基于labview单片机串口通信课程设计

辽宁工业大学开放性实验课程设计

题目：基于LabVIEW的单片机之间串口通信设计

院（系）：电气工程学院

专业班级：自动班 122

学号： 120302042

学生姓名：刘权

指导教师：（签字）

起止时间：2014.12.17-2015.01.06

摘要

虚拟仪器是现代计算机技术同仪器技术深层次结合的全新概念仪器，实质是利用计算机显示器的显示功能模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出测量结果，利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理，完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。

本文介绍了利用 LabView语言来实现上、下位机之间通信的方法，并从软、硬件两个方面阐述了设计思想。在简要介绍图形化虚拟仪器平台LabView 的基础上,分析STC12C5A60S2单片机与 LabView之间的串口通信模式,并结合该设计中设计的温度检测系统给出串口通信的软、硬件设计。

应用先进的虚拟仪器软件LabView，大大降低了串口通讯复杂程度，减小了软件设计的工作量，能够大大降低投资成本。在实际应用中有巨大的使用价值。

关键词：MCS51单片机，LabView，串口通信

目录

前言 (5)

第一章绪论 (6)

1.1 研究的背景及意义 (6)

1.2 课题发展状况 (7)

1.3 设计任务 (7)

第二章系统总体设计 (8)

2.1 系统方案设计 (8)

2.2 系统硬件选择 (8)

第三章系统硬件设计 (9)

3.1 元器件的介绍 (9)

3.1.1 主控制器 (9)

3.1.2单片机 (10)

3.2 硬件电路图设计 (10)

3.2.1mcu及复位电路 (10)

3.2.2串口电路 (11)

3.2.3晶振电路 (12)

3.2.4led输出电路 (13)

3.2.5PCB版 (13)

第4章系统软件设计 (15)

4.1 单片机接口程序设计 (15)

4.2 单片机串口通讯协议 (17)

参考文献 (19)

附录 (20)

前言

本设计的主要研究内容以单片机为核心，用以串行通信接口电路，并编写相关控制程序。设计基于串行通信的协议，实现和LabView的通信功能。

LabView是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。LabView没有常规仪器的控制面板，而是利用计算机强大的图形环境，采用可视化的图形编程语言和平台，以在计算机屏幕上建立图形化的软面板来替代常规的传统仪器面板。软面板上具有与实际仪器相似的旋钮、开关、指示灯及其他控制部件。在操作时，用户通过鼠标或键盘操作软面板，来检验仪器的通信和操作。

而利用LabView设计的数据采集系统，可模拟采集各种实际信号，并对其疾行分析得出有用信息。通过开放的LabView环境和与之无缝集成的硬件，能够方便地将设计从理论阶段、完成系统辨识、控制设计、动态系统仿真以及实时系统实现。

图0-1 LabView软件总体结构框图

第1章绪论

1.1 研究的背景及意义

1.1.1 研究的背景

目前以计算机为上位机和以单片机为下位机的集散式控制系统被广泛的应用于工业检测和控制系统中。由于PC机的分析处理能力强,处理速度快,而单片机价格低廉、体积小、使用灵活方便,所以主机一般采用PC机,而从机则采用单片机。串行通信是一种常用的数据传输方法，虽然它的传输速度慢，但它占用的通信线路少，成本低，在工程的通信方式上仍有重要地位。通过PC机的RS-232串行接口与单片机之间串行通信是主要的通信手段。

1.1.2 课题研究意义

虚拟仪器与传统仪器技术不同，虚拟仪器在通用计算机平台上通过数据采集设备，然后根据用户的实际需求就可以构建起不同的系统。所以虚拟仪器实际上是一个按照用户的实际需求组成的数据采集系统。具体来说，虚拟仪器有以下特点：

(1) 虚拟仪器利用了计算机丰富的软件资源。另外，计算机还能实时、直接地对测试数据进行各种分析与处理。

(2) 因为虚拟仪器融合了计算机的硬件资源，计算机来直接处理这些应用，这样就大大的增强了传统仪器的功能，突破了传统仪器在数据处理、显示、传输、存储等方面的限制。

(3) 虚拟仪器基于计算机总线和模块化仪器的总线，这样就使仪器的硬件实现了模块化，就可以方便地构建模块化的虚拟仪器。

(4) 当今世界的计算机技术和相关的技术发展十分迅速，虚拟仪器也是建立在此基础上的，因此虚拟仪器随着计算机更新的速度快，功能越来与强大。

(5) 由于计算机的体系是开放式的，所以虚拟仪器的硬件和软件都具有开放性、可重复使用的特点，而且硬件还可以互换，这样就使虚拟仪器系统更为灵活。

1.2 课题发展的状况

在虚拟仪器出现之前，传统仪器设备就是普通的模拟测量设备。每一种仪器就是一种完全封闭的专用系统。随着计算机技术的发展，虚拟仪器的发展大致经历了以下几个阶段。

第一阶段是使用计算机增强传统仪器的功能。由于计算机技术的长足发展和接口的统一，只要把仪器和计算机通过特定的接口相连接，用户就可以通过计算机控制仪器的功能，这使得用计算机控制测控仪器成为一种趋势。

第二阶段是开放式的通用接口和仪器硬件构成。随着时代的发展，仪器的硬件出现了技术进步：插入式的计算机数据采集卡和仪器总线标准的确立。这些新的技术使仪器的构成和接口得以统一和不断开放，这样就慢慢地消除了原来由用户定义和供应商定义的仪器功能的区别。

第三阶段，虚拟仪器构架和结构得到了广泛认同和采用。在硬件和软件领域产生许多行业标准，有几个虚拟仪器平台已经得到广泛的应用并有趋势逐渐成为虚拟仪器行业标准。

第四阶段，虚拟仪器编程的行业标准产生了，接口、总线、传输等都有通过统一的标准，虚拟仪器的作者只要把大部分精力放在程序的开发和仪器功能的设计上就可以了，就不需要考虑这些问题。

在以上阶段中，可以看出在虚拟仪器技术发展中有两个特别突出的标志：一个是各种总线标准的建立和应用，它从硬件标准上为虚拟仪器铺平了道路；另一个是图形化编程语言的出现，用户不再面对枯燥的代码，这就使用户把更多的精力放在程序的流程和效率上面。

1.3 设计任务

1、设计单片机及其相关电路，编写控制程序

2、设计基于串行通信的协议，实现和LabView的通信功能