基于LabVIEW的單片機脈沖發(fā)生器

　　1引言

　　由于各種人群的皮膚阻抗的動態(tài)范圍不一樣，甚至同個人在不同的時間、不同的環(huán)境下皮膚阻抗的動態(tài)范圍也不一樣。因此，在皮膚阻抗檢測系統(tǒng)中，刺激器需要根據(jù)不同的人群以及不同的環(huán)境，產(chǎn)生不同頻率、不同脈寬的刺激信號，才能保證檢測系統(tǒng)可以測量到人體皮膚的真實阻抗。

　　MCS-51單片機系統(tǒng)有3個定時器可以產(chǎn)生方波，而且方波的脈沖頻率及寬度可以由軟件設定，這種產(chǎn)生脈沖的方式具有很大的靈活性。上位機軟件LabVIEW同下位機通信時，將下位機所要產(chǎn)生的脈沖的參數(shù)通過串口傳給下位機，以便實現(xiàn)利用LabVIEW控制單片機產(chǎn)生所需脈沖的目的。

　　2下位機系統(tǒng)的設計

　　2.1硬件部分

　　MCS-51單片機內(nèi)部有一個功能很強的全雙工串行口，該串行口有4種工作方式。片內(nèi)的定時器/計數(shù)器可以產(chǎn)生波特率，大小可用軟件設置。有2個物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF，接收、發(fā)送均可觸發(fā)中斷系統(tǒng)，使用十分方便。對外也有兩條獨立的收、發(fā)信號線RXD（P3.0）和TXD（P3.1）。

　　本文采用RS 232串行接口標準，在電氣特性上，RS232采用負邏輯，要求高低兩信號間有較大的幅度，標準為：邏輯“1”在-5~-15V之間，邏輯“0”在+5~+15V之間。

　　2.2軟件部分

　　MCS-51的定時器0進行兩次計數(shù)。設P1.0為脈沖發(fā)生端，當定時器0的第一次計數(shù)結(jié)束后，將P1.0取反，賦新的初值，再進行第二次計數(shù)。當?shù)诙斡嫈?shù)結(jié)束后，再一次將P1.0取反，又賦原來的初值，進行新一輪的計數(shù)，如此反復即可產(chǎn)生方波。這樣通過兩次計數(shù)值的不同就可以實現(xiàn)產(chǎn)生不同脈寬及頻率的方波了。

　　圖1，圖2和圖3給出了單片機程序的詳細流程圖。其中定時器1工作在方式2，這是一種自動重裝方式，禁止中斷，用于產(chǎn)生波特率（該波特率設置為9 600）。串口工作在方式1，發(fā)送或接受一幀信息為10位，1位起始位（0），8位數(shù)據(jù)位和1位停止位（1），無奇偶校驗位。程序還設定串口中斷優(yōu)先級高于定時器0的中斷優(yōu)先級。

　　在通信前，上下位機一般會約定一個協(xié)議，例如在發(fā)送的數(shù)據(jù)前加一個標識段，一般為一個字節(jié)。當該字節(jié)傳輸正確后，下位機才可以認為上位機準備發(fā)送數(shù)據(jù)段。這樣可以避免串口偶爾產(chǎn)生的誤發(fā)信號。

　　程序設定4個字節(jié)為一個數(shù)據(jù)段，是因為上位機一次性要發(fā)完包括高低電平在內(nèi)的兩次定時器的初始值，而每一個初始值都有兩個字節(jié)。因此下位機判斷一次完整的數(shù)據(jù)段是否發(fā)送完畢，就是判斷其是否收到了4個字節(jié)的數(shù)據(jù)。

　　3上位機系統(tǒng)的設計

　　LabVIEW語言是美國國家儀器（NI）公司開發(fā)的一種基于圖形化語言（G語言）的編程語言，利用該語言編寫的模塊化程序，具有良好的界面，簡單、直觀，且易于理解、調(diào)試和維護。做成的虛擬儀表可以當作許多儀器設備來使用，其功能完全由用戶編程定義。另外，LabVIEW內(nèi)還包含豐富的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)信號分析以及控制等子程序，特別適用于數(shù)據(jù)采集、通信處理系統(tǒng)。

　　LabVIEW提供了很多現(xiàn)成的可供調(diào)用的函數(shù)庫，從底層的GPIB，VXI，PXI，串口數(shù)據(jù)采集板的控制子程序到大量的儀器驅(qū)動程序；從基本的功能函數(shù)到高級分析庫，幾乎涵蓋了儀器設計中需要的所有函數(shù)。同時，LabVIEW還支持用于網(wǎng)絡通訊的TCP/IP協(xié)議、動態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）和網(wǎng)絡化多媒體對象技術（Ac tiveX）等應用軟件標準。

　　3.1VISA LabVIEW提供了功能強大的VISA庫

　　VISA（Virtual InSTrument Software Architecture，虛擬儀器軟件規(guī)范）是用于儀器編程的標準I/O函數(shù)庫及其相關規(guī)范的總稱。VISA庫駐留于計算機系統(tǒng)中，完成計算機與儀器之間的連接，用以實現(xiàn)對儀器的程序控制，其實質(zhì)是用于虛擬儀器系統(tǒng)的標準的API（ApplicatiON Programmer Inter-face，應用程序接口）。正因為如此，VISA可以連接不同標準的I/O設備。

　　VISA本身并不具備編程能力，惟他通過調(diào)用底層的驅(qū)動程序來實現(xiàn)對儀器的編程。VISA的I/O軟件庫的源程序是惟一的，其與操作系統(tǒng)及編程語言無關，只是提供了標準形式的API文件作為系統(tǒng)的輸出。