基于usb接口的现场可重构虚拟仪器的设计与实现

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1、隶韵大·粤硕士学位论文基于USB接口的现场可重构虚拟仪器的设计与实现导师姓名：整—亟王缝登l㈣㈣㈣㈣8Y2366285DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFRECONFIGURABLEVIRTUALINSTRUME]NTBASEDONTHEUSB烈TERFACEADissertationSubmitted"toSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYCHENQingSupervisedbyProf．JIANGMinandSeniorEngineerWANGJie-qunScho

2、olofAutomationSoutheastUniversityMarch2013东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他入己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：亡二季三L日期：加f；．寻．占东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文

3、档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研雠名：醯东南大学硕士学位论文摘要目前，虚拟仪器的实现多为特定功能的专业开发或使用通用集成开发环境(如LabVIEW)生成。它们功能固定，可扩展性不强。由于集成开发环境规模庞大，安装和部署过程相对繁琐，且使用成本高。软件运行时仪器功能的动态调整也具有一定的难度，往往需要在目标机安装完整的开发环境方可修改框

4、图和重新编译。针对以上问题，本论文研究设计了一套具有现场可重构能力的虚拟仪器软件系统和一台多功能数据采集终端。软件系统提供仪器可视化界面和程序代码的设计与编辑，并将其编译为可执行程序在操作系统上运行。软件还对具有应用程序编程接口(API)的硬件设备提供支持。将API函数导入虚拟仪器，编译时自动生成程序代码，实现软件对硬件的兼容。同时，软件规模小，可方便部署至目标机。若需重构，可直接通过编辑器修改界面和代码。硬件系统是一台基于通用串行总线(USB)接口的数据采集终端，具有数据采集、信号发生、可编程稳压稳流电源、数字I／O等功能。多功能的设计可扩大仪器的适用范围，方便用户快速

5、组建测试系统，有效简化虚拟仪器的开发流程。论文首先给出了国内外虚拟仪器可重构技术的研究现状，并结合目前存在的问题提出了解决方案。随后就虚拟仪器及其重构问题展开讨论，详细介绍了关键技术一一微软．NET框架的动态编译和设计器视图接口。基于．NET框架，结合用户界面的设计，论文给出了一种可重构虚拟仪器设计软件的制作过程。其中含有主界面、组件属性编辑器、用户代码编辑器、传感器转换函数编辑器和硬件设备编程接口函数编辑器等。虚拟仪器面板组件是软件系统的重要组成部分，论文中以仪表盘组件为例，详述了基于GDI+的实现过程，并介绍了其属性页的制作流程。在硬件系统的设计中，使用16．Bit双

6、通道全差分输入∑一△模数转换器MAXl416和12．Bit四路数模转换器AD5624作为核心数据转换器件，实现了较高精度和稳定性的数据采集和模拟信号输出。使用USB接口芯片CH372和两片增强型8051单片机作为核心控制器件，通过USB接口实现了PC机和数据采集器之间的通讯。考虑到数据采集和信号发生可以同时进行，本系统采用了“双核”设计。主单片机实现USB接口通讯、模数转换器的控制以及对外数字I／O。从属单片机实现对数模转换器、可编程电源和信号切换继电器的控制。两个单片机之间使用三线SPI接口通讯。为了可视化仪器的状态，系统使用3．5寸彩色LCD屏作显示终端，将状态、当前

7、输出波形等信息予以呈现。论文最后给出了软硬件系统的测试结果并进行了总结，达到了预期的效果。在后续设计中，软件系统中的仪器面板组件和系统函数可进一步的丰富和扩展，硬件系统中的数据转换器的性能和数据存储深度可提升和加大，微控制器也可升级为基于ARM核的处理器，优化显示界面和实现离线测量等。关键词：虚拟仪器可重构．NETUSB数据采集东南大学硕士学位论文AbstractCurrently．therealizationofthevirtualinstrumentiSgeneratedthroughtheprofessionaldeve