基于虚拟仪器的浊度测试系统的设计方案

　　1．1．2传感和模拟信号处理电路

　　光电转换元件采用的是TCZ6×6型硅光电池，此种型号硅光电池的光电特性，其短路电流与入射光强有良好的线性关系。但是其转换信号仅为10-7A数量级，必须进行放大处理，因此，在电路设计中采用了输入阻抗高的运算放大器LF353来获取电流信号，并进行滤波放大处理。如图2所示。

　　1．2C8051F020与虚拟仪器的实现

　　串口通信虽然传输速度较慢，但是由于简单易行，并且现有的微机都具备串行通信口，因而得到了广泛的应用。本文在浊度测试系统中利用串口实现了对单片机的通信控制。

　　1．2．1系统硬件配置

　　本文通信系统采用C51F020作为下位机，PC机作为上位机，二者通过RS232串口接收或发送数据和指令。传输介质为二芯屏蔽电缆。RS232信号和单片机串口信号的电平转换采用MAX232，它是具有双驱动器、双接收器的通信器接口电路，不需外接电容而进行倍压及电压极性转换，只需+5V供电，电源电流为5mA，传输率为200Kb／s。串行接口电路原理见图3。

　　系统中PC机承担主控任务，负责该测控系统的通信参数设定、数据的采集处理及对单片机运行的控制，程序采用LabVIEW编写。其通信协议为：采用RS232异步通信方式，51单片机串行口共有4种工作方式，这里采用单片机串口通信的方式1，该方式为8位异步串行通信方式，其波特率是可变的，1位起始位，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验，若晶振频率为11．0592MHz，取波特率为4800Kb／s。下位机按接收到的指令工作，若主控机发出无效或错误指令，将不作任何控制。

　　1．2．2程序设计

　　主机通信程序：在主机通信程序设计中，采用图形化语言LabVIEW作为编程语言。它把高级语言中的函数封装为图形功能模块，图标间的连线表示各个功能模块之间的数据传递。编程方式简单、直观、便于使用。串口通信功能模块包括串口初始化模块、串口读模块以及串口写模块，通过这些模块就可以实现对单片机的控制。

　　LabVIEW串口子VI是通过RS232实现数据通信的。LabVIEW串口子VI共有5个串行通信节点，分别实现串口初始化、串口写、串口读、检测串口缓存、中断等功能。

　　C8051F020单片机的程序采用汇编语言写成。利用汇编语言直接对相关硬件进行操作，具有开销小、效率高的特点。在编写单片机程序时应当注意的是必须保证PC机与单片机串口通信时的波特率一致。如果两者不同的话，就无法进行数据的传输而导致通信失败。所以，在单片机程序中初始化时应当根据单片机晶振和串口通信方式对寄存器进行设置。