畢業(yè)論文----基于labview的虛擬信號(hào)發(fā)生器

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　題 目: 基于LabVIEW的虛擬信號(hào)發(fā)生器</p><p>　　院 系：物理與電子信息科學(xué)系 </p><p>　　專 業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù) </p><p>　　姓 名：XXX

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào)：XXXXXXXXXXXXX </p><p>　　指導(dǎo)教師：XXX </p><p>　　教師職稱：副教授 </p><p><b>　　摘 要</b></p>&

3、lt;p>　　信號(hào)發(fā)生器是各種科研實(shí)踐中最重要的儀器之一。傳統(tǒng)的大多是由硬件組成的，但是其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，維護(hù)性和操作性也不好。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)種類也有很多，價(jià)格差異很大，性能也越來(lái)越完善。虛擬儀器的主要平臺(tái)應(yīng)該是LabVIEW，為了給那些用C用習(xí)慣的人使得。LabVIEW的最大特點(diǎn)是傻瓜似的編程，為了把工程師從繁瑣的編程中解脫出來(lái)，LabVIEW實(shí)現(xiàn)了測(cè)試儀器模塊化，使測(cè)試配置更加靈活，本設(shè)計(jì)采用美國(guó)國(guó)家儀器公

4、司研制的基于虛擬儀器技術(shù)的虛擬信號(hào)發(fā)生器，和傳統(tǒng)的儀器相比，其價(jià)格相比便宜、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用范圍廣、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等等。用戶可以根據(jù)實(shí)際需求用labVIEW（一種圖形化編輯語(yǔ)言）設(shè)計(jì)制作各種功能的虛擬儀器。還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，然后客戶端可以遠(yuǎn)程查看和控制虛擬信號(hào)發(fā)生器。論文的主要工作是結(jié)合虛擬儀器技術(shù)，進(jìn)行任意波形信號(hào)發(fā)生器的研究與設(shè)計(jì)。</p><p>　　首先，論文介紹了虛擬儀器技術(shù)的基本理論，包括虛擬儀器的概念、構(gòu)

5、成、分類，以及虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較。在此基礎(chǔ)之上，介紹了虛擬儀器系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單闡述了儀器驅(qū)動(dòng)程序、VISA等相關(guān)技術(shù)。其次，論文進(jìn)行了任意波形發(fā)生器的軟件設(shè)計(jì)。制定了系統(tǒng)整體方案，本文利用功能強(qiáng)大的圖形化虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)LabVIEW，主要完成對(duì)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，每個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)由一個(gè)模塊完成。其中主要包括模擬信號(hào)的生成何數(shù)字信號(hào)的生成，模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)的調(diào)制，實(shí)際加噪信號(hào)以及手繪任意波形。</p&g

6、t;<p>　　最后對(duì)虛擬任意波形發(fā)生器進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試和性能分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到了預(yù)先的設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞：</b></p><p>　　數(shù)據(jù)采集；虛擬信號(hào)發(fā)生器；信號(hào)發(fā)生器；虛擬儀器；LABVIEW；正弦波；三角波</p><p><b>　　Abstract</b></p&

7、gt;<p>　　Signal generator is a variety of research practice one of the most important instrument.Mostly by the traditional hardware, but its structure is complicated, maintenanceand operational is not good.With mo

8、dern technology, the design of the signal generator, there are many types, prices vary widely, performance, become more perfect. The most important feature of LabVIEW programming is a fool, in order to engineer from the

9、tedious programming freed, LabVIEW implements modular test instruments, maki</p><p>　　First, the paper introduces the basic theory of virtual instrument technology, including virtual instrument concept, comp

10、osition, classification, and virtual instruments compared with traditional instruments .On this basis, virtual instrument system software architecture, describes a simple instrument drivers, VISA and other related techno

11、logies. Secondly, the paper was arbitrary waveform generator software design. Which mainly include the formation of any analog signal digital signal generation</p><p>　　Keywords:Data acquisition card NI8006;

12、 Virtual Signal Generator; Signal Generator; Virtual Instrument; LabVIEW; Sine Wave; Triangle Wave</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前 言2</b></p><p><b>　

13、　第一章 緒論3</b></p><p>　　第一節(jié) 選題的目的和意義3</p><p>　　第二節(jié) 虛擬儀器概述4</p><p>　　一、虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較4</p><p>　　二、虛擬儀器系統(tǒng)的構(gòu)成5</p><p>　　第三節(jié) 課題研究目標(biāo)6</p><p&

14、gt;　　第二章 虛擬信號(hào)發(fā)生器的基本原理8</p><p>　　第一節(jié) 信號(hào)發(fā)生器的基本原理8</p><p>　　第二節(jié) 虛擬信號(hào)發(fā)生器的基本組成8</p><p>　　第三節(jié) 虛擬信號(hào)發(fā)生器的工作原理8</p><p>　　第三章 數(shù)據(jù)采集硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)10</p><p>　　第一節(jié) 數(shù)據(jù)采集理論

15、基礎(chǔ)10</p><p>　　第二節(jié) 數(shù)據(jù)采集卡結(jié)構(gòu)10</p><p>　　一、采集卡外觀10</p><p>　　一、采集卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)11</p><p>　　三、采集卡功能12</p><p>　　第三節(jié) 數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動(dòng)13</p><p>　　一、CIN方式驅(qū)動(dòng)13<

16、;/p><p>　　二、CLF方式驅(qū)動(dòng)13</p><p>　　三、基于CLF方式的采集卡軟件設(shè)計(jì)14</p><p>　　第四章 數(shù)據(jù)采集的軟件實(shí)15</p><p>　　第一節(jié) 虛擬儀器創(chuàng)建過(guò)程16</p><p>　　一、軟、硬件的選擇16</p><p>　　二、設(shè)計(jì)用戶界面1

17、6</p><p><b>　　三、程序設(shè)計(jì)16</b></p><p><b>　　四、程序測(cè)試16</b></p><p>　　第二節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本要求與工作流程17</p><p>　　一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本要求17</p><p>　　二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想17<

18、/p><p>　　三、系統(tǒng)工作流程17</p><p>　　第三節(jié) 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)19</p><p>　　一、程序主要結(jié)構(gòu)介紹19</p><p>　　二、軟件總體構(gòu)成21</p><p>　　設(shè)計(jì)總結(jié)及心得23</p><p><b>　　致謝24</b>&l

19、t;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p><b>　　25</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　作為工業(yè)產(chǎn)品特別是電力、電子產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)領(lǐng)域中最重要的測(cè)試設(shè)備之一，信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展歷史可以追溯到上世紀(jì)40年代。19

20、43年惠普為海軍研究實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了第一臺(tái)波形發(fā)生器，從而使得人們?cè)跍y(cè)試設(shè)備時(shí)可以利用可控的信號(hào)源進(jìn)行比較完善和安全的測(cè)試和測(cè)量。在隨后的二十年間，波形發(fā)生器一直隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展幾乎成為這些技術(shù)發(fā)展的一個(gè)縮影。從技術(shù)上看，波形發(fā)生器經(jīng)歷了由模擬式波形發(fā)生器、數(shù)字式波形發(fā)生器到虛擬波形發(fā)生器的發(fā)展過(guò)程。</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p>&

21、lt;p><b>　　選題的目的和意義</b></p><p>　　以往工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種數(shù)據(jù)都是采用人工讀數(shù)和記錄，一直停留在手工和數(shù)字儀表的水平，無(wú)法做到對(duì)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和分析。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合高精度、高性能的數(shù)據(jù)采集儀器的應(yīng)用，是的多路數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，大量的數(shù)據(jù)采集和分析由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，提高了測(cè)量精度。而計(jì)算機(jī)已經(jīng)與儀器結(jié)合得非常緊密，已成為整個(gè)系統(tǒng)的核心

22、，許多傳統(tǒng)儀器正在逐漸被計(jì)算機(jī)部分、甚至全部取代。把各種傳感器與計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，首先需要有一個(gè)硬件接口電路把儀表輸出的信號(hào)變成能夠被計(jì)算機(jī)識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，其次是要有軟件來(lái)管理。通過(guò)軟件、計(jì)算機(jī)、采集卡、接口硬件和傳感器組成的系統(tǒng)叫儀器系統(tǒng)（也是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）。LabVIEW就是計(jì)算機(jī)處理分析系統(tǒng)軟件之一。在PC機(jī)為基礎(chǔ)測(cè)量和工控軟件中，LabVIEW的市場(chǎng)普及率僅次于C++語(yǔ)音。LabVIEW開發(fā)環(huán)境具有一系列優(yōu)點(diǎn)，從流程式的編程、不需

23、預(yù)先編譯就存在語(yǔ)法檢查、調(diào)試過(guò)程使用的數(shù)據(jù)探針，到其豐富的函數(shù)功能、數(shù)值分析、信號(hào)處理和設(shè)備驅(qū)動(dòng)等功能，都比其他工具強(qiáng)大。LabVIEW是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件</p><p>　　數(shù)據(jù)采集（Data Acquisition）是所有測(cè)試測(cè)量的首要工作，實(shí)驗(yàn)測(cè)試產(chǎn)生的物理信號(hào)通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換為電壓或者電流一類的電信號(hào)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡

24、將電信號(hào)采集傳入PC機(jī)，借助軟件控制數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理。LabVIEW以其簡(jiǎn)便的程序編寫、不同數(shù)據(jù)采集卡的支持、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、有好的人機(jī)界面使其成為控制、開發(fā)數(shù)據(jù)采集卡的最佳軟件。</p><p>　　隨著時(shí)代的發(fā)展，利用LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)采集面臨著越來(lái)越新的任務(wù)和要求，講虛擬儀器引入到數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域成為當(dāng)今書記數(shù)據(jù)采集的重要方法和手段。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集相比，利用LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的意義在于：

25、</p><p>　　打破了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集“線纜密布”的形象，大大簡(jiǎn)化了測(cè)試系統(tǒng)的復(fù)雜程度，簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)的布置，節(jié)省了物力、人力。</p><p>　　強(qiáng)調(diào)“軟件就是儀器”。通過(guò)基于虛擬儀器的數(shù)據(jù)采集環(huán)境，同樣能夠“身臨其境”地觀察數(shù)據(jù)采集過(guò)程和進(jìn)行“實(shí)際”操作。</p><p>　　LabVIEW圖形化編程方式簡(jiǎn)明快捷，易學(xué)易用，可節(jié)省大量的學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)及進(jìn)行程序開發(fā)

26、的時(shí)間，尤其適合從事科研、開發(fā)的科學(xué)工作者、工程技術(shù)人員。</p><p>　　第二節(jié) 國(guó)外的研究現(xiàn)狀</p><p>　　虛擬儀器的起源可以追溯到20世紀(jì)70年代，那計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)在國(guó)防、航天的領(lǐng)域已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展。PC出現(xiàn)以后,儀器的計(jì)算機(jī)化成為可能，甚至在微軟公司的Windows 誕生之前，美國(guó)國(guó)家儀器公司已經(jīng)在Macintosh計(jì)算機(jī)上推出了LabVIEW2.0以前的版

27、本。對(duì)虛擬儀器和LabVIEW長(zhǎng)期、系統(tǒng)、有效的研究開發(fā)使得該公司成為業(yè)界公認(rèn)的權(quán)威。</p><p>　　自20世紀(jì)90年代以來(lái)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的推動(dòng)下，以虛擬儀器為標(biāo)志的通用化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量?jī)x器及測(cè)試系統(tǒng)得到了迅猛發(fā)展，新的測(cè)試?yán)碚摗y(cè)試方法、測(cè)試領(lǐng)域以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，在許多方面已經(jīng)突破了傳統(tǒng)儀器的概念，電子測(cè)量?jī)x器的功能和作用已經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的變化。虛擬儀器利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)，加上特殊的儀器硬件和專用

28、軟件，形成既有普通儀器的基本功能，又有一般儀器所沒(méi)有的特殊功能的高檔低價(jià)的新型儀器。虛擬儀器的出現(xiàn)是儀器發(fā)展史上的一場(chǎng)革命，代表作儀器發(fā)展的最新方向和潮流，對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步產(chǎn)生了不可估量的影響?，F(xiàn)代化生產(chǎn)要求電子儀器品種多、功能強(qiáng)、精度高、自動(dòng)化程度高，而且要求測(cè)試速度快、實(shí)時(shí)性好、具有良好的人機(jī)界面。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器則可以在腳底的成本下較好的實(shí)現(xiàn)這些要求，這正是虛擬儀器相對(duì)于傳統(tǒng)儀器巨大的優(yōu)勢(shì)所在。依靠其自身的

29、優(yōu)勢(shì)虛擬儀器在儀器市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力不斷增強(qiáng)。許多大型儀器公司均在虛擬儀器市場(chǎng)上占有一席之地。1988年國(guó)際上開始有虛擬儀器產(chǎn)品面市，當(dāng)時(shí)只有五家制造商推出的30中產(chǎn)品。此后，虛擬儀器產(chǎn)品每年成倍增加，到1994年底，虛擬儀器制造廠已達(dá)95家，共生產(chǎn)100多</p><p>　　目前，我國(guó)正處于科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期，對(duì)儀器設(shè)備的需求講更加強(qiáng)勁。虛擬儀器賴以生存的PC計(jì)算機(jī)近幾年正以迅猛的勢(shì)頭席卷全國(guó)，這為虛擬儀器的

30、發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，虛擬儀器作為串通儀器的替代品，市場(chǎng)容量巨大。虛擬儀器在儀器中所占地位越來(lái)越高也是與虛擬儀器性能的飛速提高分不開的。虛擬儀器經(jīng)歷了由模擬儀器、袋IEEE488接口的智能儀器到全部編程的發(fā)展歷程，其中每一次飛躍無(wú)不以高性能計(jì)算機(jī)的發(fā)展為動(dòng)力。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)的處理能力提高很快，發(fā)展的速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的把傳統(tǒng)儀器拋在了后面，高分辨率的圖形顯示與幾百千兆的硬盤也已經(jīng)成為了標(biāo)準(zhǔn)配置。同時(shí)，計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠商之間的激烈競(jìng)爭(zhēng)保證了計(jì)算機(jī)在顯示、

31、存儲(chǔ)能力與處理性能等方面仍將高速發(fā)展。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、特別是計(jì)算機(jī)總線標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展導(dǎo)致VI在PXI和VXI兩個(gè)領(lǐng)域中得到了快速的發(fā)展，它們將成為未來(lái)儀器行業(yè)的兩大主流產(chǎn)品。具有上GHz采樣率，高達(dá)24bits精度的DAQ版已經(jīng)面世。A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)、儀器放大器、抗混疊濾波器與信號(hào)調(diào)理技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展是DAQ版成為最具有吸引力的VI選件之一。模塊化的Delta-sigma A/D轉(zhuǎn)換器的儀器放大器可在3us內(nèi)完成12bi</p>

32、<p>　　虛擬儀器系統(tǒng)作為本世紀(jì)內(nèi)電子測(cè)量?jī)x器發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的最新高峰，有著極其廣闊的發(fā)展前景。它的出現(xiàn)為國(guó)家各個(gè)行業(yè)科研的發(fā)展提供了更新式的測(cè)試手段，它所具有的得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，是目前任何儀器都不能替代的。我們有理由相信，隨著我過(guò)科技水平的不斷提高，虛擬儀器必將儀器卓越的性能在我國(guó)測(cè)試行業(yè)及高等工科院校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)及科研中得到更為廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　第三節(jié) 虛擬儀器概述</p&g

33、t;<p>　　一、虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較</p><p>　　與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器有以下一些特點(diǎn):</p><p><b>　　(1)軟件是核心</b></p><p>　　儀器驅(qū)動(dòng)軟件的功能是實(shí)現(xiàn)與儀器硬件的接口和通信，應(yīng)用軟件則完成用戶定義</p><p>　　的測(cè)試和儀器功能，并提供人機(jī)交互界

34、面。Nl公司提出的“軟件即儀器”是這一特點(diǎn)的形象概括。</p><p>　　(2)靈活性和可擴(kuò)展性</p><p>　　儀器用戶可以根據(jù)自己不斷變化的需求，方便靈活的重組系統(tǒng)，系統(tǒng)的擴(kuò)展、升級(jí)隨時(shí)</p><p>　　進(jìn)行，而且系統(tǒng)更新的周期短、見(jiàn)效快，能充分滿足用戶在不同場(chǎng)合的應(yīng)用需求。</p><p><b>　　(3)性價(jià)比高

35、</b></p><p>　　虛擬儀器可以將在傳統(tǒng)儀器中由硬件完成的功能轉(zhuǎn)為軟件實(shí)現(xiàn)，減少了自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的</p><p>　　硬件環(huán)節(jié)，降低了系統(tǒng)的開發(fā)成本和維護(hù)成本。虛擬儀器能同時(shí)對(duì)多個(gè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)高效的</p><p>　　測(cè)量，信號(hào)傳輸大部分采用數(shù)字信號(hào)的形式，數(shù)據(jù)處理也主要依賴軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，大大降低了</p><p>　　

36、環(huán)境干擾和系統(tǒng)誤差的影響。用戶可以隨時(shí)根據(jù)需要調(diào)整虛擬儀器的功能，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。</p><p>　　因此，使用虛擬儀器比傳統(tǒng)儀器更經(jīng)濟(jì)。</p><p>　　(4)良好的人機(jī)界面</p><p>　　虛擬儀器的操控界面是采用圖形化編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一種虛擬面板或稱為軟面板?？梢阅?lt;/p><p>　　擬傳統(tǒng)儀器面板的設(shè)計(jì)風(fēng)格來(lái)設(shè)計(jì)，也可以由用戶

37、根據(jù)實(shí)際需要定制設(shè)計(jì)。測(cè)量結(jié)果可以通</p><p>　　過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕以曲線、圖形、數(shù)據(jù)表格等形式顯示。</p><p>　　二、虛擬儀器系統(tǒng)的構(gòu)成</p><p>　　虛擬儀器由硬件和軟件兩大部分構(gòu)成。虛擬儀器硬件通常包括通用計(jì)算機(jī)和外圍硬件設(shè)</p><p>　　備。通用計(jì)算機(jī)可以是筆記本電腦、臺(tái)式PC機(jī)或工作站等。外圍硬件設(shè)備可以選擇G

38、PIB</p><p>　　系統(tǒng)、VXI系統(tǒng)、USB系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或其他系統(tǒng)，也可以選擇兩種以上系統(tǒng)構(gòu)成的</p><p>　　混合系統(tǒng)。其中，最簡(jiǎn)單、最廉價(jià)的形式是采用基于ISA或PCI總線的數(shù)據(jù)采集卡，或是基</p><p>　　于RS-232或USB總線的便攜式數(shù)據(jù)采集模塊。虛擬儀器的軟件包括操作系統(tǒng)、儀器驅(qū)動(dòng)程</p><p>　

39、　序和應(yīng)用軟件三個(gè)層次。操作系統(tǒng)可以選擇Windowsgx/NT/2000/XP、Linux等。虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序軟件是直接控制各種硬件接口的驅(qū)動(dòng)程序，應(yīng)用軟件通過(guò)儀器驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)與外圍硬件模塊的通信連接。應(yīng)用軟件包括實(shí)現(xiàn)儀器功能的軟件程序和實(shí)現(xiàn)虛擬面板的軟件程序。用戶通過(guò)虛擬面板與虛擬儀器進(jìn)行交互。</p><p>　　第三節(jié) 課題研究目標(biāo)</p><p>　　本課題研究的是虛擬任意波形發(fā)

40、生器，它在硬件平臺(tái)支持下，在通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)儀器數(shù)據(jù)分析處理、人機(jī)交互和顯示等幾部分功能模塊，既具有虛擬儀器成本低，功能多，靈活性強(qiáng)，人機(jī)界面好等特點(diǎn)。在功能上，虛擬波形發(fā)生器能夠產(chǎn)生各種常規(guī)信號(hào)波形，如:正弦波，三角波，鋸齒波，方波等，其中方波的占空比可以調(diào)節(jié)，也可以產(chǎn)生用戶用鼠標(biāo)繪制的任意波形信號(hào)，另外還可以產(chǎn)生噪聲信號(hào)以及各種模擬、數(shù)字調(diào)制信號(hào)。</p><p>　　本論文研究的主要工作:<

41、/p><p>　　1研究設(shè)計(jì)任意波形發(fā)生器的上位機(jī)操作界面，完成操作界面運(yùn)行程序和標(biāo)準(zhǔn)波形、手繪任意波形、數(shù)字信號(hào)以及各種信號(hào)的處理調(diào)制程序的設(shè)計(jì)2.設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與任意波形發(fā)生器硬件模塊的數(shù)據(jù)傳輸U(kuò)SB接口的驅(qū)動(dòng)程序。</p><p><b>　　分為五章</b></p><p>　　第一章為緒論，簡(jiǎn)單介紹本文的目的和研究的意義以及虛擬儀器的發(fā)展

42、，各種類型等。</p><p>　　第二章詳細(xì)介紹基于LabVIEW的虛擬任意波形發(fā)生器軟件結(jié)構(gòu)。</p><p>　　第三章介紹硬件平臺(tái)的搭建與實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　第四章設(shè)計(jì)虛擬任意波形發(fā)生器及數(shù)據(jù)的采集；</p><p>　　第五章分析調(diào)試結(jié)果，結(jié)束語(yǔ)部分對(duì)本文的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，并指出了進(jìn)一步的研究方</p>&

43、lt;p><b>　　向。</b></p><p>　　第二章 虛擬信號(hào)發(fā)生器的基本原理</p><p>　　第一節(jié) 信號(hào)發(fā)生器的基本原理</p><p>　　信號(hào)發(fā)生可以通過(guò)多種方式，使用波形發(fā)生器創(chuàng)建波形。選擇的方法取決于提供的與</p><p>　　DUT有關(guān)的信息及其輸入要求;是否需要增加失真或錯(cuò)誤信號(hào)

44、及其它變量?，F(xiàn)代高性能波</p><p>　　形發(fā)生器為開發(fā)波形至少提供了三種方式:</p><p>　　創(chuàng)建:全新的電路激勵(lì)和測(cè)試信號(hào)；</p><p>　　復(fù)制:合成沒(méi)有提供的實(shí)際環(huán)境信號(hào)(從示波器或邏輯分析儀中捕獲)；</p><p>　　發(fā)生:理想的或極限測(cè)試的參考信號(hào)，適用于特定容限的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。</p><p&g

45、t;　　在本文中結(jié)合三種標(biāo)準(zhǔn)模擬波形，以及按照用戶的意愿繪制的任意</p><p><b>　　波形。</b></p><p>　　第二節(jié) 虛擬信號(hào)發(fā)生器的基本組成</p><p>　　任意波形發(fā)生器(AWG)是一種完善的播放系統(tǒng)，它根據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)提供波形，這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)描述了AC信號(hào)不斷變化的電壓電平。為理解AWG，首先必需掌握數(shù)字采樣的概

46、念，顧名思義，數(shù)字采樣是使用樣點(diǎn)或數(shù)據(jù)點(diǎn)定義一個(gè)信號(hào)，這些樣點(diǎn)或數(shù)據(jù)點(diǎn)沿著波形的斜率表示一串電壓測(cè)量。通過(guò)使用示波器等儀器實(shí)際測(cè)量波形，或使用圖形或數(shù)學(xué)技術(shù)，可以確定這些樣點(diǎn)。在AWG中，采樣的值以二進(jìn)制形式存儲(chǔ)在快速隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM中。通過(guò)使用存儲(chǔ)的信息，可以讀回存儲(chǔ)器位置，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)輸入數(shù)據(jù)點(diǎn)，在任何時(shí)間重建信號(hào)。注意AWG的輸出電路在樣點(diǎn)之間濾波，以連接各個(gè)點(diǎn)，創(chuàng)建干凈的不間斷的波形形狀。DUT不會(huì)把這些點(diǎn)“看

47、作”離散的點(diǎn)，而是看作連續(xù)的模擬波形。</p><p>　　第三節(jié) 虛擬信號(hào)發(fā)生器的工作原理</p><p>　　虛擬任意波形發(fā)生器包括硬件和軟件兩部分。硬件通常包括通用計(jì)算機(jī)和外圍硬件設(shè)備。通用計(jì)算機(jī)可以是筆記本電腦、臺(tái)式計(jì)算機(jī)或工作站等。外圍設(shè)備可以選擇GPIB系統(tǒng)、VXI系統(tǒng)、PXI系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或其他系統(tǒng)，也可以選擇有兩種或兩種以上系統(tǒng)構(gòu)成的混合系統(tǒng);軟件包括操作系統(tǒng)、任意波

48、形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)器和應(yīng)用軟件三個(gè)層次。操作系統(tǒng)可以選擇WindowsgX/NT/2000XP、SUNOS、Linux等。虛擬任意波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)程序是處理與特定儀器進(jìn)行控制通信的一種軟件。波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)與通信接口及開發(fā)環(huán)境相聯(lián)系，是虛擬波形發(fā)生器的核心，可幫助用戶完成對(duì)波形發(fā)生器硬件的控制。目前流行的虛擬儀器開發(fā)軟件不但提供世界各地主要廠家生產(chǎn)的多種儀器驅(qū)動(dòng)程序，而且提供重要的模塊化代碼，可以很方便地進(jìn)行波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)設(shè)計(jì)。應(yīng)用軟件

49、通過(guò)波形發(fā)生器驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)與外圍硬件模塊的通信連接。應(yīng)用軟件指實(shí)現(xiàn)波形發(fā)生器功能和軟面板的軟件程序。利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力和虛擬波形發(fā)生器開發(fā)軟件功能強(qiáng)大的函數(shù)庫(kù)極大地提高了虛擬儀器的數(shù)據(jù)分析處理能力。軟面板是用戶與波形發(fā)生器之間交流信息的紐帶。虛擬波形發(fā)生器在工作時(shí)利用前面板去控制</p><p>　　第三章 數(shù)據(jù)采集硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)</p><p>　　第一節(jié) 數(shù)據(jù)采集理論基礎(chǔ)<

50、/p><p><b>　　一、什么是數(shù)據(jù)采集</b></p><p>　　數(shù)據(jù)采集，又稱數(shù)據(jù)獲取，是利用一種裝置，從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并輸入到系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)接口。從傳感器和其它待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采集信息的過(guò)程。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)的測(cè)量軟硬件產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測(cè)量系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛引用在各個(gè)領(lǐng)域。</p><p&g

51、t;　　比如攝像頭、麥克風(fēng)都是數(shù)據(jù)采集工具。本論文利用NI公司USB-6008作為數(shù)據(jù)采集器，將所需的信號(hào)采集到計(jì)算機(jī)中，利用LabVIEW軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和處理。被采集數(shù)據(jù)是已被轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)的各種物理量，如溫度、水位、風(fēng)速、壓力等，可以是模擬量，也可以是數(shù)字量。采集一般是采樣方式，即隔一定時(shí)間（稱采樣周期）對(duì)同一點(diǎn)數(shù)據(jù)重復(fù)采集。采集的數(shù)據(jù)大多是瞬時(shí)值，也可是某段時(shí)間內(nèi)的一個(gè)特征值。準(zhǔn)確數(shù)據(jù)量測(cè)是數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)量測(cè)方法有接觸式和

52、非接觸式，檢測(cè)元件多種多樣。不論哪種方法和元件，均以不影響被測(cè)對(duì)象狀態(tài)和測(cè)量環(huán)境為前提，以保證數(shù)據(jù)的正確性。數(shù)據(jù)采集含義很廣，包抱對(duì)面狀連續(xù)物理量的采集。在計(jì)算機(jī)輔助制圖、測(cè)圖、設(shè)計(jì)中，對(duì)圖形或圖像數(shù)字化過(guò)程也可稱為數(shù)據(jù)采集，此時(shí)被采集的是幾何量（或包括物理量，如灰度）數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　二、數(shù)據(jù)采集的目的</b></p><p>　　數(shù)據(jù)采集的目的是

53、為了測(cè)量電壓、電流、溫度、壓力或聲音等物理現(xiàn)象。基于PC的數(shù)據(jù)采集，通過(guò)模塊化硬件、應(yīng)用軟件和計(jì)算機(jī)的結(jié)合，進(jìn)行測(cè)量。盡管數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)不同的應(yīng)用需求有不同的定義，但各個(gè)系統(tǒng)采集、分析和顯示信息的目的卻都相同。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整合了信號(hào)、傳感器、激勵(lì)器、信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)采集設(shè)備和應(yīng)用軟件。在計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的今天，數(shù)據(jù)采集的重要性是十分顯著的。它是計(jì)算機(jī)與外部物理世界連接的橋梁。各種類型信號(hào)采集的難易程度差別很大。實(shí)際采集時(shí)，噪聲也可能帶來(lái)一

54、些麻煩。數(shù)據(jù)采集時(shí)，有一些基本原理要注意，還有更多的實(shí)際的問(wèn)題要解決。</p><p>　　在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)快速發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)采集已經(jīng)被廣泛互聯(lián)網(wǎng)及分布式領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)生了重要的變化。首先，分布式控制應(yīng)用場(chǎng)合中的智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。其次，總線兼容型數(shù)據(jù)采集插件的數(shù)量不斷增大，與個(gè)人計(jì)算機(jī)兼容的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)量也在增加。國(guó)內(nèi)外各種數(shù)據(jù)采集機(jī)先后問(wèn)世，將數(shù)據(jù)采集帶入了一個(gè)全新的時(shí)代

55、。</p><p>　　在NI公司的產(chǎn)品中，大多數(shù)采集卡都可以運(yùn)用LabVIEW中的數(shù)據(jù)采集助手（DAQ）進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)采集助手是采集卡和計(jì)算機(jī)軟件LabVIEW之間的驅(qū)動(dòng)，利用數(shù)據(jù)采集助手可以方便的使采集卡和計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信，全部運(yùn)用圖形操作，無(wú)需編程，相比于其它數(shù)據(jù)采集卡，為課題的研究節(jié)省了大量的時(shí)間。</p><p>　　本論文采用NI公司的USB-6008數(shù)據(jù)采集卡，此采集

56、卡也自帶了數(shù)據(jù)采集驅(qū)動(dòng)程。</p><p>　　第二節(jié) 數(shù)據(jù)采集卡結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　一、采集卡外觀 </b></p><p>　　NI USB-6008 可提供8個(gè)模擬輸入(AI) 通道、2個(gè)模擬輸出(AO) 通道、12個(gè)數(shù)字輸入/ 輸出(DIO) 通道以及一個(gè)帶全速USB 接口的32 位計(jì)數(shù)器。NI USB-6008外觀如圖

57、3.1所示</p><p>　　圖3.1數(shù)據(jù)采集卡外觀</p><p><b>　　二、采集卡功能</b></p><p>　　NI USB-6008數(shù)據(jù)采集卡的功能有模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字1/0、計(jì)數(shù)器/計(jì)時(shí)器。這些功能分別由相應(yīng)的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　(一)模擬輸入</b>

58、</p><p>　　模擬輸入是采集最基本的功能。它一般由多路開關(guān)(MUX)、放大器、采樣保持電路以及A/D來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)這些部分，一個(gè)模擬信號(hào)就可以轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。A/D的性能和參數(shù)直接影響著模擬輸入的質(zhì)量，要根據(jù)實(shí)際需要的精度來(lái)選擇合適的A/D。</p><p><b>　　(二)模擬輸出</b></p><p>　　模擬輸出通常是為采集系統(tǒng)

59、提供激勵(lì)。輸出信號(hào)受數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)的建立時(shí)間、轉(zhuǎn)換率、分辨率等因素影響。建立時(shí)間和轉(zhuǎn)換率決定了輸出信號(hào)幅值改變的快慢。建立時(shí)間短、轉(zhuǎn)換率高的D/A可以提供一個(gè)較高頻率的信號(hào)。如果用D/A的輸出信號(hào)去驅(qū)動(dòng)一個(gè)加熱器，就不需要使用速度很快的D/A，因?yàn)榧訜崞鞅旧砭筒荒芎芸斓馗欕妷鹤兓?yīng)該根據(jù)實(shí)際需要選擇D/A的參數(shù)指標(biāo)。</p><p><b>　　(三)數(shù)字1/0</b></p

60、><p>　　數(shù)字1/0通常用來(lái)控制過(guò)程、產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)、與外設(shè)通信等。它的重要參數(shù)包括:數(shù)字口路數(shù)(line)、接收(發(fā)送)率、驅(qū)動(dòng)能力等。如果輸出去驅(qū)動(dòng)電機(jī)、燈、開關(guān)型加熱器等用電器，就不必用較高的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換率。路數(shù)要能同控制對(duì)象配合，而且需要的電流要小于采集卡所能提供的驅(qū)動(dòng)電流。但加上合適的數(shù)字信號(hào)調(diào)理設(shè)備，仍可以用采集卡輸出的低電流的TTL電平信號(hào)去監(jiān)控高電壓、大電流的工業(yè)設(shè)備。數(shù)字1/0常見(jiàn)的應(yīng)用是在計(jì)算機(jī)和外

61、設(shè)如打印機(jī)、數(shù)據(jù)記錄儀等之間傳送數(shù)據(jù)。另外一些數(shù)字口為了同步通信的需要還有“握手”線。路數(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速率、“握手”能力都是應(yīng)理解的重要參數(shù)，應(yīng)依據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)合而選擇有合適參數(shù)的數(shù)字I/O。</p><p><b>　　(四)計(jì)數(shù)器</b></p><p>　　計(jì)數(shù)器許多場(chǎng)合都要用到計(jì)數(shù)器，如定時(shí)、產(chǎn)生方波等。計(jì)數(shù)器包括三個(gè)重要信號(hào):門限信號(hào)、計(jì)數(shù)信號(hào)、輸出。門限信號(hào)

62、實(shí)際上是觸發(fā)信號(hào)—使計(jì)數(shù)器工作或不工作;計(jì)數(shù)信號(hào)也即信號(hào)源，它提供了計(jì)數(shù)器操作的時(shí)間基準(zhǔn);輸出是在輸出線上產(chǎn)生脈沖或方波。計(jì)數(shù)器最重要的參數(shù)是分辨率和時(shí)鐘頻率，高分辨率意味著計(jì)數(shù)器可以計(jì)更多的數(shù)，時(shí)鐘頻率決定了計(jì)數(shù)的快慢，頻率越高，計(jì)數(shù)速度就越快。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動(dòng)</b></p><p><b>　　一、什么是驅(qū)動(dòng)程序</

63、b></p><p>　　驅(qū)動(dòng)程序隱藏了復(fù)雜的硬件底層編程細(xì)節(jié)，為用戶提供容易理解的接口。驅(qū)動(dòng)程序即添加到操作系統(tǒng)中的一小塊代碼，其中包含有關(guān)硬件設(shè)備的信息。有了此信息，計(jì)算機(jī)就可以與設(shè)備進(jìn)行通信。驅(qū)動(dòng)程序是硬件廠商根據(jù)操作系統(tǒng)編寫的配置文件，可以說(shuō)沒(méi)有驅(qū)動(dòng)程序，計(jì)算機(jī)中的硬件就無(wú)法工作。操作系統(tǒng)不同，硬件的驅(qū)動(dòng)程序也不同，各個(gè)硬件廠商為了保證硬件的兼容性及增強(qiáng)硬件的功能會(huì)不斷地升級(jí)驅(qū)動(dòng)程序。當(dāng)你安裝新硬件

64、時(shí)，驅(qū)動(dòng)程序是一項(xiàng)不可或缺的重要元件。凡是安裝一個(gè)原本不屬于你電腦中的硬件設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)要求你安裝驅(qū)動(dòng)程序，將新的硬件與電腦系統(tǒng)連接起來(lái)。驅(qū)動(dòng)程序扮演溝通的角色，把硬件的功能告訴電腦系統(tǒng)，并且也將系統(tǒng)的指令傳達(dá)給硬件，讓它開始工作。</p><p>　　NI公司為基于NI數(shù)據(jù)采集設(shè)備的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了相應(yīng)的接口驅(qū)動(dòng)及VI函數(shù) (VI，Virtual Instrument)。對(duì)于一些不常見(jiàn)的硬件設(shè)備或用戶研發(fā)的

65、硬件設(shè)備，NI沒(méi)有提供合適的驅(qū)動(dòng)。但是，LABVIEW還提供了很多其它的通信接口，包括調(diào)用庫(kù)函數(shù)節(jié)點(diǎn)(Call Library Function Node, CLF)、代碼接口節(jié)點(diǎn)(Code Interface Node, CIN)、TCP/IP、Data Socket、OPC、共享變量、DDE和NET等。通過(guò)這些通信接口，LABVIEW能夠?qū)崿F(xiàn)與任何設(shè)備的通信。LABVIEW具有調(diào)用庫(kù)函數(shù)節(jié)點(diǎn)和代碼接口節(jié)點(diǎn)兩種方法，可以結(jié)合C語(yǔ)言的編

66、程靈活性和LABVIEW的 G語(yǔ)言的直觀便捷特點(diǎn)，大幅提高LABVIEW對(duì)用戶數(shù)據(jù)采集卡的軟件設(shè)計(jì)支持。可進(jìn)一步利用LABVIEW豐富的數(shù)據(jù)分析資源，節(jié)約系統(tǒng)開發(fā)成本。</p><p>　　二、NI USB-6008的驅(qū)動(dòng)的安裝與設(shè)置</p><p>　　將數(shù)據(jù)采集卡裝在計(jì)算機(jī)主板的USB插口上，安裝好相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)出這是NI公司的USB-6008數(shù)據(jù)采集卡，之后可以進(jìn)行相應(yīng)的

67、設(shè)置?？梢灾苯釉谧烂嫔洗蜷_Measurement & Automation圖標(biāo)，開始設(shè)置過(guò)程。USB-6008數(shù)據(jù)采集卡的DAQ通道配置的步驟如下：</p><p>　　新建一個(gè)通道。在MAX窗口中，用鼠標(biāo)右擊Data Neighborhood，選擇Create New…。如圖</p><p>　　然后在彈出的對(duì)話框中選擇Virtual Channel并按Finish按鈕，彈出的對(duì)

68、話框，如圖</p><p>　　點(diǎn)擊Finish按鈕，彈出如下對(duì)話框，進(jìn)入第二步：</p><p><b>　　選擇通道類型：</b></p><p>　　如圖。可以選擇通道類型如模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字I/O等。在此選擇模擬輸入。點(diǎn)擊進(jìn)入定義聽(tīng)到名得設(shè)置。</p><p><b>　　定義通道名。</b

69、></p><p>　　在對(duì)話框中輸入通道名及描述信息。如圖。點(diǎn)擊下一步，進(jìn)入選擇測(cè)量類型的設(shè)置。</p><p><b>　　選擇測(cè)量類型。</b></p><p>　　如圖?？梢栽趯?duì)話框的下拉菜單中選擇測(cè)量類型，如電壓、電流、電阻、頻率等。點(diǎn)擊下一步，進(jìn)入定義單位和范圍的設(shè)置。</p><p><b>

70、;　　定義單位和范圍。</b></p><p>　　如圖?？梢栽趯?duì)話框中定義測(cè)量的單位字符和測(cè)量的范圍。</p><p><b>　　定義刻度模式。</b></p><p>　　如圖，可以對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)定義一個(gè)刻度模式，比如按照線性或多項(xiàng)式的比例關(guān)系來(lái)刻度測(cè)量果。若選擇No Scaling，則不進(jìn)行任何刻度比例的變換。</p>

71、;<p>　　(七)制定DAQ設(shè)備和通道號(hào)。</p><p>　　DAQ Channel Wizard的最后一步是指定將要使用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，尤其是計(jì)算機(jī)上安裝的多個(gè)DAQ硬件時(shí)必須明確指明使用哪一個(gè)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。另外還可以指定該通道所對(duì)應(yīng)的通道編號(hào)，按“完成”就完成該通道的建立。</p><p>　　這樣就完成通道建立后，可在VI程序中的數(shù)據(jù)采集函數(shù)中使用該通道來(lái)采集數(shù)據(jù)

72、。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)采集的軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　第一節(jié) 虛擬儀器創(chuàng)建</p><p>　　虛擬儀器系統(tǒng)以軟件為核心，依靠軟件及硬件(采集卡)實(shí)現(xiàn)儀器功能，并利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算、顯示與擴(kuò)展功能，使系統(tǒng)具有傳統(tǒng)儀器無(wú)法比擬的優(yōu)越性。采集到數(shù)據(jù)并通過(guò)計(jì)算機(jī)總線傳遞至計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集程序的起點(diǎn)。數(shù)據(jù)通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序到

73、達(dá)計(jì)算機(jī)內(nèi)部，在計(jì)算機(jī)內(nèi)通過(guò)LabVIEW軟件平臺(tái)構(gòu)成的應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，其中應(yīng)用程序是由多個(gè)LabVIEW子程序構(gòu)成。</p><p>　　一、虛擬儀器創(chuàng)建步驟</p><p>　　（一）設(shè)計(jì)虛擬儀器的前面板。虛擬儀器的交互式用戶接口被稱為前面板，它是模仿實(shí)際儀器的面板。前面板包含旋鈕、按鈕，圖形和其他控制與顯示對(duì)象，通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤為控制對(duì)象輸入數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)屏幕上觀看結(jié)果。<

74、;/p><p>　?。ǘ┚帉懱摂M儀器流程圖。流程圖是一個(gè)編程問(wèn)題的圖形化解決方案（也是虛擬儀器的源代碼）。虛擬儀器從流程圖中接受命令。</p><p>　?。ㄈ┐_定虛擬儀器的圖標(biāo)和連接（表示某一虛擬子儀器）的參數(shù)列表，圖標(biāo)和連接允許將此儀器作為最高級(jí)的程序，也可以作為其他程序或子程序中的程序（子儀器）。</p><p>　　采用模塊化的軟件設(shè)計(jì)思想編寫，每個(gè)功能的實(shí)

75、現(xiàn)由一個(gè)模塊完成，系統(tǒng)軟件總體包括數(shù)據(jù)采集、參數(shù)測(cè)量、頻譜分析、濾波及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和回放等模塊，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、記錄、顯示等功能。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)用戶界面</b></p><p>　　用戶界面也稱GUI，即graphical user interface。前面板必須簡(jiǎn)潔、易懂，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該滿足復(fù)雜工作要求。前面板上使用的顏色方案，要兼顧一致和鮮

76、明。一致性包括：一個(gè)VI程序的GUI之間要保持一致；VI的GUI要與平時(shí)大家用的應(yīng)用程序的色調(diào)一致。就是說(shuō)：需要強(qiáng)調(diào)的部分一定要用顏色加以突出，體現(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)程序的特點(diǎn)，減少用戶操作過(guò)程中犯錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)。</p><p><b>　　三、程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　首先要分解任務(wù)，把待設(shè)計(jì)任務(wù)分割成幾個(gè)大的模塊，然后把大的模塊再分解為一系列的功能，甚至可以分解到

77、要用哪些函數(shù)的程度；然后是尋找例程，參考例程可以避免重復(fù)前人做過(guò)的工作；接下來(lái)就是根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)選擇程序設(shè)計(jì)方法，自上而下或是自下而上。</p><p><b>　　四、程序測(cè)試</b></p><p>　　測(cè)試過(guò)程是項(xiàng)目開發(fā)的重要組成部分。測(cè)試應(yīng)該從底層的VI開始然后再測(cè)試較大的模塊，最后進(jìn)行整體測(cè)試。測(cè)試中還要特別關(guān)注全局變量對(duì)程序的影響。此外，局部變量和屬性節(jié)點(diǎn)也

78、要引起注意。對(duì)于高級(jí)程序員來(lái)說(shuō)，還要考慮程序的性能如何，能否滿足速度與響應(yīng)的要求以及內(nèi)存的使用情況。</p><p>　　第二節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本要求與工作流程</p><p>　　一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本要求</p><p>　　(一)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集器和LabVIEW軟件的接口連接,完成二者之間的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)；</p><p>　　(二)達(dá)到可分析單路

79、或兩路電壓電流信號(hào)的頻譜、有效值、諧波頻率、諧波含量、諧波含有率、總諧波畸變率等參數(shù)，并能顯示輸入信號(hào)波形和必要參數(shù)的圖表，測(cè)量數(shù)據(jù)以一定文檔格式保存；</p><p>　　(三)構(gòu)成一個(gè)完整的可執(zhí)行.exe系統(tǒng)，具有友好的用戶使用環(huán)境；</p><p>　　(四)對(duì)程序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。</p><p><b>　　二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想</b><

80、;/p><p>　　利用LabVIEW的特點(diǎn)，采用模塊化設(shè)計(jì)方法：</p><p>　　(一)根據(jù)系統(tǒng)要求做出詳盡的系統(tǒng)需求列表，列出所需面板的所有控制及指示的數(shù)目、類型、實(shí)時(shí)分析和數(shù)據(jù)表達(dá)。本系統(tǒng)分為電壓或電流信號(hào)的幅值譜、頻率、有效值諧波含量、諧波含有率、總諧波畸變率等電力參數(shù)以及采集時(shí)間、圖形保存、文件讀寫等控制按鈕。</p><p>　　(二)將要完成的測(cè)試項(xiàng)目

81、劃分為多個(gè)可管理的模塊與多層結(jié)構(gòu)，本系統(tǒng)大模塊劃分為頻譜測(cè)量、諧波分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)回放和分析等模塊，各模塊內(nèi)有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、波形處理等模塊，需保證各模塊既可單獨(dú)運(yùn)行又可被系統(tǒng)當(dāng)作子程序調(diào)用，實(shí)現(xiàn)多層結(jié)構(gòu)。這種方式既便于模塊的單獨(dú)調(diào)試，節(jié)省系統(tǒng)開發(fā)周期，又便于系統(tǒng)功能的改變，使系統(tǒng)具有更強(qiáng)的移植與升級(jí)功能。</p><p>　　(三)在確定模塊功能及流程圖的基礎(chǔ)上創(chuàng)建與調(diào)試程序，創(chuàng)建程序的任務(wù)包

82、括創(chuàng)建顯示面板及其圖形化框圖程序。創(chuàng)建程序一次性通過(guò)的可能性較小，這就必然牽涉到程序調(diào)試的問(wèn)題。LabVIEW編譯環(huán)境提供了單步運(yùn)行、設(shè)置斷點(diǎn)、設(shè)置探針和顯示數(shù)據(jù)流動(dòng)畫等多種調(diào)試手段，如何靈活熟練地運(yùn)用它們是提高效率、縮短程序調(diào)試周期的關(guān)鍵。</p><p><b>　　三、系統(tǒng)工作流程</b></p><p>　　被測(cè)虛擬信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換調(diào)理電路變換

83、成符合要求的模擬信號(hào)送到USB-6008數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將模擬信號(hào)濾波與信號(hào)處理后變換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)通過(guò)USB總線送至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)中的VI開發(fā)系統(tǒng)完成測(cè)控、顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)。系統(tǒng)的工作流程如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2 系統(tǒng)工作流程圖</p><p><b>　　系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　

84、本系統(tǒng)軟件環(huán)境:采用WINXP中文操作系統(tǒng)和LabVIEW2010開發(fā)平臺(tái)，使用結(jié)構(gòu)化和</p><p>　　模塊化的編程思想進(jìn)行應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)。在LabVIEW開發(fā)平臺(tái)下，模塊化編程是實(shí)現(xiàn)軟件</p><p>　　結(jié)構(gòu)化的重要手段。系統(tǒng)應(yīng)用程序分為五個(gè)模塊：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)</p><p>　　回放模塊、諧波分析模塊和頻譜分析模塊。在具體編程時(shí)按層次

85、結(jié)構(gòu)將每一個(gè)細(xì)節(jié)任務(wù)</p><p>　　編制成結(jié)構(gòu)完整，功能相對(duì)獨(dú)立的子程序塊。軟件部分總體構(gòu)成如圖4.9所示。</p><p>　　圖4.9 軟件總體構(gòu)成圖</p><p>　　數(shù)據(jù)采集模塊：數(shù)據(jù)采集模塊完成測(cè)量信號(hào)參量的采集，即從實(shí)驗(yàn)電路獲得的電壓電流信號(hào)，然后通過(guò)LabVIEW與USB4065采集卡之間的驅(qū)動(dòng)程序完成數(shù)據(jù)采集過(guò)程。</p>&

86、lt;p>　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊完成對(duì)測(cè)量信號(hào)的存儲(chǔ)，以便于信號(hào)之后的回放和分析。</p><p>　　數(shù)據(jù)回放模塊：數(shù)據(jù)回放模塊完成對(duì)存儲(chǔ)好的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行回放。</p><p>　　諧波分析模塊：諧波分析模塊完成對(duì)測(cè)量信號(hào)的諧波分析，包括波形基頻的檢測(cè)、諧波電平的檢測(cè)、諧波總失真檢測(cè)。</p><p>　　頻譜分析模塊：頻譜分析模塊完成對(duì)測(cè)量信號(hào)的頻

87、譜分析。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)采集</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)及心得</b></p><p>　　通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我在各個(gè)方面的能力有了一些提高。確定指導(dǎo)老師和確定選題之后，我便開始查找資料，通過(guò)學(xué)校圖書館和網(wǎng)上資料的查閱，再拾起我以前的模擬電路課本，基本有了一些設(shè)計(jì)思路及原理。隨著對(duì)課本

88、上關(guān)于Lab view和虛擬信號(hào)發(fā)生器的內(nèi)容進(jìn)一步鞏固，學(xué)習(xí)的過(guò)程中，我還發(fā)現(xiàn)，它是一款非常實(shí)用的電路仿真軟件，能實(shí)現(xiàn)我動(dòng)手的愿望。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我還對(duì)一些沒(méi)有使用過(guò)的芯片有了一定的了解，這樣，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中就避免了對(duì)芯片的實(shí)際測(cè)試探索，讓我能明確自己所需要的，從而我就有更多的時(shí)間改進(jìn)電路。在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，我更加肯定了理論聯(lián)系實(shí)踐的說(shuō)法，只有自己親手做過(guò)，才能明白其中的道理，空想是不

89、符合實(shí)際的。</p><p>　　通過(guò)對(duì)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果分析，基本能達(dá)到預(yù)期成果。但是由于時(shí)間有限和自身知識(shí)局限的關(guān)系，沒(méi)能做出實(shí)物，并且一些關(guān)于參數(shù)計(jì)算的問(wèn)題也還沒(méi)能解決，但我相信在之后的學(xué)習(xí)中，我會(huì)在這方面多下功夫，彌補(bǔ)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的不足?？偟膩?lái)說(shuō)，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)增強(qiáng)了我的信心，培養(yǎng)了我自學(xué)能力和解決問(wèn)題的能力，我深感受益。</p><p><b>　　致謝</b&

90、gt;</p><p>　　終于到了做畢業(yè)設(shè)計(jì)，寫畢業(yè)論文的時(shí)刻了，同學(xué)們都很忙碌。從選指導(dǎo)老師，選題到題目的最后確定，一步一步我們跟隨著老師的步伐進(jìn)行著?；叵雱倓?cè)雽W(xué)的時(shí)候，總聽(tīng)快畢業(yè)的師兄師姐們說(shuō)忙著寫畢業(yè)論文，那時(shí)候我就在想，真的有那么忙嗎？開始想象，到我寫的時(shí)候，會(huì)是怎樣的一番滋味。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)該是我的大學(xué)生涯里面最后一次家庭作業(yè)，一次檢驗(yàn)自己各方面能力的表現(xiàn)形式

91、。當(dāng)然，我可以說(shuō)，我真的學(xué)到了很多。</p><p>　　真的很感謝我的指導(dǎo)老師，xx老師。她嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我學(xué)習(xí)中的榜樣。作為系里面的骨干教師，她除了日常的授課教學(xué)外，還處理系上各個(gè)方面的事情，當(dāng)有學(xué)術(shù)交流學(xué)習(xí)會(huì)是，她還會(huì)經(jīng)常出差，但是她一點(diǎn)也沒(méi)忘記她是我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師，反而還是我由于擔(dān)心她的工作繁忙，而沒(méi)有經(jīng)常主動(dòng)聯(lián)系她，讓她擔(dān)心。再這次設(shè)計(jì)中，由于題目復(fù)選的原因，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目需要重

92、新選定，當(dāng)知道這件事情后，我很慌張，清楚的記得，那個(gè)時(shí)候xx老師還在外省出差，我們就通過(guò)發(fā)郵件的方式進(jìn)行溝通，xx老師耐心的給我指點(diǎn)迷津，最終，很順利的確定了這次的選題。她也一直不斷提醒我論文的日程，讓我感覺(jué)一切都在有條不紊的進(jìn)行著。每交一次開題報(bào)告，她都會(huì)在我的報(bào)告上批注，糾正我的報(bào)告格式、用語(yǔ)和邏輯思維，她的和藹、親切的態(tài)度，不辭辛勞的精神，讓我感同身受。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的期間，我還感受到了同學(xué)和朋友的力量，當(dāng)每每遇到問(wèn)題，心情低落的

93、時(shí)候，在和他們聊天，探討之后，突然間感覺(jué)光明就在前面，在精神上給了我很大的安慰和支持。頓時(shí)，急躁的心恢復(fù)了平靜，能夠使我扎扎實(shí)實(shí)的投入到不斷的學(xué)習(xí)中來(lái)。此外，我還非常感謝此次參加評(píng)審本論文的各位專家老師</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]陳錫輝，張銀鴻.LabVIEW8.20程序設(shè)計(jì)從入門到精通[M]．北京：清華大學(xué)出版社,200

94、7.</p><p>　　[2]龍華偉，顧勇剛.LabVIEW8.2.1與DAQ數(shù)據(jù)采集[M]．北京：清華大學(xué)出版社,2008.</p><p>　　[3]林靜，林振宇，鄭福仁.LabVIEW虛擬儀器程序設(shè)計(jì)從入門到精通[M].北京：人民郵電出版社,2010.</p><p>　　[4]馬銀平，宣亮亮. 基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[J].電子元器件應(yīng)