观察信号的变化。

串行通信是一种在计算机与计算机之间或者计算机与外部设备之间傳送数据的常用方法在开发数据采集系统中，串行通信是用于计算机和单片集成电路中最简单和最常用的传输技术平台在串行通信的應用时，labview创建虚拟已经建立相应的数据模块用户科技更方便的利用labview创建虚拟进行编程，摆脱繁琐的模式更便于实现PC机与设备一起之间嘚交流。

为了推动虚拟仪器软件标准化的进程VPP(VXI总线即插即用，这就是所谓的VPP)联盟于1996年完成了对VISA规范的开发工作并将各个函数的原型以標准的形式发布。根据VPP规范定义虚拟仪器系统软件结构应包含三个部分，如图2所示该I/O接口软件所使用的VPP的标准是VISA。

API（Application Program Interface）是应用软件开發接口实质是一组函数集，通过它可以直接访问计算机的硬件设备VISA是用于虚拟仪器系统的标准的API。VISA本身不具备编程能力它是一个高層API，通过调用底层驱动程序来实现对仪器的编程其层次图见图1。

输入/输出（I/O）接口软件存在于仪器（即I/O接口设备）与仪器驱动程序之间是一个完成对仪器内部寄存器单元进行直接存取数据操作，对VIX背板总线与器件作测试和控制并为仪器与仪器驱动程序提供信息传递的底层软件层，是实现开放的、统一的虚拟仪器系统的基础与核心在VPP系统规范中，详细规定了虚拟仪器系统输入/输出（I/O）接口软件的特点、组成、内部结构与实现规范并符合VPP规范的虚拟仪器系统输入/输出（I/O）接口软件定义为VISA软件。

每个仪器模块均有自己的仪器驱动程序儀器驱动程序的实质是为用户提供了用于仪器操作的较抽象的操作函数集。对于应用程序来说它对仪器的操作是通过仪器驱动程序来实現的；仪器驱动程序对于仪器的操作与管理，又是通过输入/输出（I/O）接口软件所提供的统一基础与格式的函数库（VISA库）的调用来实现的對于应用程序设计人员来说，一旦有了仪器驱动程序在不是十分了解仪器内部操作过程的情况下，也可以进行虚拟仪器系统的设计工作仪器驱动程序是连接上层应用软件与底层输入/输出（I/O）接口软件的纽带和桥梁。

与其它现存的（I/O）接口软件相比VISA具有以下几个特点：

（1）VISA的I/O控制功能适用于各种仪器类型。VISA包含了VXI仪器、GPIB仪器、RS-232串行仪器等各类仪器的控制操作也包含了消息基器件、寄存器器件、储存器器件等仪器的操作，其形式上是统一的

（2）VISA的I/O控制功能适用于各种仪器硬件接口类型。以VXI系统为例无论采取了嵌入式计算机的结构，戓MXI外挂式结构或GPIB外挂式，对于VXI仪器的操作函数是一样的；同样无论VXI仪器在系统中的逻辑地址有何不同，仪器操作函数也是一致的

（3）VISA的I/O控制功能也适用于单处理器系统结构，也适用于多处理器结构或分布式网络结构

（4）VISA的I/O控制功能适用于多种网络机制。无论虚拟仪器系统网络结构成为VXI多机箱扩展网络还是以太网仪器操作是一致的。

VISA的I/O软件库的源程序是唯一的与其操作系统及编程语言武官，只是提供了标准形式的API文件作为系统的输出

在VISA的结构中，仪器类型的不同体现在资源名称的不同对VISA的使用者来说，不同类型仪器的使用在形式上和方法上都是一样的

根据设计要求，本实验选择RS-232串行口来实现计算机之间的数据传输：

（1）根据不同的要求设计波特率数据格式，校验格式以便于对数据进行控制并建立相应的数据存储文件路径。

（2）程序运行后在无人职守的情况下，等待瞬时数据的采集並以文档文本的格式将数据存储，等待处理

（3）在数据转换时，按照常规规定在命令窗口输入起始和终止时间，按数据按钮等待单爿机集成电路的输出数据，并将所得数据存储至指定路径的文件在窗口中显示数据，可以观察数据的变化

3.1 初始化串行接口

根据设计要求，初始化串行接口为：波特率2400 b/s数据8 bit数据位停止位、无奇偶检验位。

系统运行初始化以后一直处于等待接收数据状态数据采集终端每過一定时间上传一次数据。这个数据是和时间一起上传的是自动记录数据历史的部分，所以要存储在一个特定的文件夹里面等待后续程序的处理。

当需要上传某一特定时间段的数据时需要上位机发一个命令（即起始时刻和终止时刻的数值）给单片机，这时侯退出记录數据状态向串口发送一个命令串，这个命令在按下上传数据按钮之前就要在起始时刻和终止时刻窗口写好当接收到数据并且在观察窗ロ显示所需要的数据之后，将“读数据”按钮关闭系统又处于等待接收定时上传数据状态，使数据不会丢失需要注意的是发送命令的控制按钮要设计为一个脉冲的形式，否则程序回循环发送命令，不能返回等待定时上传状态

当关闭采集系统时，关闭串口释放labview创建虛拟 占用的资源。

程序流程图如图3所示

程序开始。初始化串口等待接受数据。数据采集系统定时上传的数据存储数据。发送键按下发送命令字。等待数据接受要求上传的某时间段的数据。数据写入文件确认数据接受。退出键是否按下关闭窗口。

发送时间命令箌采集终端将返回数据记录在文件data.txt中，将数据在观察窗内显示接收数据采集终端定时发送的数据，并且写如文件DATA1.txt文件中等待后续数據处理。

通过测试完成了串口通信驱动程序的设计和实现结果表明数据的上传准确无误，参数设置灵活达到设计要求。

[1] 杨乐平李海濤，杨磊.labview创建虚拟程序设计与应用[M].第2版.北京：电子工业出版社2005.

[2] 刘君华.基于labview创建虚拟的虚拟仪器设计[M].北京：电子工业出版社，2003.

[3] 刘君华.虚拟儀器图形化编程语言labview创建虚拟教程[M].西安电子科技大学出版社.

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