3．4 接口卡的軟件設(shè)計(jì)

　　硬件接口卡程序采用AT89C51匯編語(yǔ)言編寫，完成步進(jìn)電機(jī)的控制，數(shù)據(jù)的采集，與PC機(jī)的通信以及顯示鍵盤等功能。其主程序流程圖如下圖四所示：

　　定時(shí)器0中斷服務(wù)程序用于產(chǎn)生方波驅(qū)動(dòng)信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。它工作在模式1，其中，TH0、TL0由PC機(jī)所設(shè)置的轉(zhuǎn)率確定。采樣/發(fā)送標(biāo)志位07H由PC機(jī)或鍵盤命令設(shè)置，若（07H）=1，則設(shè)置標(biāo)志位（00H）=1，以便啟動(dòng)采樣子程序與數(shù)據(jù)發(fā)送子程序，反之，則使（00H）=0停止采樣子程序與數(shù)據(jù)發(fā)送子程序。結(jié)束標(biāo)志位08H，當(dāng)（08H）=1時(shí)，結(jié)束采樣，反之，繼續(xù)采樣過(guò)程。在每次采集數(shù)據(jù)前應(yīng)加入適當(dāng)?shù)难舆t，以便使步進(jìn)電機(jī)穩(wěn)定后再讀數(shù)。

　　AD轉(zhuǎn)換器MAX180的BUSY端子接在AT89C51的INT0上，INT0設(shè)置為邊沿觸發(fā)方式IT0=1，當(dāng)BUSY信號(hào)從有效狀態(tài)變?yōu)闊o(wú)效狀態(tài)時(shí)，單片機(jī)進(jìn)入其外部中斷服務(wù)程序SAMINT0完成一次數(shù)據(jù)采集。在調(diào)試時(shí)為保證軟件的功能執(zhí)行一次，平面光柵單色儀的指示波長(zhǎng)轉(zhuǎn)一個(gè)單位，可通過(guò)微調(diào)定時(shí)中斷初始值達(dá)到以上目的。

　　AT89C51通過(guò)串口中斷服務(wù)程序MCRXPCINT接收上位PC機(jī)數(shù)據(jù)/命令。           

　　部分匯編程序如下：
　　ORG 0000H
　　LJMP MAINPROC
　　ORG 000BH          ；定時(shí)器0中斷入口地址。
　　LJMP TIMER0INT
　　ORG 0013H          ；A/D轉(zhuǎn)換MAX180完成一次數(shù)據(jù)采集外部中斷1入口地址。
　　LJMP SAMINT0
　　ORG 0023H
　　LJMP MCRXPCINT    ；AT89C51接收上位PC機(jī)數(shù)據(jù)/命令串口中斷入口地址。
　　ORG 0050H
　　MAINPROC：
 MOV    SP，60H
 LCALL  LCMINIATE    ；初始化液晶顯示模塊。
　　．．．?。?br /> 　　MAINLOOP：               ；主循環(huán)。
 JNB  00H，SAMPNO??；是否開始采集發(fā)送數(shù)據(jù)？00H位為標(biāo)志位。為1啟動(dòng)
 CLR  00H
 LCALL MCTXPC       ；AT89C51發(fā)送數(shù)據(jù)（30H~37H）單元到PC機(jī)。發(fā)送中關(guān)閉串口中斷
 LCALL SAMPLE       ；開始采集數(shù)據(jù)。
　　SAMPNO：
 LCALL READKE&PC  　；查詢鍵盤及PC機(jī)命令。（01H）、（00H）
 LJMP MAINLOOP
　　．．．?。?/p>

　　4   數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　目前，應(yīng)用程序的開發(fā)軟件非常多，如VC、VB等，但開發(fā)周期都比較長(zhǎng)、難度也比較高；而美國(guó)NI公司推出的虛擬儀器編程語(yǔ)言LabWindows/CVI，利用其豐富的按鈕、圖形等用戶界面庫(kù)函數(shù)，大大縮短了軟件的開發(fā)周期，并能滿足開發(fā)中的實(shí)際需要。

　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際要求，我們把系統(tǒng)分為：參數(shù)設(shè)置及動(dòng)態(tài)采集，數(shù)據(jù)分析處理，數(shù)據(jù)管理等三大模塊。

　　在"參數(shù)設(shè)置及動(dòng)態(tài)采集"模塊中，為了提高該系統(tǒng)的適應(yīng)性，考慮串口通信速率可調(diào)，以適應(yīng)多種采樣速率的要求。因此，系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，應(yīng)首先設(shè)定串口參數(shù)，然后才能進(jìn)行采樣、定位等操作。所以，系統(tǒng)分析界面上"采樣啟動(dòng)/停止"、"參數(shù)定位"等功能按鈕首先是灰色的（處于無(wú)效狀態(tài)），只有串口參數(shù)設(shè)定之后，才變?yōu)橛行顟B(tài)。在測(cè)試開始之前，還必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正，即根據(jù)平面光柵單色儀指針當(dāng)前位置所指示的波長(zhǎng)，設(shè)置系統(tǒng)界面上步進(jìn)電機(jī)的當(dāng)前位置值，使兩者完全一致。然后點(diǎn)擊"參數(shù)定位"按鈕，設(shè)置測(cè)試掃描的起始波長(zhǎng)和終止波長(zhǎng)，這時(shí)步進(jìn)電機(jī)會(huì)自動(dòng)定位到要求掃描的起始位置。接著點(diǎn)擊"采樣啟動(dòng)/停止"按鈕，系統(tǒng)開始采樣，并記錄采樣所得數(shù)據(jù)。當(dāng)采樣達(dá)到預(yù)設(shè)的終止波長(zhǎng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止采樣。

　　在"數(shù)據(jù)分析處理"模塊中，我們首先將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)50階的FIR工頻陷波器，以消除工頻干擾。對(duì)濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行求極值處理，從而得到波形的帶寬、有無(wú)多峰等特征。添加光標(biāo)控件后，可動(dòng)態(tài)獲取當(dāng)前的波長(zhǎng)和相對(duì)強(qiáng)度值。

　　在"數(shù)據(jù)管理"模塊中，我們把不同二極管在不同電流作用下的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，在需要具體分析時(shí)，可進(jìn)行數(shù)據(jù)重現(xiàn)，并能夠根據(jù)參數(shù)要求，在一批測(cè)試數(shù)據(jù)中進(jìn)行自動(dòng)匹配篩選。從而，在安裝二極管泵浦頭時(shí)，極大地提高了裝配效率。

　　LabWindows/CVI編程語(yǔ)言提供了豐富的庫(kù)函數(shù)，可以很容易的實(shí)現(xiàn)以上三大模塊的功能。可利用RS-232庫(kù)函數(shù)ComWrtByte（）串口發(fā)字節(jié)命令、ComReadByte（）串口接收字節(jié)命令、CloseCom（）關(guān)閉串口命令、OpenComConfig（）打開串口命令等實(shí)現(xiàn)與AT89C51的數(shù)據(jù)/命令收發(fā)功能。用定時(shí)器控件Timers的 SuspendTimerCallbacks ()、ResumeTimerCallbacks ()函數(shù)，在回調(diào)函數(shù)中實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)繪制數(shù)據(jù)，自動(dòng)定位等功能。

　　5  系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

　　把該系統(tǒng)應(yīng)用于大功率激光器的裝配中，結(jié)果令人非常滿意。圖五為實(shí)際測(cè)試德國(guó)生產(chǎn)的808連續(xù)二極管條在30A與45A電流作用下的光譜特性曲線。從分析系統(tǒng)界面上可以直接讀出，30A時(shí)該二極管條的中心頻率為806.10nM，45A時(shí)為808.20nM；帶寬由0.7nM變到1.0nM；同樣，可對(duì)若干二極管條進(jìn)行這樣的測(cè)試，提取它們的特征值；最后，可根據(jù)參數(shù)設(shè)置，在這些二極管中進(jìn)行自動(dòng)匹配篩選。
       

　　6  結(jié)束語(yǔ)

　　該測(cè)試分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)WDP500-2A平面光柵單色儀測(cè)試系統(tǒng)的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)基于MS-DOS的平面光柵單色儀數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的優(yōu)化。它采用RS232串口通信的硬件接口卡，使用方便；采用LabWindows/CVI語(yǔ)言開發(fā)分析系統(tǒng)，快捷實(shí)用。其分析界面簡(jiǎn)潔友好，功能完善，實(shí)現(xiàn)了平面光柵單色儀的自動(dòng)定位、掃描、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理等功能。在大功率激光器的裝配中，該測(cè)試分析系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅提高了裝配的效率，也提高了裝配的質(zhì)量。同時(shí)，該測(cè)試分析系統(tǒng)也可廣泛的應(yīng)用于其它光學(xué)器件的光譜分析，及光通信的研究中。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]  繆家鼎等，光電技術(shù)，94年，浙江大學(xué)出版社
　　[2]  李朝青，PC機(jī)及單片機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)，99年，北航社
　　[3]  姚天任等，現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理，華中理工大學(xué)出版社，2000年
　　[4]  WDP500-2A平面光柵單色儀使用說(shuō)明
　　[5]  NI公司LabWindows/CVI用戶手冊(cè)

　　作者簡(jiǎn)介：龍興明，男， 1976年8月生，漢，碩士研究生，主要從事信息光學(xué)及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等研究。
　　電話：023-65331121，E-mail：lennydragon@yahoo.com
　　(400047重慶師范學(xué)院物理系)  龍興明，戴特力
　　(400044重慶大學(xué)電氣工程)    周  靜
　　作者通訊地址：400047 重慶師范學(xué)院物理系 龍興明