摘 要

本文借助虚拟仪器软件Labview和单片机STC89C52RC进行了多功能轴承摩擦试验测试系统的搭建，多功能轴承摩擦试验测试系统对于轴承摩擦试验机的运行状态有着很好的监测作用。此次设计分为两个重要部分，即上位机和下位机。上位机是以labview作为开发平台，以Labview中的前面板来显示采集到的数据用以监测轴承试验机的运行状态，状态异常会报警，同时还可以将轴承试验机运行状态的数据储存到Excel表格中。下位机部分的核心器件是STC89C52RC单片机，使用adc0832完成对轴承试验机压力和摩擦力的采集工作，采集到的数据将会被传送至单片机，最后利用串口通信功能上传到计算机的Labview系统中进行处理和显示。因为显示结果要求是监测压力和摩擦力系数，在labview中后面板设计让摩擦力除以压力，前面板得以直接摩擦力系数。在设计成本方面，由于虚拟仪器的使用，设计成本得以大幅降低，再加上单片机和虚拟仪器本身具有的很多优点，设计所得结果对轴承试验机的运行状态监测具有重要的指导意义。

论文主要研究了如何将单片机和labview结合起来用以搭建多功能轴承摩擦试验测试系统。

研究结果表明labview的使用对于多功能轴承摩擦试验测试系统的搭建有着成本低、易设计等独特的优点。

本文的特色：在Labview中可以直接显示摩擦力系数的数值，在列表框中可以滚动显示数值让其最后一行一直是最新的数据，在数据储存方面，可以在前面板中设置想要保存采集数据的行数，直接导入Excel表格中，方便快捷。

关键词：Labview 单片机 串口通信 轴承试验机 测控系统

Abstract

In this paper, the multifunctional bearing friction test control system is built with the help of virtual instrument software Labview and single chip microcomputer STC89C52RC. The multifunctional bearing friction test and control system plays a good role in monitoring the running state of bearing friction testing machine. The design is divided into two important parts, that is, the upper computer and the lower computer. The upper computer is based on labview as the development platform, and the front panel in Labview is used to display the collected data to monitor the running state of the bearing testing machine. The abnormal state will alarm. At the same time, the data of the running state of the bearing testing machine can be stored in the bearing testing machine. In the excel table. The core device of the lower computer is STC89C52RC single chip microcomputer. Using adc0832 to complete the collection of pressure and friction force of bearing testing machine, the collected data will be transmitted to the single chip microcomputer. Finally, the serial communication function is uploaded to the Labview system of the computer for processing and display. Because the display result requires monitoring the pressure and friction coefficient, the front panel is designed to divide the friction force by the pressure in labview. In terms of design cost, due to the use of virtual instruments, the design cost can be greatly reduced, and then In addition, single chip microcomputer and virtual instrument have many advantages, I believe that the results of this design have important guiding significance for the running condition monitoring of bearing testing machine.

Paper mainly studies how to combine single chip microcomputer and labview to build multifunctional bearing friction test and control system.

Results show that the use of labview has the unique advantages of low cost and easy design for the construction of multi-function bearing friction test and control system.

Features of this article: the value of friction coefficient can be displayed directly in Labview, and the value can be scrolled in the list box so that the last row of the value is always the latest data, in terms of data storage, You can set the number of rows you want to save the collected data in the front panel, and import it directly into the excel table, which is convenient and fast.

Key Words: Labview single Chip Microcomputer Serial Communicatio

目录

第1章 绪论 1

1.1研究的背景、目的和意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3研究内容和预期目标 2

第2章 虚拟仪器概述 3

2.1  Labview与虚拟仪器 3

2.2 串口子面板 4

2.2.1 串口面板 4

2.2.2配置串口 4

2.2.3 Visa读取 5

2.2.4 Visa写入 6

2.3 Visa的结构及其功能 7

2.3.1 Visa的结构 7

2.3.2 Visa子面板 7

第3章 多功能轴承摩擦试验测控系统的上位机设计 9

3.1实时压力和摩擦力系数显示模块 9

3.2实时压力和摩擦力系数储存模块 9

3.3压力报警模块 10

3.4实时压力和摩擦力数据采集模块 10

3.5 多功能轴承摩擦试验测控系统前面板设计 11

第4章 摩擦试验测试控制芯片与外电路选用设计 14

4.1 STC89C52RC单片机的功能部件和特性 14

4.3 单片机与adc0832的连接 15

4.4 STC89C52单片机时钟电路 17

第5章 多功能轴承摩擦试验测控系统的下位机设计 18

5.1单片机最小系统设计 18

5.2 adc0832的压力和摩擦力数据采集 19

5.3数据的转换方式 19

5.4串口通信转换 24

5.5 实验验证 20

第6章 结论 24

第1章 绪论

1.1研究的背景、目的和意义

在最新研究结果中发现：对于摩擦学研究来说，复杂性是其具有的显著特点，即使在最简单的摩擦中。可见在摩擦研究中，摩擦试验质量的高低关系到摩擦研究的进程，是摩擦研究的重要组成部分。因此和摩擦试验相关的设备（例如摩擦试验测控平台）的开发始终是推动摩擦试验的重要进程。滑动轴承是一种生活生产中很常用的机械零件，它所具有的高寿命、高灵活性、高耐用性、结构简单易拆装等突出的优点，让其在上至航天交通，下至矿山冶金等各个领域的机械设备中大放异彩。在常规地设计机械时，往往忽略或粗略估计滚动轴承的摩擦力，因为大多数滚动轴承的摩擦系数相对较小。但是滑动轴承的摩擦力系数不能忽略或粗略，因为其数值较大。测定滑动轴承的摩擦系数是摩擦试验中的重要一步，它的测定对机械设计也有着十分重要的作用。对于目前所使用的滑动摩擦试验机，主要用于滑动轴承磨损对比试验，在试验中根本不能准确测量滑动轴承的摩擦系数，因为其可施加的正压力小。所以研制高精度、宽调速的重载滑动摩擦试验机就显得十分必要，配套的轴承摩擦试验测试控制系统也是至关重要的，这也是本文设计多功能轴承摩擦试验测试控制系统的意义所在。

对摩擦磨损现象及其本质进行研究,是摩擦试验的根本目的。选定符合使用要求的摩擦副元件的最优参数的基本要求就是精确地评价和摩擦磨损性能有关的各种因素。探讨摩擦、磨损和润滑机理以及有关摩擦、磨损的各影响因素,评定新的耐磨、减磨及摩擦材料和润滑剂，是摩擦磨损试验研究的主要内容。轴承摩擦试验是轴承设计、制作过程中针对质量的一个验证过程，轴承试验机的性能很大程度上是由测控系统的优劣决定的。

目前，虚拟仪器技术已经成为基于计算机的自动化控制技术主要发展方向。Labview 软件在数据采集及处理方面更具优势。在试验机的控制方面也有很多成功案例。所以将Labview引入试验机测控系统是比较实用的。

1.2国内外研究现状

在近几年中，用Labview显示处理传感器收集到的数据是很常见的。洛阳轴研科技股份有限公司的杨丹峰将Labview编程语言引入轴承试验机测控系统的设计，实现了轴承温度、振动、系统压力、加载载荷等试验数据的实时采集、处理、分析、记录及保存，并对试验机主轴转速、加载载荷、润滑温度等参数进行精确控制，使轴承试验机按照指定的状态运行，同时具有互锁、报警、急停等一系列保护功能^[1]。中国航发湖南动力机械研究所的何宇为实现控制功能，控制软件采用模块化结构设计。Labview程序框图以事件机结构为基础，分类编写数据通讯、自动控制，手动控制、报警保护等分支，由用户操作触发。事件机设计模式将事件驱动状态机的状态结构和 Event 结构的功能合并到一个模式中，可保证用户操作逐一执行，不遗漏不重复^[2]。在大连理工大学的艾麟的《基于Labview的风电变桨、偏航轴承试验机测控系统研制》文章中，他比较了基于Labview软件实现PC机与PLC通信的三种典型方法，确定了利用Labview软件中串口通讯专用函数Visa。该种方法的优点在于Visa串口专用函数模块功能完善，无需引入其他编程语言，无需安装控件，利用自身子函数如Visa配置串口、Visa写入、Visa读取、Visa串口属性节点、Visa关闭等可实现串口相关功能的全部需求，编程简单，灵活性较高，可视性好。缺点在于当需要完成大量数据通信的任务时，响应码的破译工作相对精细复杂^[9]。

鉴于国内外研究现状，本设计将采用Labview作为上位机软件，串口通讯为函数Visa。吸收前人的经验，力求整个系统结构简单，功能齐全。

1.3研究内容和预期目标

设计了基于Labview的多功能重载轴承摩擦试验测试系统，该系统能够测试加载力、摩擦系数，按照试验方案要求自动监测试验进程，试验中出现异常问题自动报警、停机。

电路设计：以51为控制核心，设计对传感器信号进行驱动以及采集调理放大AD转换的电路（选择adc0832芯片），以及单片机与计算机通信电路（USB转232）