技术论坛 TECHNOLOGY FORUM 基于 LabVIEW 虚拟频率计的设计 The Design of A Virtual Frequency Meter Based on LabVIEW 南京邮电大学光电工程学院 （南京 210003） 曹开田 陆 峰 钱卫星 郑 义 摘要：本文利用单片机设计出了一种基于 LabVIEW 的虚拟频率计，并介绍了其结构及工作原理。该频率 计具有价格低廉、结构简单、实用性强等特点。 Abstract: This paper designs the virtual frequency meter based on single chip and LabVIEW, and introduces the principle and the structure of the virtual frequency meter. It has cheapness, simple structure, and powerful application and so on. 关键词：LabVIEW 单片机 频率计 串行通信 Key words: LabVIEW Single-chip computer Frequency meter Serial communication 1 引言 该系统的工作原理是：首先被测信号（频率为 fx） 的波形送入波形转换器将其转换成方波，然后对该方 虚拟仪器是现代计算机软件技术、通信技术和测 波进行限幅、整形、分频等操作最终将输入信号波形 量技术高速发展孕育出的一项革命性的技术，其核心 转换成幅度为 TTL 电平且占空比为 1: 1 的标准方波。 就是用软件来实现硬件的功能。基于 G 语言的图形化 把该标准方波送入单片机，由单片机对其频率进行测 编程环境 LabVIEW 是美国 NI 公司的创新软件产品，它 量。PC 机通过 RS232 串口发出测频指令，单片机在收 是一种功能强大的虚拟仪器开发平台，同时也是目前 到指令后会对输入的标准方波信号的频率进行测量， 应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开 并按上位机的要求对低频信号采用测周的方法来测频； 发环境。本文所设计的频率计就是基于 LabVIEW 的虚 对高频信号采用计数的方法来测频。PC机采用 LabVIEW 拟仪器。该频率计具有操作简单、实用性强、可维护 进行编程。单片机利用定时器 0 对被测信号进行测频。 性强等诸多优点。 其电路如图 2 所示。 技 术 论 坛 2 系统的结构及工作原理 系统主要由波形转换电路、限幅电路、整形电路、 分频电路、51 单片机系统以及 PC 机等部分组成，其 结构框图如图 1 所示。 fx 波形 转换 限幅 电路 整形 电路 分频 fo 单片机 RS232 PC 机 OSC 振荡器 T1（P3.5） TR0 C/T=0 C/T=1 GATE INT0（P3.3） TH0 TL0 TF0 中断 图 2 计数器/定时器 0 的内部结构图 首 先 使 TR0 ＝1 且 GATE ＝1。 假 定 分频 比 为 fO: 图 1 系统的组成框图 fX=1: N。 44 2006 年第 7 期 中国仪器仪表 

技术论坛 TECHNOLOGY FORUM 当用测周法来测量信号频率时，计数器/定时器 （4）VISA Close.vi 关闭串行口的子 VI； 将处于定时状态即 C/T=0，被测信号 f0 从 P3.3 脚输 （5）VISA Bytes at Serial Port.vi 返回指定串 入，则定时器所计的时间 T0 就是被测信号一个周期内 行口中输入缓冲区内的字节数子 VI； 高电平维持的时间 ，所以就有： （6）VISA Serial Break.vi 串行口中断子 VI。 0= 1 2 = 1 2 0 x= 0 （1） （2） LabVIEW 是基于图形化的程序设计语言，程序 的核心代码是类似于流程图的方框图和线条的连接。 每个方框图代表一个功能模块即子 VI，程序执行的 当采用测频法来测量时，计数器/定时器处于计 过程是条件满足方式，当一个功能模块的所有输入 数状态即 C/T=1，被测信号 fO 从 P3.5 脚输入，而且还 都齐备后，此功能模块产生输出，传送给下一个模块。 需在 P3.3 脚输入一个高电平的脉冲。设其高电平持 串行口的初始化以及串行口的读、写模块的流程 续时间为 t 作为计数的门限时间，且在 t 时刻内计数 方框图，如图 3 所示。 器所记下的数为 N0 ，则有： 4 结束语 0= 0 （3） 本文设计出了一种基于 LabVIEW 的虚拟频率计， 所以此时的 f0=Nf0。 该频率计具有成本低廉、实用性强等优点。随着技术 3 L a bVI EW串口通信的程序设计 的不断进步和发展，该虚拟仪器还可进行技术升级， 使其应用范围不断扩大。 针对计算机标准的串行口，LabVIEW 提供了串行 参考文献 端口子模板。串行端口子模板中还包含许多的子模板 1 孙涵芳等编著.MCS-51/96 系列单片机原理及应用.北 （也称子 VI），其中主要包括以下 6 个子 VI: 京航空航天大学出版社，1996，2. （1）VISA Configure Serial Port.vi串行口初始化VI； 2 杜刚，高军，童宁宁.基于AT89C2051 单片机的频率计 （2）VISA Write.vi 向串行口缓冲区写入数据的子 设计.微机算计应用，2004，25（4）. VI； 3 吕红英，吴先球等.用 LabVIEW 实现 PC 与自制信号 （3）VISA Read. vi 从串行口设备中读取数据的 发生器的串行通信.华南师范大学学报（自然科学版）， 子 VI； 2004，3. VISA Resource Name I/O Baud Rate DBL VISA SERIAL True String to abc VISA abc True True Bytes to Read DBL VISA abc String to abc VISA Write TF Read TF Close TF 图 3 PC 机上的 LabVIEW 串口通信程序 技 术 论 坛 中国仪器仪表 2006 年第 7 期 45