- 相关推荐
虚拟仪器课程的设计报告
今天小编为大家收集资料整理回来了关于虚拟仪器课程的相关内容，希望能够为大家带来帮助，希望大家会喜欢。同时也希望给你们带来一些参考的作用。
虚拟仪器课程的设计报告
一．课程设计题目与任务书
1. 设计题目：基于PCI6024_E的虚拟示波器 2. 课程设计任务及要求
1）波形来自外来的信号发生器；
2）通过PCI6024采集此信号（波形采集）；
3）主界面要求为一个典型的示波器界面，各个调节按钮的功能应该均具备； 4）要求显示波形的特征量； 5）存储并回放波形。
二．课程设计仪器设备
1. 实验用PC机一台； 2. 函数信号发生器一台；
3. NI公司生产的PCI6024-E数据采集卡及配套设备。
三．设计过程
1. 前言
20年来，无论是初学乍用的新手还是经验丰富的程序开发人员，虚拟仪器（Virtual Instrument）在各种不同的工程应用和行业的测量及控制的用户中广受欢迎，这都归功于其直观化的图形编程语言。虚拟仪器的图形化数据流语言和程序框图能自然地显示您的数据流，同时地图化的用户界面直观地显示数据，使我们能够轻松地查看、修改数据或控制输入。
美国国家仪器公司NI（National Instruments）提出的虚拟测量仪器（VI）概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了“软件即是仪器”的先河。
“软件即是仪器”这是NI公司提出的虚拟仪器理念的核心思想。从这一思想出发，基于电脑或工作站、软件和I/O部件来构建虚拟仪器。I/O部件可以是独立仪器、模块化仪器、数据采集板（DAQ）或传感器。NI所拥有的虚拟仪器产品包括软件产品（如LabVIEW）、GPIB产品、数据采集产品、信号处理产品、图像采集产品、DSP产品和VXI控制产品等。
该设计内容基于LabVIEW开发平台，应用美国NI公司的PCI-6024采集卡设计书通道数字存储虚拟示波器。PCI-6024数据采集卡主要性能指标参数为:它集12位A/D转换器、12位D/A转换器、16路中端接地的模拟输入通道、8位并行TTL输入输出线及两路24位定时器与计数器为一体，支持DMA方式和双缓冲区模式，保证了实时信号不间断采集与存储。在双极性时，输入电汪范围选择有1 0 0 m V 、1V、10V、20V四种，，它的最高采样率为200kbit/s，主要完成数据采集功能。
使用采集卡PCI-6024基于PC机实现的虚拟示波器，能够实现对外部低频信号的测量，而内置的虚拟信号发生器可产生正弦波、锯齿波。
本设计共分以下几大模块：外部数据采集模块，内部简单的函数发生器，简单的数据分析模块，数据的存储与回放及显示模块，以下就各个模块展开论述。
该示波器内置有信号源， 因此既可以通过数据采集卡测量外界信号， 又可以用其自身信号源进行自测演示。示波器主要由波形显示、波形测量、波形存储、波形回放、采集卡输入输出通道等几部分组成， 其前面板框图如图所示。在虚拟示波器的前面板上有数字测量、频谱分析、模式选择、数据采集卡的设置等按键， 按下相应的功能键即可进行测量与设置。其中， 自测／ 采集按键用来选择使用模式， 当按下自测按键， 该示波器进入采集外界信号状态， 否则它将调用自身信号此时可做示教软件使用。数据采集卡设置包括：采样频率设置、采样点数设置、设备号选择及输入通道选择；时域分析模块要对采集到的信号进行直流分量、交流分量、均方值、平均值、占空比等基本量的测量， 显示模式选择模块包括：A，B分别显示，对A、B信号的位置分别进行调节。
2. 数据的存储与回放及显示模块
(1)数据的存储
数据的存储调用子VI的路径为：All Factions—File I/O—“Write LabVIEW Measurement File”，选该子VI的好处在于调用它时能够自动弹出对话框，并且能够很简单的设置存储路径。在该设计中把采取到的.波形数据直接存储到相应的路径文件中。
(1)数据的回放
关于回放环节在调用了All Factions—File I/O—Read LabVIEW Measurement File”，关于如何回放？首先通过存储从外部采集到的数据或从多信号发生器得到信号，然后把用于显示的Graph创建一个局部变量，并将该局部变量引入上述子VI，从而实现回放数据。
3. 内部简单的函数发生器
这里直接调用labview内部提供的函数信号发生子模块Basic Function Generator相应的设置信号类型选择，就可以产生不同的信号类型，并且把频率，幅度和相位及直流偏置引出至前面板，就可以调整自身产生信号的相关参数；并且将得到的波形转化成数组。
4. 外部数据采集模块
利用LabVIEW强大的数据采集功能，通过DAQ卡的模拟输入来达到数据采集的目的。
5. 简单的数据处理分析模块
本模块同样是直接调用了Labview中提供的信号子VI，直接对采集到的信号进行相关分析即可，在这个小模块中输出了被测信号的交流和直流分量，以及均方差，平均值，标准方差，….等测量值，注意的一点就是在引入这些子VI之前必须要先前采到的波形数据转化为数组量。
6. 系统的调试
在该小节中主要介绍一下系统的操作流程及各个环节间是如何准确实现切换的。首先为了保证各个环节的连续运行，在本设计的总程序框图的最外层使用了一个While循环。在while循环内总共有三层CASE结构，现在一一介绍。第一层是为了选择是开启采集（包括存储）模式还是选择回放模式；第二层是选择从外部采集数据还是从自身的函数信号发生器得到数据；第三层（前提是第二层选）为从外部采集数据时选择哪个通道的问题？是选择A通道?选择B通道?
故系统调试运行的第一步必须是先选择第一层CASE的采集（保存）环节，即只有实现保存之后才能实现回放，否则的话程序就会报错而崩溃。
四．课程设计心得
通过本次课程设计，使我进一步加深了虚拟仪器理论知识的深刻理解与领悟，这次课程设计是在不断烦人查阅资料、学习和调试中完成的，通过上网形成具体的设计思路，在学习和调试中不断巩固和完善程序，虚拟示波器实现了参数的自动测量、分析处理功能，节省了测量时间，提高了参数测量的精度，实现了波形、数据的存储和显示与回放。
五．设计缺陷
由于时间关系，本次程序设计采集并没有完全完成，只能实现数据的回放和存储及时域分析，希望以后能够更深入的学习。