基于LabVIEW的电机转数显示

基于LabVIEW的电机转数显示摘要：利用Proteus软件，单片机系统实现步进电机的正转和反转，LabVIEW显示界面显示上位机串口的配置和电机运转的圈数。实现了单片机控制系统下位机与LabVIEW上位机通过串口来进行通信的功能。关键词：步进电机，串口通信，联合仿真，LabVIEW0引言本系统由Proteus单片机电路和LabVIEW上位机联合仿真组成。下位机使用proteus软件联合keil利用51单片机最小系统来仿真实现步进电机的正转和反转，使用LabVIEW制作的上位机显示界面和下位机进行通信。上位机显示电机正转和反转的转数。1下位机原理正反转可控步进电机系统由单片机最小系统、步进电机和COM控件组成，该系统是实际电路的一个仿真，通过虚拟串口能够实现和上位机之间的通信。熟悉步进电机四相双四拍方式的驱动原理。其硬件原理图如图一：图1硬件原理图其中步进电机由ULN2003A驱动，P1.0控制电机的正转，P1.1控制电机的反转，P1.2控制电机运转的停止，COM口通过虚拟串口连接上位机。实现功能：P1.0“正转”按钮按下，步进电机实现正转，计数器aa记下正转的圈数；P1.1“反转”按钮按下，步进电机实现反转，计数器bb记下反转的圈数；P1.2“停止”按钮按下，步进电机停止运转，通过串口发送正转和反转的圈数给上位机。调试运行时刻图如图2。图2运行时刻图COM口配置：通过虚拟串口软件VirtualSerialPortDriver配置串口，COM1写入，COM2读出。串口配置如图3。图3串口配置COMPIM串口设置如图4，其中波特率取9600bps，数据位取8位。图4COMPIM串口配置2上位机设计虚拟仪器软件软件架构(VirtualInstrumentsSoftwareArchitecture，VISA)，实质上是一个I/O软件库及其规范的总称。VISA是应用于仪器编程的标准加应用程序接口，是工业界通用的仪器驱动器标准API(应用程序接口)，采用面向对象编程，具有很好的兼容性、扩展性和独立性。用户可用一个API控制包括VXI、GPIB及串口仪器在内的不同种类的仪器，它还支持多平台工作、多接口控制，是一个多类型的函数库。在LabVlEW中编写的VISA接口程序，当外部设备变更时，只需要更换几个程序模块即可使用，简单方便而且开发效率高。本次设计采用VISA读写串口设备，设计出了一个显示界面。上位机显示界面如图5。图5上位机显示界面VISA资源配置中串口选用COM2口，与COM1口配对，其总程序如下图图6总程序框图在LabVIEW中，串口通信的基本步骤大致分为3步：第一，初始化串口，利用VISA配置串口节点设定串口的端口、波特率、停止位、校验位、数据位，需要注意的是在LabVIEW中串口号是从0开始编号的。第二，读写串口，利用VISA读取节点和VISA写入节点对串口进行读写。第三，关闭串口，停止所有读写操作。串口初始化节点见图7所示，该节点主要用于串口的初始化，主要参数意义如下：VISA资源名称：指PC的串口名，例如：COMl、COM2等。波特率：串口速率，默认为9600bps。数据比特：一帧信息中的位数，LabVIEW中允许5～8位数据，默认为8。奇偶：奇偶校验位，可选为无校验、奇校验或偶校验，默认为无校验。停止位：一帧信息中的停止位的位数，可选为1位、1.5位或2位。流控制：设置传输机制使用的控制类型，可选为None、XON/XOFF软件流控或RTS/CrS硬件流控，默认为None。终止符：设置一帧数据的结束符，即当接收串口数据时，当收到终止符时，软件自动结束一帧数据接收。串口读操作节点见图8所示，字节总数：要读取的字节数量；读取缓冲区PC串口收到的数据；返回数：实际读取的字节数，字节总数应大于或等于返回数，否则会丢失数据。串口用完要关闭，关闭串口采用如图9所示VISA关闭节点。由于LabVIEW项目表现为一种层次结构，为了将底层发生的错误信息原封不动地传递到顶层VI，LabVIEW利用错误簇来作为传递错误信息的载体。本设计采用简易错误处理器VI来显示发生的错误信息，如发生错误，该VI返回错误描述，或选择性显示对话框，如图10。图7VISA配置串口图8VISA读取图9VISA关闭图10简易错误处理器附录1#includereg51.h#includeabsacc.hsbitp10=P1^0;sbitp11=P1^1;sbitp12=P1^2;#defineUP20#defineDOWN30#defineSTOP40#defineuintunsignedcharunsignedchartemp,aa,bb;voiddelay()//延时100ms{unsignedi,j;for(i=100;i0;i--)for(j=110;j0;j--);}/*****************串口初始化函数*************************/voidinit(){TMOD=0x20;//设定T1定时器为工作方式2TH1=0xFD;//T1定时器装初值TL1=0xFD;TR1=1;//T1定时器赋初值REN=1;//允许串口接收SM0=0;//设定串口工作方式SM1=1;EA=1;//开总中断ES=1;//开串口中断}main(){init();while(1){{if(p10==0){temp=UP;//控制正转P2=0xFF;delay();aa=0;}if(p11==0){temp=DOWN;//控制反转P2=0xFF;delay();bb=0;}if(p12==0){temp=STOP;//控制停止}switch(temp){caseDOWN:P2=0x03;//控制反转delay();P2=0x06;delay();P2=0x0c;delay();P2=0x09;delay();aa++;SBUF=aa;break;caseUP:P2=0x03;//控制正转delay();P2=0x09;delay();P2=0x0c;delay();P2=0x06;delay();bb++;SBUF=bb;break;caseSTOP:P2=0xFF;//控制停止ES=0;SBUF=aa;while(!TI);TI=0;SBUF=bb;while(!TI);TI=0;ES=1;break;}}}}