中国飞机强度研究所， 陕西省西安市， 710065
摘要：随着计算机技术和智能仪表技术的不断发展，数据采集处理技术被不断的应用到各类测控领域。由于在使用的过程中存在很大的弊端，例如研发成本高，研发周期时间长等。为了能够降低成本、提高效率，LabVIEW虚拟仪器数据采集系统应运而生。此数据采集系统能够进行实时的数据采集，准确的对数据进行保存和处理。本文将阐述该系统的硬件组成、软件设计以及51单片机控制技术。
关键词：LabVIEW；数据采集；系统；研究
随着虚拟技术的发展，改变了以往测试仪器存在的弊端，企业或用户可以根据自身的想法，设计出满足自身需求的仪器系统。目前LabVIEW是人们公认的功能最强大的图形化软件开发集成系统。因此被人们广泛应用测控领域中，基于LabVIEW的系统平台，设计开发出满足需求的虚拟数据采集系统，且开发出的数据采集系统不仅实现传统采集系统的基本功能，还增加系统的灵活性，在实际应用中，能够充分发挥出虚拟仪器的优势。
一、LabVIEW的数据采集系统研究的意义
随着我国科学技术不断的发展，我国的数据采集处理技术被广泛应用到测控领域当中。但同时也面临着很大的挑战，如测控系统越来越复杂，测控成本逐渐加大以及对测控投资的要求越来越高等。面对这些问题，人们的最直接做法就是选择更加标准化的硬件平台。虽然可以有效降低测试的成本，但是作用有限。然而使用虚拟仪器进行测控，就能很大程度上缩短软件的开发周期，并且虚拟仪器是在模块化软件标准的基础进行开发的系统，因此用户可以根据自身研发软件的特点选择最佳的测试硬件[1]。
LabVIEW是由美国所研发出的编程程序，同时也是第一个借助虚拟面板用户界面及方框图建立虚拟仪器的图形程序设计系统。随着程序系统的不断发展完善，目前已经被众多研究实验所接受，用于学术界、工业界等行业领域中，被人们称为是一个最标准的数据采集仪器和仪器控制软件。
二、基于LabVIEW数据采集系统的整体架构
LabVIEW的数据采集系统是由硬件及软件两部分组成。硬件部分可以分为多种样式，可以根据实际情况进行选择。硬件驱动主要的工作原理是通过操作指令与硬件之间进行数据传递，用户可以通过驱动Measurement程序对硬件进行测试和设置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时LabVIEW的数据采集同样也需按照Measurement程序进行设置采集，并进行分析和处理。
软件部分的设计是整个数据采集的核心设计，也是重要的组成部分。软件的设计主要是采用系统的模块化与层次化思想进行设计的，根据系统的各个需求，将整个系统划分成各个功不同的模块，例如数据分析模块，显示模块等，之后再将这些功能模块进行细致划分，逐渐出现与其对应的子模块[2]。这样的划分方式可以确保整个系统的可维护性，同时使得系统程序流程变得更加清晰，避免出现重复工作，提升工作的效率，降低成本。
三、数据采集系统硬件设计
51单片机是基于LabVIEW的数据采集系统的核心，主要负责模拟信号的采集与传唤，采集数据的存储以及数据的传递等工作。其中包括控制单元、高速数据缓存单元、USB接口单元以及上位pc机利用LabVIEW设计的数据处理软件，完成对采掘数据的分析处理功能。
（一）控制单元
控制单元主要是负责采集数据的初步处理与存储，采用为常见的51单片机中的AT89C52单片机。因为采集系统需要能够将采集的数据进行实时的传递，但是由于51单片机的处理能力有限，无法实现实时传递数据信息的需求，因此人们设计出双单片机系统进行操作。利用2片单片机进行不同的工作，满足数据传递的需求。同时人们还分别设计出两种不同的工作模式，即实时工作模式和离线独立工作模式，以提升系统的适应能力。这两种工作都可以通过软件或硬件的设置实现。
（二）高速数据缓存单元
此单元的设计是为了进一步提升系统的数据传递的实时性，加强数据传输的速度，该系统采用为双端口的FIFO存储芯片IDT7202作为系统的高速数据缓存的芯片。由各传感器采集的数据经过信号的调理与AD进行转换直接传递给缓存芯片进行存储，同时能够根据不同的工作模式进行不同方式的存储。
（三）USB接口单元
USB接口单元是连接系统上位机与下位机的重要通信环节，在数据交换能够起到独特的作用。当系统处于工作模式时，下位机采集的数据会直接通过USB接口单元将数据发送给上位机进行分析处理。而当系统处于离线独立工作模式时，系统所采集的数据将不会发送处理，而是直接将采集的数据存储在SD单元中[3]。当数据采集完毕后，上位机会通过USB接口将存储在SD单元的中数据读取，再进行分析处理。因此，为能够确保接口通信设计的稳定与传递速度，要使用传递速度快以及兼容性强的芯片。
（四）LabVIEW的程序设计
LabVIEW的设计主要包括虚拟仪器前面板设计与虚拟程序的设计。虚拟仪器前面板设计包括显示设备，仪器的操作控制参数、器件等，虚拟程序的设计是对虚拟仪器进行数据处理，采用独特的图形语言实现现实路径及现实模式，是虚拟仪器的核心设计。
结束语
综上所言，虚拟技术我国在测控领域行业的新兴技术，并随着不断的发展已经成为人们的研究热点。同时借助LabVIEW系统进行开发虚拟数据采集，所展现的优势更加明显，便捷、简单同时功能强大。利用LabVIEW系统可以大大缩短生产周期，降低了成本，可以将更多的时间投入到数据采集及分析当中，同时也要确保数据采集系统的正确性，为以后的工程发展提供一定的技术帮助。
参考文献
[1]姜光.基于LabVIEW原理数据采集系统的实现和研究[J].河北工程技术高等专科学校学报,2017(01):59-61.
[2]王树东,孙野,梁国栋,李晓培.基于LabVIEW的高速数据采集系统设计[J].工业仪表与自动化装置,2016(04):32-35.
[3]李红刚,张素萍.基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计[J].国外电子测量技术,2015,33(04):62-67.
论文作者:何嘉琦
论文发表刊物:《科技新时代》2019年1期
论文发表时间:2019/3/20
标签：数据论文; 系统论文; 采集系统论文; 单元论文; 数据采集论文; 单片机论文; 工作论文; 《科技新时代》2019年1期论文;