0 引言
近几年来，电源监控被广泛的应用到工厂、银行、通信等部门。监控系统最根本的目的和意义是对电源的监测和早期预警，因此监控系统最重要的功能是故障告警和实时监测。为提高劳动生产率、实现无人值守，则对电源的监测和早期的预警就显得尤为重要，这也决定了电源监控系统必须是实时性、准确性、快速响应性都很高的大型供电系统。它必须具有“四遥”的基本功能，数据的存储及处理（包括各种报表）、告警的查询分析和统计等功能也必不可少。
基于虚拟仪器的电源监控系统正是为解决电源的有效管理而研制的，其具有液晶显示、键盘输入、数据存储、告警、波形显示、监控和管理等功能。虚拟仪器是NI 公司推出的一套面向测控领域的软件开发平台，内置的测量库支持多种形式的输入输出格式，并且可以灵活的进行扩展，还具有对用户接口进行交互式的分析及显示、自动识别仪器驱动和代码生成等功能，为监控系统的开发提供了一个理想的环境。它是一种基于图形编程语言的开发环境，与传统编程语言有着许多相似之处，如相似的数据类型、数据流控制结构、程序调试工具等。
但二者最大的区别在于：传统编程语言是用文本语言编程，而虚拟仪器用图形语言（即各种图标、图形符号、连线等）编程，编程简单方便，界面形象直观，具有强大的数据可视化分析和仪器控制能力。
1 系统设计与工作原理
系统软件分为上下位机两部分：下位机使用AT89C52单片机，通过C 语言编程，包含各端口的定义，液晶显示LCD，电压、电流的读取，温度读取，菜单部分，键盘部分，DA转换部分，主函数部分。上位机部分通过虚拟仪器语言编程，有优美的界面，很方便的能够读取电压、电流、温度、及观察各波形。虚拟仪器编程部分主要由前面板和后面板程序框图构成。
下位机部分自带键盘，可脱离PC 机独立操作。通过手动按键对电压、电流、温度进行采集，还可以通过键盘设定0-5V 的模拟量输出，对设备的电压、电流、开关机等状态进行控制。
上位机部分主要是前面板和后面板程序的编写，主要分为三个部分，对电压、电流、温度的接收、显示部分，PC 机设定0-5V 的模拟量输出部分，即DA 转换部分，最后就是设定对电压的采集通道部分。
2 LabVIEW 设计
2.1 LabVIEW 前面板
用虚拟仪器设计作为监控界面，其界面优美，对电压、电流、温度都设定了上下限，对采集到的电压、电流、温度与上下限作比较，看是否在规定的范围内，如果不在则指示灯亮并发出报警声。反之则无。同时界面上还有串口选择、DA 模拟量输出、及电压采集通道、还有波形显示，前面板设计见图1。
(a)
(b)
图1 虚拟仪器前面板
2.2 LabVIEW 后面板
后面板设计主要由打开与串口的会话部分，写入温度、电压、电流、机器状态部分，读温度、电压、电流、机器状态部分，生成电压、电流、温度波形部分，设定模拟量输出部分，设定电压的采集通道部分，关闭与串口的会话部分构成。
打开与串口的会话：主要通过VISAOpen打开与串口COM1 的会话，通过VISA serial属性节点对串口初始化为5597波特，程序见图2。
图2 打开与串口的会话
写入温度、电压、电流、机器状态：主要通过用一个while 循环和移位寄存器依次将温度、电压、电流写入到VISA 75 resourcename指定的接口。程序中还有一个stop节点。控制循环速度最常用的就是使用“编程→定时”函数子选板中的“等待下一个整数倍毫秒”函数。
程序执行到这个函数时将等到它的“毫秒计时值”变为输入的“毫秒倍数”参数的整数倍。
因此可以控制循环按固定的时间间隔进行，程序见图3。
图3 写入温度、电压、电流、机器状态
读温度、电压、电流、机器状态：主要通过VISA Read 节点读取温度、电压、电流、及机器状态。通过VISA Read 节点连接一个条件结构，条件结构中有电压、电流、温度、机器状态、及“False，默认”几个分支，一般使用条件结构时，必须设置一个默认子程序框图处理超出预选范围的情况。向条件结构边框内输入数据时，各个子程序框图连接或不连接这个数据隧道都可以；但是从条件结构边框向外输出数据时，各个子程序框图都必须为这个隧道连接数据。否则隧道图标是中空的。程序“运行”按钮也是断开的。当各个子程序框图都为这个隧道连接好数据后，隧道图标才为实心的，程序才可以运行，程序见图4。
图4 读温度、电压、电流、机器状态
图5 生成电压、电流、温度波形
生成电压、电流、温度波形：主要通过对温度、电压、电流都设定上下限，并分别将采集到的温度、电压、电流进行捆绑，最终得到温度波形、电压波形、电流波形、并将采集到的温度、电压、电流、分别与设定的上下限作比较，程序中有电压警告、电流警告、温度警告、还有就是报警器。电流警告与温度警告用一个或节点连接、电压警告再与该或节点的输出再用一个或连接。该或连接输出与故障节点再用一或节点连接，最终输出到报警器，程序见5。
生成电压、电流、温度波形：主要通过对温度、电压、电流都设定上下限，并分别将采集到的温度、电压、电流进行捆绑，最终得到温度波形、电压波形、电流波形、并将采集到的温度、电压、电流、分别与设定的上下限作比较，程序中有电压警告、电流警告、温度警告、还有就是报警器。
设定模拟量输出：输出一个0-5V 的模拟量。该输出的模拟量主要用于对设备的电压、电流、开关机进行控制。在第二个条件结构中设有5 个分支1、2、3、4、5，对应着模拟量输出1、2、3、4、5，程序见图6。
图6 设定模拟量输出
设定电压的采集通道：在通道1-8 范围内则对电压进行采集。程序中用了条件结构，条件结构有真假两个分支，在真分支则不执行，假时执行，最后再连接一个确定按钮，程序见图7。
图7 设定电压的采集通道
关闭与串口的会话：程序运行结束时，最终清空缓冲区，并关闭与串口会话，程序见图8。
图8 关闭与串口的会话
LabVIEW 后面板的总程序如图9 所示。
图9 LabVIEW后面板总程序
3 单片机软件设计
软件设计主要由两大流程图构成：
一是对电压、电流、温度的采集和LCD 显示。
通电以后，单片机AT89C52初始化。CPU开放所有中断，允许外部中断0 中断，外部中断0 定义为高级优先级中断，外部中断0 中断方式为跳沿触发方式，加到引脚INT0 上的外部中断请求输入信号电平以从高到低的负跳变有效。
执行键盘扫描程序，判断按键是否被按下。根据手动按键来采集电压、电流、温度、机器状态、及设定0-5V 模拟量输出。
二是上位机监控流程图，如图10 所示。
PC 机可以设定对电压的采集通道，采集通道为1-8，PC 机设定采集通道后，发送给单片机，单片机解释相关的命令字后，执行相应的操作，最后再将采集到的电压、电流、温度传递给PC 机。同时PC 机可以设定0-5V 的模拟量输出，用于对设备的电压、电流、开关机状态进行控制。
图10 软件流程图
4 结论
本文给出了本系统设计的总体思路，主要详细介绍LabVIEW的前面板和后面板的设计，最后对单片机的软件设计给出了流程图，实现了对电源仪器设备的监控。LabVIEW 作为虚拟仪器的开发平台的最大优势就是程序开发效率高，而且非常形象直观，又便于修改和移植，已经在各领域得到广泛应用。