基于LabVIEW的驾驶模拟器数据采集系统外文翻译资料

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基于LabVIEW的驾驶模拟器数据采集系统

Hailin Wang, Hanhui Liu, and Zhumei Song

摘要：一个基于LabVIEW的多功能驾驶模拟器数据采集系统。通过PC机与单片机之间的VISA功能可以将驾驶员的操作数据实时采集分析存储和显示。另外，图形界面的建立，使系统可以轻松方便地使用。

关键词：驾驶模拟器，数据采集，串行通信，LabVIEW

1.引言

疲劳驾驶是造成交通事故的重要因素，统计显示约有20％的交通事故是由疲劳驾驶引起的，其后果十分严重。因此为了研究疲劳驾驶特性，我们建立了驾驶模拟器和数据采集系统，以检测和获取驾驶员的信号。

上位机程序由NI公司的LabVIEW构建。 LabVIEW是一种图形编程软件，在工业控制，学术界和科研等领域被广泛用作标准的数据采集和控制工具。 本文在驾驶模拟器和数据采集模块的基础上，利用LabVIEW开发了一个上位机程序，可以对数据进行检测，分析和存储。

2.硬件设计

该系统由传感器，数据采集模块和上位机程序组成(如图1)。传感器包括方向盘传感器，踏板传感器，换档传感器和驾驶员手柄传感器。数据采集​​模块主要由单片机STC89C52和模数转换器ADC0809组成。上位机采用LabVIEW编程获取和存储数据，上下位机之间有MAX232和RS232线。

图1.数据采集系统的硬件设计

2.1传感器

驾驶员的特征数据是由传感器获取的，因为驾驶行为变化很快，所以传感器的灵敏性和响应性必须非常好，才能实时检测和获取数据。在该系统中，数字光电角度传感器可以适应方向盘的快速移动，电位器可以识别踏板的缓慢改变，换挡限位开关和电阻应变式压力传感器具有良好的灵敏性和响应性以响应驾驶员的控制，因为这些传感器，系统很容易满足稳定性和实时性的要求。

2.2数据采集模块

数据采集模块主要由单片机STC89C52和模数转换器ADC0809组成。对于模拟信号，如踏板信号，先由ADC0809转换为数字信号，然后由STC89C52接收。对于数字信号， 如方向盘角度信号，由STC89C52直接接收。 另外，当信号太小或具有噪声时，放大器电路和滤波器电路是必需的。 单片机STC89C52具有可编程的全双工串行通信端口，可通过将端口RXD和TXD连接到上位机来同时接收和发送数据。 此外，MAX232需要将单片机的TTL电平转换为PC的RS232电平，以便数据可以被PC识别和处理。 用RS232线连接PC和数据采集模块以建立它们之间的通讯。、

2.3上位机

该系统的上位机是PC，它至少有一个串行通信端口RS232。RS232端口广泛用于上下位机之间的串行通信。依靠PC的优异数据处理能力和显示功能，能够快速处理海量数据，直观.

软件设计

统一通信协议是上下位机之间通信的关键，它们包含统一的数据级别和统一的数据格式。 统一的数据级别可以通过硬件设计来实现。 但是，统一的数据格式必须由软件程序设计来设置，包括波特率，起始位和停止位，数据长度和校验位的设置。 下位机和上位机都必须设置这些参数。

3.1单片机STC89C52的程序

下位机程序的功能是连续准确地向PC发送数据。需要设置以下参数：波特率9600bit / s，数据长度8bit，1个停止位，无校验位。此外，该程序还有其他规则 一旦单片机STC89C52完全接收，来自6个传感器的数据将立即发送到PC以确保实时性（如图2）。

对于模拟信号，STC89C52命令ADC0809将信号转换为数字信号，经过转换，然后命令它停止转换。

为了分别识别6个传感器数据，首先用字母“S”初始化每个不同类型的数据：用字母“S”初始化方向盘数据，用字母“A”初始化加速踏板数据，用字母初始化踏板数据“B”，用字母“C”初始化离合器踏板数据，用字母“G”初始化换档数据，用字母“F”初始化驾驶员的夹持数据。

图2.串行通信的过程

3.2 LabVIEW程序

上位机程序由LabVIEW构建，其功能是接收，显示和存储下位机的数据。 LabVIEW程序由前台接口和程序接口组成，前台接口用于显示和操作，就像虚拟仪器一样，程序接口用于通过不同的使用功能建立程序结构。

函数VISA（虚拟仪器软件架构）用于初始化与下位机设置相同的串行通信参数：波特率9600bit / s，数据长度8bit，1停止位，无校验位。

功能VISA Write用于向STC89C52发送命令，功能VISA Read用于从STC89C52接收数据。 因为每个数据都是以字母开头的，为了分别获取各种数据，使用“切出字符串”功能从字符串中删除有用数字，如下所示：S456A464B460C464G2F247。

由于LabVIEW的串行通信VI将数据读取为不能用于计算和分析的字符串作为数值，因此需要使用函数“将字符串转换为十进制数字”将字符串数据转换为数值数据值，转换后数据可用于显示和分析。

对于存储数据，LabVIEW的存储功能用于构建数据存储程序，该程序可以将数据存储为Microsoft EXCEL格式，6个传感器数据分别存储在时间和频率上。

最后，将VI放在前面，程序界面有序，所以前端界面变得简洁直观，操作简单。 而且程序界面可以很容易阅读和理解。最后的前端界面如图3所示。

图3.前端界面

4．结论

串行通信是数据采集系统的重要组成部分，在许多测控领域得到了广泛的应用。 本文利用LabVIEW构建了基于驾驶模拟器和数据采集模块的数据采集系统，该系统不仅能够接收，显示和存储数据，而且能够满足实时性和准确性要求。 总之，该系统符合设计要求并降低了成本。 而且，使用LabVIEW可以大大减少编程的工作量。

参考文献

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