題目：紫外線強度測試報警系統(tǒng)設計與制作-38-程序初始化程序初始化設置、讀取初值設置、讀取初值顯示實時時間顯示實時時間N按鍵是否為1按鍵是否為1Y報警并上傳數(shù)據(jù)報警并上傳數(shù)據(jù)4.4虛擬儀器開發(fā)軟件虛擬設備是一種計算機設備系統(tǒng)，它使用基于計算機的硬件軟件執(zhí)行測試和設計虛擬控制面板的功能。它還使用顯示功能來模擬傳統(tǒng)裝置，儀表板以繁多的形式顯示和生成測試結果。應根據(jù)實際需要來選擇軟件開發(fā)環(huán)境，但必須基于為用戶提供功能強大且用戶友好的應用程序。軟件在虛擬工具中起著重要作用。它負責數(shù)據(jù)分析和處理，例如數(shù)字濾波和頻率轉(zhuǎn)換。在很大程度上，虛擬工具的成功取決于軟件。因此，美國公司NI提出了“軟件就是儀器”的口號。有許多用于虛擬工具的軟件開發(fā)工具，主要分為以下兩類。1.傳統(tǒng)的基于文本的編程方法，如C、VisualC++、VisualBasicLabWindows/CVI和其他圖形編程方法，如NI的LabVIEW軟件、HP的VEE等[22]。它的優(yōu)點是軟件開創(chuàng)時間短，好上手，非常適合沒有專業(yè)編程水平的人員。2.G語言概念LabVIEW虛擬編程語言是一種圖形化編程語言，也稱為"G"語言[23]。用來編程時，基本上不寫代碼，而是用圖表代替。它盡可能使用相關的專業(yè)術語、符號和概念，因此LabVIEW是最終用戶的工具。它提高了自己的能力用于構建行業(yè)和技術系統(tǒng)，為實現(xiàn)工具和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)提供了一種簡便的方法。當它用于研究、設計、測試和實施系統(tǒng)工具時，它可以大大提高工作效率。4.5根據(jù)虛擬儀器的上位機設計4.5.1串口通信程序設計LabVIEW的編程環(huán)境與其他可視化開發(fā)環(huán)境類似，程序的界面和代碼是分開的，程序界面稱為前面板VI，該代碼稱為框圖VI，LabVIEW的VISA串行功能是后面板框圖的I/O子模塊里面，如圖4.5所示。圖4-5VISA串口函數(shù)LabVIEW使用標準I/OAPI—VISA工具進行編程，以實現(xiàn)串行通信控制。VISA是LabVIEW驅(qū)動程序VI工具中與驅(qū)動程序軟件通信的基本功能。VISA本身并不支持編程工具，雖是一種高級API但為低級驅(qū)動程序。VISA可以控制VXI、GPIB、串口或基于電腦的工具，并可以根據(jù)使用的工具類型調(diào)用相應的驅(qū)動程序。LabVIEW串行通信功能放在“函數(shù)選板”“數(shù)據(jù)通信”→“協(xié)議”→“串口”子選板或者“函數(shù)選板”“儀器I/O”→“串口”子選板。本系統(tǒng)VI程序配置如圖4.6所示。圖4-6VISA串口配置圖串口的工作如下：1.匹配串口。調(diào)用VISA配置串口功能初始化串口。配置串口傳輸率為9600，數(shù)據(jù)位為8，沒有校驗位，停止位為1。串口選擇COM9端口，配置必須與MCU配置匹配，如果沒有，溝通就無法成功[24]。2.打開串口。調(diào)用VISA打開VI并在系統(tǒng)通信狀態(tài)下打開指定的VISA。3.編寫延時功能。初始化串口并打開串口后，使用毫秒的延遲功能需要一些時間。這減慢了1000毫秒。4.設置緩沖區(qū)。調(diào)用屬性節(jié)點作為數(shù)據(jù)通道，字節(jié)自動裝載。5.讀取數(shù)據(jù)緩存區(qū)調(diào)用VISA讀取函數(shù)VI，讀取下位機上傳到緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)。6.關閉串口。數(shù)據(jù)讀取過程結束后，關閉對數(shù)據(jù)緩存區(qū)的讀取，釋放內(nèi)存。串口通信采用先進的編程手段，打破了因程序代碼冗雜而不利于后續(xù)功能的添加。圖形化編程語言的出現(xiàn)，提高了串口通信調(diào)試的效率。4.5.2存儲和查詢報警數(shù)據(jù)LabVIEW具有豐富的文件操作函數(shù)庫，可以輕松讀取和寫入文件。LabVIEW可以讀寫文本文件、數(shù)據(jù)報告文件、二進制文件和測試文件[25]。從主程序中的VISA數(shù)據(jù)緩沖區(qū)末尾讀取的數(shù)據(jù)應轉(zhuǎn)換為表格數(shù)據(jù)保存，并將表格數(shù)據(jù)保存到Excel文件中供用戶打印查詢。如果數(shù)據(jù)不需要在主程序界面上可視化顯示，也可以保存到TXT文件（可以用Excel打開）。后面板框圖中LabVIEW的子功能報告模塊如圖4.7所示。圖4-7報表設置函數(shù)圖調(diào)用While函數(shù)作為底層框架，將串口通信數(shù)據(jù)設置為子VI，配置數(shù)據(jù)輸出端，連通數(shù)據(jù)流通道。主要用到的函數(shù)為新建報表、添加報表文本、保存報表至文件、處置報表。1.新建報表參數(shù)設置。設置報表模板輸入定義文件路徑與報表類型，指定作為報表模板的Word文檔和Excel工作報表的路徑。輸入要打開的Word文檔或Excel工作表的路徑。對于HTML報表和標準報表，VI忽略該參數(shù)將窗口狀態(tài)設置為正常。2.添加文本至所選報表。通過連線數(shù)據(jù)至文本輸入端可確定要使用的多態(tài)實例。將數(shù)據(jù)輸出子VI數(shù)據(jù)通道連接至函數(shù)文本輸入端，設置字符格式、指定MicrosoftWord或Excel報表中要進行插入操作的點。3.定義報告文件路徑，連接報告輸入，最后使用報告處理功能關閉報告并釋放其界面以節(jié)省內(nèi)存。4.5.3登錄界面設計關于上位機軟件系統(tǒng)的設計，一個基礎功能完備的人機交互端仍需添加其他輔助功能，所以添加用戶端登錄、密碼修改功能。登錄界面可以設置登錄名和密碼，并顯示登錄信息，登陸界面簡單直觀。如圖4.8所示。圖4-8系統(tǒng)登錄界面程序設計包含了While循環(huán)框圖，內(nèi)嵌事件函數(shù)、條件函數(shù)、平鋪式事件結構，同時增設字符串入、布爾控件。當輸入賬號密碼須經(jīng)過與數(shù)據(jù)庫對比，對比正確時跳轉(zhuǎn)至實時監(jiān)控界面。當輸入錯誤時顯示錯誤提示項，程序框圖如4.9所示。圖4-9登錄系統(tǒng)程序圖4.5.4賬戶密碼修改根據(jù)實際人機交互需求，管理員需要擁有對賬戶、密碼修改的權限，因此繼登錄界面操作可選擇修改操作，由子VI連接直接跳轉(zhuǎn)至修改界面。修改程序設計簡約，保持了程序精煉，功能完善的優(yōu)點。以While循環(huán)為基本架構，設置新舊賬號、密碼輸入字符串控件，使字符串或字符串數(shù)組按行寫入文件；連接函數(shù)、子VI調(diào)用函數(shù)編輯密碼保護的目標VI，請將密碼連接至該輸入；文本寫入，當修改成功時跳出顯示信息。程序設計如4.10圖所示。圖4-10密碼修改程序圖第5章系統(tǒng)調(diào)試5.1整體電路系統(tǒng)整體電路正面圖如下圖5.1所示。圖5.1系統(tǒng)整體電路圖硬件系統(tǒng)的搭建主要通過利用DICE-5212K開發(fā)箱來集成，包括的模塊為：（1）直流5V、2A電源適配器（2）RS-232串行通信端口（3）單片機AT89S52，帶仿真接口（4）MAX232單電源電平轉(zhuǎn)換芯片（5）8位開關量輸入模塊（按鈕開關）（6）六位動態(tài)數(shù)碼管顯示模塊（7）8位LED發(fā)光二極管輸出模塊（8）蜂鳴器模塊（9）I2C日歷時鐘模塊(PCF8563)（10）紫外線檢測傳感器模塊前面基本完成關于紫外線測試系統(tǒng)的框架構建，并進一步對系統(tǒng)的下位機硬件電路設計和上位機軟件開展程序設計工作，最終仍舊需要在實驗室條件下對硬件電路與軟件程序聯(lián)合進行調(diào)試。確保各個硬件電路模塊和軟件程序模塊正常無誤。5.2系統(tǒng)調(diào)試硬件模塊的線路連接不但要嚴格按照設計標準連接，而且要視電氣特性而定，最后仍須保證各個器件引腳與軟件燒錄編寫時候定義的引腳的一致性。模塊OUT(KZ1,實驗模塊擴展區(qū))接接至ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換區(qū)的IN0，ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換區(qū)的CS4接至系統(tǒng)接口區(qū)的8000H端口，ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換區(qū)的WR接至系統(tǒng)接口區(qū)的/IOWR端口，ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換去的RD接至系統(tǒng)接口區(qū)的/IORD，ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換區(qū)的ADDA、ADDB、ADDC接至GND,CLK接至單脈沖與時鐘區(qū)的500K[26]，用8芯線將數(shù)據(jù)總線JX0接至ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換區(qū)的JX6。5.3模擬檢測實驗分析將編譯好的紫外線傳感器主程序通過Keil軟件編譯，如圖5.2所示。圖5.2紫外線強度測試程序?qū)⒆贤饩€筆垂直照射于濾光片上，通過調(diào)節(jié)光源與濾光片的距離，測出響應數(shù)據(jù)，以檢測該紫外線測試系統(tǒng)的性能。具體數(shù)據(jù)如表5.1所示。表5.1紫外線檢測數(shù)據(jù)距離（cm）電壓（V）00.34541.50.073030.01904.50.012060.01057.50.0095結論本論文以單片機為核心紫外線檢測傳感器模塊為主要檢測模塊，基于LabVIEW設計上位機串口通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與保存；Keil為單片機程序燒錄平臺為研究背景，主要任務是實現(xiàn)檢測紫外線強度并在超過安全界限時報警的功能。以C語言、虛擬儀器G圖形化語言作為編程和調(diào)試語言。系統(tǒng)元件模塊結構簡單、性能良好、響應速度快、經(jīng)過軟件誤差補償后，響應靈敏度得到進一步提升，硬件實用性強，軟件可擴展空間大，是一種高效、成本低的集成系統(tǒng)。在實際應用開發(fā)中，固定成本和工作持續(xù)性、穩(wěn)定性將是一個至關重要的問題，為了更好的投入市場，面向消費者，應圍繞著提高性能，降低成本的考量為落實點，真正做到從產(chǎn)學研一體化的落地，這也是應該重點研究和改善的問題。本人由于能力水平有限，在系統(tǒng)的分析開發(fā)設計過程中難免有疏忽和錯誤之處，請各位老師指正。參考文獻[1]張盼盼,李英華.基于單片機的紫外線檢測儀的設計[J].科技創(chuàng)新與應用,2016,49(27):76[2]馬永華.基于太陽能電池的便攜式紫外線檢測儀的設計[J].無線互聯(lián)科技,2017,40(9):53-55[3]孫曉晨,張放,邵華.紫外線對人體健康影響[A].中國職業(yè)醫(yī)學,2016(43)3:380-383[4]王恒桓,于良軍.醫(yī)用紫外線強度無損傷動態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[A].中國醫(yī)療設備,2013(1):27-30[5]卓嘉璇,吳蘭芳,\t"36:8083/rwt/288/http/GEZC6MJZFZZUPLSSGM3A/kcms/detail/_blank"李劭彥.便攜式紫外線探測儀[N].中國科技信息,2015(18):64-68[6]尤錦程,王燦霞.基于紫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致謝時光荏苒猶如白駒過隙，時以至此我的論文已經(jīng)完成了，四年時間轉(zhuǎn)眼間已然逝去，而入學也仿佛昨天，月末即將揚帆起航，步入絢麗多彩的社會。回首大學生活的點點滴滴，感慨不已，慶幸自己當初的選擇。先謝為過！我要向我的老師關碩教授表示由衷的感謝和深深的敬意，從我的論文開始至今，都傾注了導師極大地心血，不停的引導、鞭策我。在做論文的日子里，老師淵博扎實的專業(yè)知識、嚴謹求實的工作態(tài)度、循循善誘的教導方法、以身作則的教育方式都值得我去學習，不只有學識方面，更有精神品格都讓我受益匪淺，終身難忘。我也要感謝我們組指導老師們田海軍老師、徐士博老師、張玉財老師、張海平老師、陳東升老師、馮玉昌老師在我的學習上給予我悉心的教導，他們不僅專業(yè)知識功底深厚、治學嚴謹、平易近人，還在身負教學、科研的重任的繁忙之時，抽出寶貴的時間召集我們以督查我們的作品，在我畢業(yè)設計完成的過程中，對我的作品提出了很多寶貴的意見，讓我少走了很多彎路。老師們給了我一片自由發(fā)揮的天空，帶我進入了一個全新的領域，孜孜不倦的教導我，讓我在這個領域里有了建樹。感謝我的父母將我撫養(yǎng)成人，并在我人生的道路上義無反顧的鼓勵