作者/ 杨建华 袁彪 胡晓娇 冯蕾 西安工业大学 电子信息工程学院(陕西 西安 710032)
基金项目：西安工业大学大学生立异创业练习方案项目(编号：201510702065)
杨建华(1980-)，男，博士生，讲师，研讨方向：操控理论与操控工程，电子技术运用。
摘要：针对现在教育仪器贵重，试验仪器设备严重的状况，本文规划并制作了依据LabVIEW的半什物虚拟仿真试验渠道。硬件体系以MSP430单片机为主控单元，规划了无刷直流电机信号收集模块、输出驱动模块和温度监测模块。软件体系包含MSP430单片机测控程序和依据LabVIEW的虚拟仪器运用程序。体系可以完结无刷直流电机相关的测验、丈量和操控。试验成果表明：体系作业安稳，差错在规划答应规模内。
导言
传统仪器首要由信号收集与操控模块、剖析与处理模块以及丈量成果的表达与输出模块这三大功用模块组成。传统仪器的这些功用都是以硬件(或固化的软件)方法存在的。而虚拟仪器则是将这些功用移植到核算机上完结。运用核算机，运用数据收集卡，运用软件在核算机中生成仪器面板，并运用软件进行信号的剖析与处理。相对于传统仪器，虚拟仪器具有功用高、扩展性强、开发时间短、集成功用优异等特色。
跟着经济继续快速开展，各个高校正试验室的要求也不断提高，但是，现在各种精密仪器的贵重价格增加了校园的压力，也使一些学生得不到杰出的试验条件。依据以上布景，本文规划了依据LabVIEW的半什物虚拟仿真渠道，它选用虚拟仪器和什物相结合，将一些什物渠道用虚拟仪器来替代，既节省了在仪器上的投入，也可以到达试验目的。
1 依据LabVIEW的半什物虚拟仿真渠道体系全体方案规划
本规划中，各种被测信号经过传感器、扩大整形滤波、现场单片机(MSP430)收集缓存等处理后，输送到单片机中，经过单片机核算处理后，完成与上位机的通讯。一起，来自上位机的信号经RS232总线传输到收集节点，驱动数据收集。依据LabVIEW的半什物虚拟仿真渠道体系全体结构框图如图1所示。
其间电源电路运用24V稳压电源，保证电源的安稳，霍尔传感器的输出脉冲信号要先进行扩大滤波处理后再送入A/D转化器转化成数字量。驱动电路经过阻隔电路到达弱电操控强电，然后驱动电机。温度传感器输出的是数字量，直接被MSP430收集，收集到的数据缓存供单片机调用。收集节点经过RS232总线与上位机通讯，完成各项数据的实时显现、存储和越限报警等功用。
2 体系硬件规划
2.1 单片机操控部分
MSP430系列单片机有共同的时钟体系规划，包含两个不同的时钟体系：根本时钟体系和锁频环(FLL和 FLL+)时钟体系或DCO数字振荡器时钟体系。由时钟体系发生CPU和各功用模块所需的时钟，这些时钟可以在指令的操控下翻开或封闭，然后使单片机履行相应的程序，到达操控目的。
2.2 电机驱动模块
BLD-300B直流无刷电机驱动器是针对中功率低压直流无刷电机的高功用无刷驱动产品。该直流无刷电机驱动器选用高性价比的处理方案规划而成，适用于功率为48V、440W，或24V、300W的三相直流无刷电机的转速调理。BLD-300B可提供内置电位器RV调速、外接电位器调速、外部模仿电压调速、上位机(PLC，单片机等)PWM调速等功用。一起该驱动器具有大转矩发动、快速发动及制动、正回转切换、手动及主动调速相结合、反常报警信号输出等特色。输入电压为DC 18~52V，输出电流为0~35A，适用电机转速为0~20000rmp，霍尔信号电压为4.5~5.5V，霍尔驱动电流20mA，外接调速电位器10kΩ。输出信号如图2所示。
2.3 信号传输模块
串口通讯对单片机而言含义严重，且其所需电缆线少，接线简略，所以广泛运用于远距离传输中。如图3所示。
在串行通讯中，数据通常是在两个站之间传送，依照数据在通讯线路上的传送方向可分为3种根本的传送方法：单工、半双工和全双工，通讯方法如图4所示。
单工通讯运用一根导线，信号的传送方和接纳方有清晰的方向性。也便是说，通讯只在一个方向上进行。
若运用同一根传输线既作为接纳线路，又作为发送线路，尽管数据可以在两个方向上传送，但通讯两边不能一起收发数据，这样的传送方法称为半双工。选用半双工方法时，通讯体系每一端的发送器和接纳器经过收发开关分时转接到通讯线上进行方向的切换。
当数据的发送和接纳分别由两根不同的传输线传送时，通讯两边都能在同一时间进行发送和接纳操作，这样的传送方法便是全双工传送方法。在全双工方法下，通讯体系的每一端都设置了发送器和接纳器，因而，能操控数据一起在两个方向上传输。全双工方法无须进行方向的切换。
3 体系软件规划
3.1 软件全体规划
依据体系全体方案的规划要求，体系软件程序首要完成功用为：2项被测数据的检测、处理和传输。软件结构框图如图5所示。
体系选用C言语编写程序，程序规划首要对传感器、单片机和上位机显现等进行初始化。MSP430操控发动数据收集，进行AD转化，转化完结后进行处理并存储在MSP430内部规划的RAM中，单片机读取RAM中的信号并显现。详细流程如图6所示。
3.2 串口通讯
以下对串口通讯中一些需求留意的当地作一点阐明：
(1)波特率挑选
波特率(Boud Rate)便是在串口通讯中每秒可以发送的位数(bits/second)。MSP430串行端口在四种作业形式下有不同的波特率核算方法。在挑选波特率的时分需求考虑两点：首要需求考虑体系需求的通讯速率。这要依据体系的运作特色，确认通讯的频率规模。然后需求考虑通讯时钟差错。运用同一晶振频率在挑选不同的通讯速率时通讯时钟差错会有很大不同。为了通讯的安稳，咱们应该尽量挑选时钟差错最小的频率进行通讯。
(2)通讯协议的运用
通讯协议是通讯设备在通讯前的约好。单片机、核算机有了协议这种约好，通讯两边才干理解对方的目的，以进行下一步动作。
(3)硬件衔接
进行串行通讯时要满意必定的条件，例如核算机的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间有必要有一个电平转化电路。
(4)通讯数据显现
为了可以在核算机端看到单片机宣布的数据，咱们有必要凭借一个WINDOWS软件进行调查，这儿运用一个免费核算机串口调试软件(串口调试帮手)来调查。
3.3 上位机显现程序规划
上位机要完成与下位机的通讯，完成不同节点的挑选，参数数据的上传，数据的实时显现，以及不同参数的趋势图制作。上位机的作业流程如图7所示。
