目录

《虚拟仪器设计》课程设计任务书... 1

一、引言... 2

二、总体方案设计... 3

三、LabVIEW程序设计... 3

3.1数值转换程序... 3

3.2 前面板显示程序... 4

3.3 计算机并口输出程序... 5

四、硬件设计... 5

4.1并口介绍... 5

4.2 数码管介绍... 6

4.3 硬件显示... 7

五、实验结果... 7

六、结束语... 8

七、学习心得... 8

八、参考文献... 9

附录一 虚拟八位二进制LED并口显示系统设计程序框图... 9

附录二 虚拟八位二进制LED并口显示系统设计前面板... 10

附录三 虚拟八位二进制LED并口显示系统设计子VI 10

附录四 虚拟八位二进制LED并口显示系统设计实物图... 11

《虚拟仪器设计》课程设计任务书

一、设计题目

虚拟八位二进制LED并口显示系统设计

二、设计目的和要求

通过对虚拟仪器的设计，了解虚拟仪器设计的基本原理及常用的对象使用方法；通过设计一台虚拟式数据采集系统、图形识别系统、通过串口、并口控制、测温系统、转速测量系统等，了解虚拟仪器数据采集卡的使用及设置，并口或串口的数据传输，了解虚拟编程中如何驱动非NI公司的数据采集卡或电脑中常用的声卡，学会把外界物理信号采集到计算机并进行简单分析或者通过虚拟仪器产生符合要求的信号并通过声卡输出或者学会利用NI的ELVIS系统设计简单的测量软件。加深虚拟仪器知识、单片机的了解，培养学生运用虚拟仪器思想解决工程实际问题的能力。

三、设计内容

A．详细要求：

虚拟八位二进制LED并口显示系统设计：设计的虚拟仪器要求通过计算机并口控制LED进行显示，在仪器中输入任意的十六进制数实时的显示出：0123456789ABCDEF等字段。

B．前面板上要设置必要的控件对象以设置相应参数。

C．设计界面要美观，程序可读性好。

四、设计进度安排

设计时间总计2周

    课程设计任务及要求讲解（0.5天）

    设计任务分析及查找资料（1.5天）

    程序编制及调试        （5.5天）

    设计说明书撰写        （2天）

    答辩                  （0.5天）     

五、设计任务书应包括的主要内容

目录    设计题目    任务分析   实现过程   程序前面板及流程图

结束语    心得体会    参考文献

六、考核方法

考核方式由三部分组成：平时学习态度（含考勤）、设计完成情况（含方案、程序质量、界面、说明书等）及答辩情况确定。

七、教师评语及成绩

一、引言

LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。

与C和BASIC一样，LabVIEW也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储，等等。LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。

LabVIEW是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而LabVIEW则采用数据流编程方式，程序框图中 节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。VI指虚拟仪器，是LabVIEW的程序模块。

LabVIEW提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的空间，可用于方便地创建用户界面。用户界面在LabVIEW中被称为前面板。使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码，又称G代码。LabVIEW的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。

二、总体方案设计

虚拟八位二进制LED并口显示系统设计是采用LabVIEW编程，给输入控制输入十六进制数，再经过数值转换以及计算机并口输出，并通过LED数码管显示出来。本次设计主要由4个部分组成，包括输入十六进制控件、数值转换的条件结构、计算机并口输出和数码管显示电路。总体方案设计如图1所示。

图1 总体方案方框图

三、LabVIEW程序设计

3.1数值转换程序

这部分的设计主要根据七段数码的段码设计相关程序，七段段码显示的十六进制以及十进制数如表1所示。程序如图2所示。

图2 数值转换程序

    根据表1所示的七段数码管段码，我们在本次设计中选择的是十六进制共阴极LED数码管。

表1 七段数码管段码

3.2 前面板显示程序

这部分的程序只是在前面板中显示，运行程序时，在前面板中也能显示出来。这部分的程序只要是用输入的十六进制数经过数值转换之后，然后经过数值转换成布尔数组，以及数组转换至簇的，然后根据布尔指示灯模拟LED数码管显示的程序，程序如图3所示，前面板显示如图4所示。

图3 前面板显示程序

当输入12时转换成十六进制就是C，如下图所示：

图4 前面板显示图

3.3 计算机并口输出程序

该部分的程序通过写端口写入并口地址888，然后读端口从地址中读取数据传送到并口由计算机输出，从而通过并口电平的高低来控制七段LED数码管的显示,并口输出程序如图5所示：

图5 并口输出程序图

四、硬件设计

4.1并口介绍

并口一般用来向打印机或者其他设备发送数据，它每次发送一个字节或者8位二进制数。并口25针连接器上除了数据线外，主要包括状态线、控制线和地线。状态线和控制线一般用来在与打印机通信的时候，实现握手、命令发送和接收反馈。而在进行某些应用的时候，我们需要格外考虑对这些信号线，以更好的利用并口。在Windows操作系统环境中，如果使用与串口一样的API进行编程，则并口能够获得的性能是有限的。这意味着，在Windows操作系统环境中，我们可以使用与串口通信时相同的 VISA VI来实现输出数据。然而， Windows操作系统中，这些API本身没有内建对数据接收的支持，尽管在某些情况下，硬件支持接收数据，但是软件不支持该功能。但是这并不意味着在Labview中实现并口数据的输入, 尽管这确实意味着VISA VI不支持并口数据输入。大多数计算机上的并口采用图6所示的DB-25连接器 ，1-25针并行口插口的针脚功能如表2所示。

   图6 并口插口引脚图                      图7 并口线实物图

表2 并口插口针脚功能

4.2 数码管介绍

数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等数码管。

按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳极数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极（COM）的数码管，共阳极数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴极数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极（COM）的数码管，共阴极数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，都某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。

图8 数码管实物图              图9 数码管引脚图

 本次设计中采用的是共阴极数码管，由于223实验室有许多数码管是坏的，所以挑选的时候要检验。本次试验采用的是共阴极LED数码管，所以检验方法是：用电源的接地端接位选端，正极分别去接数码管的段选端，看发光是否正常。如果是共阳极的数码管，则是电源的正极接位选端，接地端分别去接数码管的段选端，看发光是否正常。在检验的时候一定要注意电源只能提供2V左右的电压，否则数码管很容易烧坏，实验室里的好多数码管都是被同学们烧坏的。

4.3 硬件显示

这部分的由电脑的并口连接并口插口线直接接到七段数码管，电路图如图10所示。

图10 并口与LED接口图

五、实验结果

输入0到16这些数值，将会在前面板中显示0123456789AbCdEF，也可以直观的从前面板中观察到并口引脚的各个引脚电平高低，如图11所示，显示的是输入12时，前面板中显示C，并口引脚的各个引脚电平高低。由于LED数码管只接七个段选，小数点在本次设计中并没有用到，七个段选分别接了并口的2-8号针脚。

图11 并口电平显示图

六、参考文献

[1] 吴成东，孙秋野，盛科. LabVIEW虚拟仪器程序设计及应用[M].北京：人民邮电出版社，2004.7

附录一 虚拟八位二进制LED并口显示系统设计程序框图

附录二 虚拟八位二进制LED并口显示系统设计前面板

附录三 虚拟八位二进制LED并口显示系统设计子VI

附录四 虚拟八位二进制LED并口显示系统设计实物图