文档介绍：基于LabVIEW的实时数据测量系统的设计
发布日期:2007-06-19 作者:李春萍李颉思来源:微计算机信息
摘要:在对汽车变速箱的转速与扭矩测量过程中,设计了一个软件由LabVIEW与嵌入式实时操作系统组成,硬件由计算机与单片机构成的上下位机测量系统。详细介绍了对μC/OS-Ⅱ操作系统的应用和LabVIEW串口数据通信与显示的实现。从而做到了对数据的实时采集与处理。
关键字:数据采集;LabVIEW; 嵌入式实时操作系统; 串口通信
1 引言
实时操作系统适用于对可靠性、安全性和响应时间要求十分高的场合。对实时操作系统的合理应用,可使整个计算机控制系统实现高度自动化、高效率及高可靠性。而LabVIEW作为一种图形程序设计语言,采用全图形化编程,用来为测试系统提供输入值并接收其输出值。故此使用嵌入式操作系统和LabVIEW能够进行实时地测量与控制并兼有操作简便和易于升级扩展等优点。
由于NI公司的数据采集卡较为昂贵,所以在对变速箱的转速与扭矩性能检测过程中用飞利浦公司的P89LPC938单片机和方波信号转换电路替代。这样下位机采用移植了嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ的高速单片机,上位机采用装有LabVIEW的PC机。通过这样的硬件既能达到监控功能分离的目的同时也能够满足测量任务对精度与实时等方面的要求。
 
2 测控系统硬件与原理
    首先我们把输入输出转速和扭矩经过JC2B型转矩转速传感器转换后得到四路正弦信号。如果把此四路正弦信号直接送入数据采集卡且变速箱的输入转速如为3000转/分,对每个正弦信号采样250个点,则需要的采样率为:250 3000 60=。那么使用中档的最高采样率为100K数据采集卡,如四路正弦信号至少要采集10路信号,则每路分配到的采样率仅为10K,。同时过于依赖上位机软件的信号处理功能,会过多占用CPU,以致影响整个测控系统的性能。
由于一般的数据采集卡并不能很好地达到要求,故整个系统的硬件构造如图一所示:
                            
 
                              图一测试系统硬件原理图
通过传感器把被测变速箱扭矩、转速转换成具有相位差的两组正弦电信号,再通过信号转换电路将正弦信号转换为方波信号输入到单片机的捕获单元,并在单片机中计算出正弦信号的频率与相位差,再转化为转速和转矩值,最后由串口RS232传到上位机,LabVIEW中有串口接收函数可以接受单片机发来的数据并显示。由于传送到上位机的是经过单片机处理得到的ASCⅡ码字符串,而非正弦信号。这样传送到串口的数据流量可大大的减小。RS232的最高传输率可达56K,足以完成普通的传输。同时单片机还可接受操作人员根据试验要求通过计算机所给定的转矩值,实时对发电机励磁转矩进行控制,从而使发电机提供的输出转矩恒定在要求值。这样设计,充分发挥了单片机适应长时间工作、控制速度快以及计算机功能齐全的特点。
单片机选用PHILIPS的P89LPC938,它是基于80C51内核的高速、8位单片机,U。在在设计中,使其中的两个模块工作在输入捕获模式下,/ICB引脚,用来测量两路方波信号的周期