基于G語(yǔ)言的積分球亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

黃煜

摘要：介紹了一種基于Labview G語(yǔ)言開(kāi)發(fā)平臺(tái)的積分球亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅可以通過(guò)自動(dòng)控制光源入射窗口的狹縫寬度，實(shí)現(xiàn)積分球輸出用戶要求的目標(biāo)亮度，還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)積分球輸出信號(hào)并反饋回上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)積分球輸出亮度的動(dòng)態(tài)閉環(huán)校準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：labview；積分球；亮度

中圖分類號(hào)：TP73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）35-8557-02

1 概述

LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它廣泛地被大學(xué)和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，其集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)。這是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。它大多利用了普通人所熟悉且易理解的圖標(biāo)或函數(shù)，大大增強(qiáng)了普通科技工作著搭建自己的試驗(yàn)或工程系統(tǒng)的能力，提高工作效率[1-3]。該文介紹了基于Labview開(kāi)發(fā)平臺(tái)的積分球亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過(guò)上位機(jī)與下位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊，完成了一各積分球輸出亮度的自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)整。

2 系統(tǒng)組成

積分球系統(tǒng)主要由一個(gè)配置有四只鎢燈的積分球、電動(dòng)狹縫、亮度監(jiān)測(cè)探測(cè)器、下位機(jī)硬件控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)軟件構(gòu)成，其中每只鎢燈前都配有電動(dòng)狹縫，用于控制輸入光源能量，下位機(jī)硬件接收上位機(jī)指令，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)狹縫的控制并可接收亮度監(jiān)測(cè)探測(cè)器的反饋信號(hào)。

3 下位機(jī)接口協(xié)議

下位機(jī)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議如下：

1） 物理接口：RS232串行方式；

2） 波 特 率：9600bps；

3） 數(shù)據(jù)格式：1bit起始位+8bit數(shù)據(jù)位+1bit停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)。

其中下行指令字及參數(shù)約定為幀頭（0xE7） +指令字（8bit）+參數(shù)1（8bit）+參數(shù)2（8bit）+參數(shù)3（8bit）+幀尾（0x7E）；驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)指令0x59，參數(shù)1代表驅(qū)動(dòng)方向，1為減縫，0為增縫；參數(shù)2為步數(shù)高字節(jié)，參數(shù)3為步數(shù)低字節(jié)。四只等開(kāi)關(guān)指令分別為0x5A、0x5B、0x5C和0x5D，參數(shù)1=1為開(kāi)燈，參數(shù)1=0為關(guān)燈。

上行參數(shù)約定為幀頭（0x7E）+工作狀態(tài)（2字節(jié)）+積分球出口處亮度值（浮點(diǎn)數(shù)，4字節(jié)）+幀尾（0XE7）

通信周期：每隔20ms發(fā)送一幀；

反饋亮度信號(hào)是浮點(diǎn)數(shù)，占4字節(jié)，DSP從內(nèi)存直接讀得該數(shù)值發(fā)送給上位機(jī)，低字節(jié)在前，高字節(jié)在后。

下位機(jī)DSP從內(nèi)存直接讀得反饋信號(hào)發(fā)送給上位機(jī)，低字節(jié)在前，高字節(jié)在后。

4 labview上位機(jī)程序

LabVIEW上位機(jī)程序用戶界面如圖1所示。該程序能夠由用戶輸入指定積分球開(kāi)口亮度，軟件控制電動(dòng)狹縫自動(dòng)逐次逼近，當(dāng)前積分球輸出亮度和監(jiān)測(cè)反饋信號(hào)也可以同步顯示，此外軟件還具有主動(dòng)提示開(kāi)關(guān)燈個(gè)數(shù)和手動(dòng)控制狹縫的功能。圖2給出該labview開(kāi)發(fā)程序完整框圖，主要由硬件初始化、前面板按鍵控制和狹縫自動(dòng)逼近等3大功能模塊組成。

上位機(jī)與下位機(jī)的通訊是通過(guò)RS232接口進(jìn)行的，硬件初始化完成后，軟件自動(dòng)進(jìn)入待命狀態(tài)，光源和電動(dòng)狹縫完全關(guān)閉，積分球無(wú)信號(hào)輸出。軟件監(jiān)測(cè)到用戶對(duì)目標(biāo)亮度做出改動(dòng)后，立即進(jìn)行計(jì)算，并給出建議光源打開(kāi)個(gè)數(shù)，模塊程序框圖見(jiàn)圖3。 圖4為核心功能-電動(dòng)狹縫自動(dòng)逼近功能模塊，它可根據(jù)用戶要求的目標(biāo)亮度和積分球當(dāng)前的反饋信號(hào)，給出電動(dòng)狹縫的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)步數(shù)，接近目標(biāo)亮度時(shí)，狹縫運(yùn)動(dòng)自動(dòng)降速逐次逼近。程序框圖中我們可以看到Labview提供了方便的條件判斷語(yǔ)句，可方便計(jì)算出不同信號(hào)水平下的逼近偏差量，確保積分球當(dāng)前亮度與目標(biāo)亮度偏差小于1%。

5 結(jié)束語(yǔ)

該積分球亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)利用RS232串口通訊，實(shí)現(xiàn)了Labview控制的上位機(jī)對(duì)下位機(jī)硬件的控制和信號(hào)反饋，并且實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和控制的自動(dòng)化執(zhí)行功能，語(yǔ)言簡(jiǎn)潔干凈，模塊化的設(shè)計(jì)也為后期軟件升級(jí)改進(jìn)提供了便利。

參考文獻(xiàn)：

[1]翟超，龍華偉.在LabVIEW平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的多通道監(jiān)測(cè)[J].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007， 37（6）：636-640.

[2]王陳寧.基于虛擬儀器技術(shù)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].巢湖學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，11（3）：65-67.

[3]黃章華，陸華忠，李灌輝.基于LabVIEW和單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2007（17）：179-181.