虛擬儀器課程的設計報告

今天小編爲大家收集資料整理回來了關於虛擬儀器課程的相關內容，希望能夠爲大家帶來幫助，希望大家會喜歡。同時也希望給你們帶來一些參考的作用。

　　虛擬儀器課程的設計報告

一．課程設計題目與任務書

1. 設計題目：基於PCI6024_E的虛擬示波器 2. 課程設計任務及要求

1）波形來自外來的信號發生器；

2）通過PCI6024採集此信號（波形採集）；

3）主界面要求爲一個典型的示波器界面，各個調節按鈕的功能應該均具備； 4）要求顯示波形的特徵量； 5）存儲並回放波形。

二．課程設計儀器設備

1. 實驗用PC機一臺； 2. 函數信號發生器一臺；

3. NI公司生產的PCI6024-E數據採集卡及配套設備。

三．設計過程

1. 前言

20年來，無論是初學乍用的新手還是經驗豐富的程序開發人員，虛擬儀器（Virtual Instrument）在各種不同的工程應用和行業的測量及控制的用戶中廣受歡迎，這都歸功於其直觀化的圖形編程語言。虛擬儀器的圖形化數據流語言和程序框圖能自然地顯示您的數據流，同時地圖化的用戶界面直觀地顯示數據，使我們能夠輕鬆地查看、修改數據或控制輸入。

美國國家儀器公司NI（National Instruments）提出的虛擬測量儀器（VI）概念，引發了傳統儀器領域的一場重大變革，使得計算機和網絡技術得以長驅直入儀器領域，和儀器技術結合起來，從而開創了“軟件即是儀器”的先河。

“軟件即是儀器”這是NI公司提出的虛擬儀器理念的核心思想。從這一思想出發，基於電腦或工作站、軟件和I/O部件來構建虛擬儀器。I/O部件可以是獨立儀器、模塊化儀器、數據採集板（DAQ）或傳感器。NI所擁有的虛擬儀器產品包括軟件產品（如LabVIEW）、GPIB產品、數據採集產品、信號處理產品、圖像採集產品、DSP產品和VXI控制產品等。

該設計內容基於LabVIEW開發平臺，應用美國NI公司的PCI-6024採集卡設計書通道數字存儲虛擬示波器。PCI-6024數據採集卡主要性能指標參數爲:它集12位A/D轉換器、12位D/A轉換器、16路中端接地的模擬輸入通道、8位並行TTL輸入輸出線及兩路24位定時器與計數器爲一體，支持DMA方式和雙緩衝區模式，保證了實時信號不間斷採集與存儲。在雙極性時，輸入電汪範圍選擇有1 0 0 m V 、1V、10V、20V四種，，它的最高採樣率爲200kbit/s，主要完成數據採集功能。

使用採集卡PCI-6024基於PC機實現的虛擬示波器，能夠實現對外部低頻信號的測量，而內置的虛擬信號發生器可產生正弦波、鋸齒波。

本設計共分以下幾大模塊：外部數據採集模塊，內部簡單的函數發生器，簡單的數據分析模塊，數據的存儲與回放及顯示模塊，以下就各個模塊展開論述。

該示波器內置有信號源， 因此既可以通過數據採集卡測量外界信號， 又可以用其自身信號源進行自測演示。示波器主要由波形顯示、波形測量、波形存儲、波形回放、採集卡輸入輸出通道等幾部分組成， 其前面板框圖如圖所示。在虛擬示波器的前面板上有數字測量、頻譜分析、模式選擇、數據採集卡的設置等按鍵， 按下相應的功能鍵即可進行測量與設置。其中， 自測／ 採集按鍵用來選擇使用模式， 當按下自測按鍵， 該示波器進入採集外界信號狀態， 否則它將調用自身信號此時可做示教軟件使用。數據採集卡設置包括：採樣頻率設置、採樣點數設置、設備號選擇及輸入通道選擇；時域分析模塊要對採集到的信號進行直流分量、交流分量、均方值、平均值、佔空比等基本量的測量， 顯示模式選擇模塊包括：A，B分別顯示，對A、B信號的位置分別進行調節。

2. 數據的存儲與回放及顯示模塊

(1)數據的存儲

數據的存儲調用子VI的路徑爲：All Factions—File I/O—“Write LabVIEW Measurement File”，選該子VI的好處在於調用它時能夠自動彈出對話框，並且能夠很簡單的設置存儲路徑。在該設計中把採取到的波形數據直接存儲到相應的路徑文件中。

(1)數據的回放

關於回放環節在調用了All Factions—File I/O—Read LabVIEW Measurement File”，關於如何回放？首先通過存儲從外部採集到的數據或從多信號發生器得到信號，然後把用於顯示的Graph創建一個局部變量，並將該局部變量引入上述子VI，從而實現回放數據。

3. 內部簡單的.函數發生器

這裏直接調用labview內部提供的函數信號發生子模塊Basic Function Generator相應的設置信號類型選擇，就可以產生不同的信號類型，並且把頻率，幅度和相位及直流偏置引出至前面板，就可以調整自身產生信號的相關參數；並且將得到的波形轉化成數組。

4. 外部數據採集模塊

利用LabVIEW強大的數據採集功能，通過DAQ卡的模擬輸入來達到數據採集的目的。

5. 簡單的數據處理分析模塊

本模塊同樣是直接調用了Labview中提供的信號子VI，直接對採集到的信號進行相關分析即可，在這個小模塊中輸出了被測信號的交流和直流分量，以及均方差，平均值，標準方差，….等測量值，注意的一點就是在引入這些子VI之前必須要先前採到的波形數據轉化爲數組量。

6. 系統的調試

在該小節中主要介紹一下系統的操作流程及各個環節間是如何準確實現切換的。首先爲了保證各個環節的連續運行，在本設計的總程序框圖的最外層使用了一個While循環。在while循環內總共有三層CASE結構，現在一一介紹。第一層是爲了選擇是開啓採集（包括存儲）模式還是選擇回放模式；第二層是選擇從外部採集數據還是從自身的函數信號發生器得到數據；第三層（前提是第二層選）爲從外部採集數據時選擇哪個通道的問題？是選擇A通道?選擇B通道?

故系統調試運行的第一步必須是先選擇第一層CASE的採集（保存）環節，即只有實現保存之後才能實現回放，否則的話程序就會報錯而崩潰。

四．課程設計心得

通過本次課程設計，使我進一步加深了虛擬儀器理論知識的深刻理解與領悟，這次課程設計是在不斷煩人查閱資料、學習和調試中完成的，通過上網形成具體的設計思路，在學習和調試中不斷鞏固和完善程序，虛擬示波器實現了參數的自動測量、分析處理功能，節省了測量時間，提高了參數測量的精度，實現了波形、數據的存儲和顯示與回放。

五．設計缺陷

由於時間關係，本次程序設計採集並沒有完全完成，只能實現數據的回放和存儲及時域分析，希望以後能夠更深入的學習。