1  绪论

1.1  课题研究的背景及意义

在工业控制系统中，知网论文查重一般能够实现对现场测得的数据进行统计、分析、反馈、报警等，并且还要求实时控制现场装置。由于单片机具有体积小、售价较低、在较差的环境中可以适应等特点，所以在功能较为复杂的控制系统中，通常以单片机作为下位机，使其能够完成对控制系统的数据采集与控制；与此同时以PC机作为上位机，来完成对复杂数据的处理和控制单片机。因此，在上位机与下位机之间就存在着大量的数据交换过程，而通常实现上下位机的数据交换是通过串行口通讯来完成的。

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1.2  虚拟仪器简介

虚拟仪器是一种以计算机为基础的仪器。紧密集成的计算机和仪器是当前仪器的一个重要发展方向。这种结合的基本途径，一是将计算机引入仪器，典型的例子是智能仪表。随着计算机功能的日益强大，以及它日益减少的大小等仪器功能更强大的工具，现在存在的嵌入式系统。另一种方法是将仪器引入计算机，以一个通用的计算机硬件和操作系统作为基础，来实现各种仪器的功用，虚拟仪器主要是指这种方法。虚拟仪器和传统仪器组成相同，主要由数据采集与控制、数据分析和处理、显示三部分组成。

对于传统的仪器来说，它的三个部分功能主要由硬件实现。而虚拟仪器，只有数据采集与控制由硬件构成，其他两个部分通过软件来实现。虚拟仪器与传统仪器相比，虚拟仪器的设计逐渐往模块化、标准化发展，这使得虚拟仪器的设计工作量减轻不少。一般的虚拟仪器测试系统的硬件是由传感器部件、通用计算器、信号调节及采集部件等组成。软件部分用专用的虚拟仪器开发语言编写。

通常虚拟仪器测试系统硬件组成部分是由传感器部件、信号调理及信号采集部件、通用计算机、打印机等构成。系统软件部分通常用专用的虚拟仪器开发语言编写而成，并可通过Internet实现网络扩展。

LABVIEW是实验室虚拟仪器集成环境（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)的简称，它是美国国家仪器公司(NATIONAI  INSTRUMENTS，简称NI)的创新软件产品。

LABVIEW对使用者能够开发属于自己的仪器系统提供了解决途径。虚拟仪器软件功能的实现把计算机的硬件资源跟仪器的硬件整合为一个有机的整体，这种方法把计算机的计算跟处理能力以及硬件仪器的测量数据的能力、控制系统的能力整合到一起，可以减少成本、缩减仪器硬件的体积和减少开发时间。而今虚拟仪器随着计算机的发展技术而逐渐进步，它还能够跟网络进行互联，而我们现在只需要通过改变软件程序就能不断地增强拓展虚拟仪器的测量功能。

LABVIEW也是一种通用的编程系统，它具有种类多样、简单方便、功能强大的函数库，在这些函数库里面包含数据采集、串行仪器控制、数据显示及存储等功能。LABVIEW同时也拥有仿真、调试工具，例如设置断点、单步执行等，使得用户的调试十分方便。除此之外，LABVIEW还有动态连续的跟踪方式，利用这个功能用户可以动态、连续地观察程序中的数据及其变化情况，这使得LABVIEW比基于其他开发环境的语言更加方便与有效。

LABVIEW采用的是图形化编程语言，即G语言，它所生成的程序是以框图的格式呈现出来的，所以G语言能在短期内掌握并且应用。图形化的程序编程语言不仅比起传统的语言要显得简单明了，并且效率得到提高。随着虚拟仪器技术还在不断地发展，图形化的编程语言终会成为通行的规范。

与其他仪器相比LABVIEW的特点如下：

（1） 性能高

虚拟仪器技术是依靠现代PC技术的基础上而逐步发展起来的，因此其实现了现代PC技术的各种优点，这包含性能高的微处理器和文件I/O，使得在数据导入硬盘的同时就能实时地对数据进行复杂的分析处理。

（2） 扩展性强

虚拟仪器的灵活性很强，只需要更新计算机或者测量的硬件设备，整个现有系统就可以进行非常便利的改进。

（3） 开发时间少

在驱动和应用上，虚拟仪器能将最新的PC机、仪器仪表和通讯方面技术联系在一起。使用者在操作时能够享受到新技术带来的便利，使其能够轻易地配置、创建、发布、扩展、维护和更改高性能、低成本的数据测量和控制系统的解决方案。

1.3  本文所做的主要工作

本文主要实现上位机对下位机采集数据的处理，并实现控制下位机的功能。内容主要包括：

（1）选择信号源，并由下位机进行数据采集。

（2）上位机通过串口通讯对下位机采集的数据进行显示、分析。

（3）实现上位机对下位机的控制功能。