多路信號(hào)發(fā)生器和雙通道虛擬示波器設(shè)計(jì)(22)(共18頁)

1、Labview課程設(shè)計(jì)PAGE PAGE - 19 -Labview課程設(shè)計(jì)虛擬儀器課程設(shè)計(jì)報(bào)告(bogo)設(shè)計(jì)(shj)題目： 1、多路信號(hào)(xnho)發(fā)生器 2、虛擬示波器虛擬儀器課程設(shè)計(jì)虛擬儀器簡介 HYPERLINK /view/126603.htm t _blank 虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的 HYPERLINK /view/37.htm t _blank 軟件來完成各種測試、測量和自動(dòng)化的應(yīng)用。自80年代后期出現(xiàn)以來，已經(jīng)得到了極大地發(fā)展，他的興起為儀器制造商、儀器用戶提供了前所未有的施展各自才能的領(lǐng)域，儀器不再是制造商的獨(dú)自天下，從而真正體現(xiàn)了“儀器的

2、使用者就是設(shè)計(jì)者，軟件就是儀器”的新觀念。世界各國的工程師和科學(xué)家們都已將NI LabVIEW圖形化開發(fā)工具用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而改善了產(chǎn)品質(zhì)量、縮短了產(chǎn)品投放市場的時(shí)間，并提高了產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)效率。使用集成化的虛擬儀器環(huán)境與現(xiàn)實(shí)世界的信號(hào)相連，分析數(shù)據(jù)以獲取實(shí)用信息，共享信息成果，有助于在較大范圍內(nèi)提高生產(chǎn)效率。虛擬儀器提供的各種工具能滿足我們?nèi)魏雾?xiàng)目需要。使用labview開發(fā)平臺(tái)編制的程序稱為虛擬儀器程序，簡稱為VI。VI包括三個(gè)部分：程序前面板、框圖程序和圖標(biāo)/連接器。程序前面板用于設(shè)置(shzh)輸入數(shù)值和觀察輸出量，用于模擬真實(shí)儀表的前面板。在程序前面板上，輸入量被稱為控

3、制（Controls），輸出量被稱為顯示（Indicators）?？刂坪惋@示是以各種圖標(biāo)形式出現(xiàn)在前面板上，如旋鈕、開關(guān)、按鈕、圖表、圖形等，這使得前面板直觀易懂。Labview圖形化編程語言的出現(xiàn)終于把人們-尤其是工程師和科學(xué)家們從繁雜的編程工作中解放(jifng)放出來，是他們能夠真正專心于自己所關(guān)注的事情。通過labview圖形化編程環(huán)境(hunjng)，編程者可以像搭積木一樣“搭建”所見即所得的程序界面，而程序的執(zhí)行內(nèi)容則由一個(gè)個(gè)表示函數(shù)的圖標(biāo)和圖標(biāo)之間的數(shù)據(jù)流連線構(gòu)成。這不僅使得編程者不再需要記憶紛繁復(fù)雜的語法和函數(shù)原型，更使編寫程序的過程與工程師們的思維習(xí)慣相符合，從而使編寫程序的

4、過程也變得生動(dòng)起來。因此，在現(xiàn)代社會(huì)能夠熟練使用labview編程并解決一些實(shí)際問題，將對一個(gè)人的發(fā)展奠定一個(gè)很好的基礎(chǔ)，也將稱為(chn wi)強(qiáng)大的生存工具。Labview實(shí)際設(shè)計(jì)(shj)實(shí)例：多路信號(hào)(xnho)發(fā)生器的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)題目：多路信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^對信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，加深對labview的認(rèn)識(shí)，熟練掌握labview8.5的操作方法，認(rèn)識(shí)幾種波形發(fā)生方法，掌握數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，學(xué)會(huì)利用ni板卡實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)要求。實(shí)驗(yàn)要求：可輸出雙路正弦波（方波、三角波）信號(hào)，其相位差可調(diào)。信號(hào)的頻率、幅值、占空比可調(diào)設(shè)計(jì)思想：利用兩個(gè)“基本函數(shù)發(fā)生器”產(chǎn)生正弦波、三角波、方波、鋸齒波信

5、號(hào)并實(shí)現(xiàn)單多通道波形的輸出，用一個(gè)條件循環(huán)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)通道波形的選擇和通道的切換，通過數(shù)值輸入控件對信號(hào)的幅值、頻率、占空比、相位進(jìn)行控制，程序的最外層加一個(gè)while循環(huán)實(shí)現(xiàn)波形持續(xù)產(chǎn)生。用DAQ采集卡實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的輸出。5、設(shè)計(jì)過程：1）打開labview8.5軟件，在白色程序編輯區(qū)編輯實(shí)現(xiàn)程序。2）兩個(gè)函數(shù)(hnsh)基本發(fā)生器的設(shè)計(jì)：在空白(kngbi)區(qū)右鍵單擊，從Express中找到基本(jbn)函數(shù)發(fā)生器，將其拖到編程區(qū)， 根據(jù)要求設(shè)定參數(shù)如圖所示：同理設(shè)計(jì)另一個(gè)一樣的發(fā)生器（圖略）3）通道選擇：涉及三個(gè)選項(xiàng)，通過這幾個(gè)選項(xiàng)實(shí)現(xiàn)通道的選擇，同時(shí)每個(gè)通道中程序設(shè)計(jì)幣一樣4）模擬通道設(shè)計(jì)

6、：使用DAQmx底層VI進(jìn)行數(shù)據(jù)采集5）其中(qzhng)1）、創(chuàng)建虛擬通道函數(shù)：通過給出所需的目標(biāo)通道名稱以及(yj)物理通道連接，用來在程序中創(chuàng)建一個(gè)通道。使用DAQmx 的DAQmx Create Channel VI創(chuàng)建和初始化一個(gè)計(jì)數(shù)器輸出(shch)通道，用來產(chǎn)生指定頻率的脈沖。選擇合適的輸入?yún)?shù)，包括：Duty Cycle, Frequency, Counter(s), Idle State and Initial Delay.注意：本實(shí)驗(yàn)中要用模擬信號(hào)輸出，所以要把下拉菜單改為AO Voltage。2）、定時(shí)設(shè)定VI：DAQmx定時(shí)VI配置了任務(wù)、通道的采樣定時(shí)以及采樣模式，并

7、在必要時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建相應(yīng)的緩存。使用DAQmx Timing VI 來配置脈沖產(chǎn)生的持續(xù)時(shí)間。像脈沖序列的產(chǎn)生這類沒有采樣時(shí)間的需求的應(yīng)用，必須使用Implicit instance。另外，選擇“Continuous ”作為采樣模式。 3）、DAQmxWrite.VI：可以將需要采集卡生成的數(shù)據(jù)寫入到任務(wù)(rn wu)中，這個(gè)VI 通常用于Analog/Digital Output 等線程Start Task.vi ：在通道、定時(shí)、觸發(fā)等硬件配置完成后，開始采集任務(wù)，也就是線程一旦流過DAQmxStart Task.vi，采集卡硬件就開始按照前面的配置執(zhí)行。DAQmx線程的信息都是通過“task

8、in/out”引腳進(jìn)行傳遞，需要(xyo)結(jié)束時(shí)，可以放置DAQmxStop Task.vi。調(diào)用DAQmx Clear Task VI 來清楚(qng chu)該任務(wù)。使用(shyng)Add a Wait Until Next Millisecond Multiple VI 檢查和顯示錯(cuò)誤。本實(shí)驗(yàn)需要(xyo)模擬輸出，其思想是：設(shè)定定時(shí)和緩沖向緩沖寫數(shù)據(jù)開始輸出寫出采樣值繼續(xù)寫出采樣（是，繼續(xù)寫；否，停止輸出）顯示錯(cuò)誤。結(jié)果顯示：首先看單通道的實(shí)現(xiàn)結(jié)果，單擊控制面板上的運(yùn)行按鈕，然后打開桌面上藍(lán)色圖標(biāo)DAQ助手(zhshu)單擊接收信號(hào)標(biāo)簽，調(diào)整ai1/ai0、continual、res

9、，可以(ky)觀察到波形：可以(ky)通過調(diào)節(jié)前面板的幅值、頻率等觀察波形的變化。點(diǎn)擊切換按鈕，切換到多通道，前面板波形出現(xiàn)在示波器上繼續(xù)打開(d ki)daq助手觀察接收到的波形：7、本實(shí)例(shl)可以作為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器使用并且幅值，頻率、占空比等的設(shè)定(sh dn)。（二）虛擬示波器的設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)題目：虛擬示波器2、實(shí)驗(yàn)(shyn)目的：通過實(shí)驗(yàn)(shyn)，更深入了解虛擬儀器的基本概念和原理，掌握利用labview、ni板卡等軟、硬件完成虛擬儀器的相關(guān)設(shè)計(jì)的方法和步驟。了解虛擬儀器在解決(jiju)實(shí)際問題時(shí)的應(yīng)用。利用所學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)虛擬示波器來接受外部信號(hào)，簡介掌握示波器的工作原理。

10、實(shí)驗(yàn)要求：利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件實(shí)現(xiàn)虛擬示波器的設(shè)計(jì)，包括頂層VI的設(shè)計(jì)和ni板卡的連線。實(shí)驗(yàn)中，我們要達(dá)到的效果是實(shí)現(xiàn)波形的正常顯示、實(shí)現(xiàn)波形的存儲(chǔ)功能、實(shí)現(xiàn)波形的回放功能。在實(shí)驗(yàn)中注意培養(yǎng)自己的動(dòng)手能力，程序調(diào)試的能力，碰到缺少的知識(shí)點(diǎn)及時(shí)補(bǔ)充，真正達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。設(shè)計(jì)思想：虛擬示波器控制軟件主要完成如下任務(wù)：與硬件（數(shù)據(jù)采集卡）連接；控制設(shè)備正確工作；實(shí)現(xiàn)信號(hào)的實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)；對信號(hào)進(jìn)行再現(xiàn)、分析等后續(xù)處理。原理框圖如下：虛擬示波器文本框圖形框命令鈕主菜單采樣參數(shù)波形分析停止退出存儲(chǔ)回放波形調(diào)整通道選擇頻率設(shè)置啟動(dòng)采樣圖形框用來顯示被采樣信號(hào)的波形，文本框用來顯示采樣的波形參數(shù)和波形上某些

11、點(diǎn)的當(dāng)前位置。啟動(dòng)采樣按鈕驅(qū)動(dòng)采樣設(shè)備開始采樣，由控制軟件對數(shù)據(jù)(shj)采集卡送來的數(shù)據(jù)(shj)進(jìn)行(jnxng)數(shù)據(jù)處理，完成波形顯示，參數(shù)測量、頻譜分析等功能。設(shè)計(jì)過程：啟動(dòng)labview8.5軟件，在程序框圖面板進(jìn)行程序框圖設(shè)計(jì)。本人首先設(shè)計(jì)的是模擬通道。在實(shí)驗(yàn)一中我們介紹了創(chuàng)建虛擬通道函數(shù)、定時(shí)設(shè)定VI、DAQmxWrite.VI、Start Task.vi的功能和結(jié)構(gòu)，這里就不再列寫了，只介紹一下DAQmx讀取VI：DAQmx讀取VI從特定的任務(wù)或者通道當(dāng)中讀取數(shù)據(jù)，指出VI所返回的數(shù)據(jù)類型，一次讀取一個(gè)單點(diǎn)采樣還是讀取多點(diǎn)采樣，以及從單通道讀取還是從多通道中讀取數(shù)據(jù)。 于是整個(gè)

12、的模擬量輸入通道實(shí)現(xiàn)結(jié)果如下：通道選擇設(shè)置：設(shè)計(jì)一個(gè)條件結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，添加分支得到三個(gè)條件分支，可以相應(yīng)的輸出通道一、二和雙通道。在這個(gè)外側(cè)加上while語句，以便生成連續(xù)信號(hào)。在條件框圖的右側(cè)添加波形顯示控件雙通道是一個(gè)捆綁(knbng)數(shù)據(jù)，通道一、二必須要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)(shj)的統(tǒng)計(jì)雙擊這個(gè)控件得到配置統(tǒng)計(jì)界面，選擇(xunz)相應(yīng)的選項(xiàng)，創(chuàng)建相應(yīng)的顯示控件，在前面板上出現(xiàn)向相應(yīng)的輸出框。將統(tǒng)計(jì)控件的輸入端連接在條件框圖的波形顯示輸出端上。波形的存儲(chǔ)與回放：利用條件選擇框控制波形的存儲(chǔ)與回放，在框內(nèi)分別置入“寫入測量控件和 讀入測量控件”示波器x、y軸的實(shí)時(shí)調(diào)整：通過輸入控件調(diào)整波形

13、，已達(dá)到最好的顯示效果，對于數(shù)據(jù)的分析與研究有很好的輔助作用。程序框圖的調(diào)整(tiozhng)、運(yùn)行(ynxng)、除錯(cuò)處理：點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，觀察運(yùn)行結(jié)果，如果出錯(cuò)，調(diào)出出錯(cuò)位置并進(jìn)行初步改正，直到程序能夠(nnggu)順利進(jìn)行。對紛繁雜亂的連線重新布置，便于程序的回看查錯(cuò)。前面板調(diào)整，美化：利用express以及右鍵單擊菜單中的美化工具進(jìn)行美化處理。設(shè)計(jì)實(shí)例的實(shí)現(xiàn)方法即結(jié)果顯示：首先，打開實(shí)驗(yàn)一中我們設(shè)計(jì)好的多路信號(hào)發(fā)生器，利用它產(chǎn)生波形產(chǎn)生單路信號(hào)，打開示波器前面板，點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕。調(diào)節(jié)各個(gè)控制按鈕，找到波形的最佳顯示效果。我們得到的波形如圖所示：點(diǎn)擊(din j)存儲(chǔ)按鈕，對波形進(jìn)行存儲(chǔ)，等

14、待進(jìn)行回放。過一段時(shí)間后，我們點(diǎn)擊回放按鈕，會(huì)看到顯示：將多路信號(hào)發(fā)生器切換到多通路模式，并發(fā)出波形(b xn)（通過調(diào)節(jié)波形按鈕調(diào)節(jié)輸出的波形），同時(shí)，按下存儲(chǔ)按鈕進(jìn)行波形存儲(chǔ)，稍等片刻再按下回放按鈕，觀察到波形為：設(shè)計(jì)(shj)總結(jié)：通過實(shí)驗(yàn)，我充分認(rèn)識(shí)了labview這款軟件，了解了它作為圖形化編程工具的強(qiáng)大之處。實(shí)驗(yàn)一中，通過設(shè)計(jì)多路信號(hào)發(fā)生器，掌握(zhngw)了基本信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，并且知道了多路的實(shí)現(xiàn)方法，回顧了條件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)，對其有了更深的了解。實(shí)驗(yàn)二中，通過對虛擬示波器的設(shè)計(jì)，充分理解了示波器的工作原理，掌握了模擬輸入輸出通道的建立方法。實(shí)驗(yàn)中還增強(qiáng)了自己的動(dòng)手查錯(cuò)能力(

15、nngl)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)在建立起時(shí)都不會(huì)是完全正確（除非非常簡單的程序設(shè)計(jì)），這就需要我們耐下心來，認(rèn)真查找錯(cuò)誤，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)應(yīng)有的效果。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)基本上都達(dá)到了實(shí)驗(yàn)要求，并且我已將嘗試完用多路信號(hào)發(fā)生器發(fā)出波形，用虛擬示波器進(jìn)行輸出。虛擬示波器有時(shí)顯示不是很穩(wěn)定，由于時(shí)間問題就沒有充分調(diào)整好，以后再花一點(diǎn)時(shí)間把虛擬示波器在完善一下，力爭做到完美。學(xué)習(xí)心得：時(shí)間過得真快，這一學(xué)期的labview課就要(ji yo)結(jié)束了，通過這一學(xué)期的學(xué)習(xí)，我從一個(gè)完全的labview盲到掌握了很多l(xiāng)abview的設(shè)計(jì)理念。剛開始，還沒有接觸軟件，沒有實(shí)際操作，在課堂上學(xué)習(xí)，總會(huì)出現(xiàn)很多問題，自己看書也是很多地方一頭霧

16、水，但是通過這次期末課程設(shè)計(jì)，我找到了學(xué)習(xí)的方法，時(shí)間永遠(yuǎn)是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)驗(yàn)中，我經(jīng)常會(huì)碰到很多棘手的問題，有時(shí)候不管怎么樣去做都做不好，后來通過自己穩(wěn)定情緒，再把問題自己屢一遍，發(fā)現(xiàn)了問題的所在。因此，以后不管做什么事情，都要沉著應(yīng)對，腦子里要不斷提醒自己一定要保持頭腦清醒，不要(byo)怕有錯(cuò)誤，或許每個(gè)錯(cuò)誤都是對你的極大幫助。在實(shí)驗(yàn)一中，剛開始確實(shí)是一點(diǎn)(y din)頭緒都沒有，但是通過老師的講解，再通過課件上的例子，逐漸理解了其設(shè)計(jì)原理，并經(jīng)過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，不斷往實(shí)驗(yàn)要求上去靠近，最終實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的全部要求，不僅達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，而且還嘗試了一些別的方法，證明了方法的正確性。在實(shí)驗(yàn)二中，我很長時(shí)間都困惑于他的設(shè)計(jì)原理，還是通過不斷地嘗試，不斷地試驗(yàn)，基本上實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)要求。過程雖然艱難，但是收獲卻是無價(jià)的。這幾天的實(shí)驗(yàn)讓我獲益頗豐，特別是每天晚上做夢都是實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，早上不到7點(diǎn)就要去排隊(duì)占機(jī)器，好久都沒有這樣強(qiáng)烈的求知欲望了。作為準(zhǔn)備考研的我，這種鍛煉還是非常需要的，在以后的考研復(fù)習(xí)中我會(huì)注重自己這種強(qiáng)烈的求知欲望，讓自己更加強(qiáng)大，用嘴飽滿的