虛擬儀表設(shè)計(jì)報告講解.doc

1、第二章系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件第二章系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件2.1LabVIEW的基本概 述2.1.1LabVIEW 的發(fā)展Labview 是美國國家儀器公司開發(fā)的，基于 G 語言（ Graphics Language）的虛擬儀器開發(fā)工具。其特點(diǎn)是用圖形化的符號來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的文本語言，從而達(dá)到直觀，簡潔，易懂的目的。1992 年 8 月 LabVIEW2.5 實(shí)現(xiàn)了從 MaCintosh 平臺到 Windows 又砰臺的移植，從 LabVIEW3.0 版本開始， LabVIEW 作為一個完整優(yōu)異的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境得到了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的認(rèn)可，并開始迅速占領(lǐng)市場，贏得了廣大用戶的青睞。它的基本特點(diǎn)是1、具有良好的用戶接口

2、其用戶接口類似于傳統(tǒng)儀器的面板，包括按鈕、旋鈕、圖形顯示組件、控制組件等。通過鼠標(biāo)和鍵盤向程序輸入數(shù)據(jù)，操作結(jié)果由軟件在計(jì)算機(jī)屏幕上生成。2、編程方式簡單、直觀采用圖形語一言 (G 語言 ) 、圖標(biāo)和聯(lián)機(jī)代替文本形式編寫程序，是對具體編程問題的圖形化解決方案。3、具有層次結(jié)構(gòu)和模塊化的特點(diǎn)每一個 VI 可以作為頂層程序，也可以作為其它程序的子程序。4、提供程序調(diào)試功能程序調(diào)試工具包括在源代碼中可以設(shè)置斷點(diǎn)，可以單步執(zhí)行，也可以啟動。2.1.2LabVIEW創(chuàng)建虛擬儀器過程創(chuàng)建虛擬儀器的過程分為四步:1、創(chuàng)建前面板。前面板是圖形化用戶界面，用于設(shè)置輸入數(shù)值和觀察輸出量。它模仿了實(shí)際儀器的面板。前

3、面板包含了旋鈕、按鈕、圖形和其他控制與顯示對象。通過鼠標(biāo)和鍵盤輸入數(shù)據(jù)、控制按鈕，也可在計(jì)算第二章系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件機(jī)顯示器上直接觀看結(jié)果。若想要在數(shù)字控制中輸入或修改數(shù)值，只需要用操作工具 (見工具模板 ) 點(diǎn)擊控制部件和增減按鈕，或者用操作工具或標(biāo)簽工具雙擊數(shù)值欄進(jìn)行輸入數(shù)值修改。2、創(chuàng)建框圖程序。在前面板窗口的主菜單windows 中選擇ShowDiagram 將前面板窗口切換到框圖程序窗口，此時會看到與前面板對象對應(yīng)的端口。根據(jù)需要在功能模板中找到所需的節(jié)點(diǎn)，并將節(jié)點(diǎn)圖標(biāo)放置到框圖程序窗口。用數(shù)據(jù)連線將這些端口和節(jié)點(diǎn)的圖標(biāo)連接起來，形成一個完整的框圖程序。3、創(chuàng)建圖標(biāo)。一個虛擬儀器的圖標(biāo) /

4、連接端口就像一個圖形 (表示某一虛擬儀器 )的參數(shù)列表。這樣，其它的虛擬儀器才能將數(shù)據(jù)傳輸給子儀器。圖標(biāo)和連接允許將此儀器作為最高級的程序，也可以作為其它程序或子程序的子程序。4、運(yùn)行和調(diào)試程序。運(yùn)行和調(diào)試程序是任何一門編程語言編程的最重要的一步。在LabVIEW 中，用戶可以通過兩種方式來運(yùn)行程序:運(yùn)行和連續(xù)運(yùn)行。如果一個VI 程序存在語法錯誤，則在面板工具條上的運(yùn)行按鈕將會變成一個折斷的箭頭，表示程序不能被執(zhí)行。這時這個按鈕被稱作錯誤列表。點(diǎn)擊它，則 LabVIEW 彈出錯誤清單窗口，點(diǎn)擊其中任何一個所列出的錯誤，選用 Find 功能，則出錯的對象或端口就會變成高亮。調(diào)試程序時可以利用單步

5、執(zhí)行、設(shè)置斷點(diǎn)、設(shè)置探針來顯示數(shù)據(jù)流動方向。圖 2-1 Labview前面板第二章系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件2.2LabVIEW的模板LabVIEW 是一種圖形化設(shè)計(jì)語言，在一個虛擬儀器VI 的開發(fā)過程中，主要利用模板創(chuàng)建和運(yùn)行程序。這些操作模板可以隨意在屏幕上移動，并可以放置在屏幕的任意位置。操縱模板共有三類 :工具 (Too1s)選板、控制(Controls)選板和功能 (Functions)選板或稱函數(shù)選板。圖 2-2 工具選版2.2.1 工具模板工具選板為編程者提供了各種用于創(chuàng)建、修改和調(diào)試VI 程序的工具(如 2-2 圖所示 )。該模板可以在 windows 菜單下選擇ShowToolsPalet

6、te命令以顯示該模板。當(dāng)從模板內(nèi)選擇了任一種工具后，鼠標(biāo)箭頭就會變成該工具相應(yīng)的形狀，它包括了以下工具包。操作工具 :使用該工具來操作前面板的控制和顯示。使用它向數(shù)字或字符串控制中鍵入值時，工具會變成標(biāo)簽工具的形狀。選擇工具，用于選擇、移動或改變對象的大小當(dāng)它用于改變對象的連框大小時，會變成相應(yīng)形狀。標(biāo)簽工具 :用于輸入標(biāo)簽文本或者創(chuàng)建自由標(biāo)簽。當(dāng)創(chuàng)建自由標(biāo)簽時它會變成相應(yīng)形狀。連線工具 :用于在框圖程序上連接對象。如果聯(lián)機(jī)幫助的窗口被打開時，把該工具放在任一條連線上，就會顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型。對象彈出菜單工具 :用左鼠標(biāo)鍵可以彈出對象的彈出式菜單。漫游工具 :使用該工具就可以不需要使用滾動條而

7、在窗口中漫游第二章系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件斷點(diǎn)工具 :使用該工具在 VI 的框圖對象上設(shè)置斷點(diǎn)。探針工具 :可以在框圖程序內(nèi)的數(shù)據(jù)流線上設(shè)置探針。程序調(diào)試員可以通過控針窗口來觀察該數(shù)據(jù)流線上的數(shù)據(jù)變化狀況。顏色提取工具 :使用該工具來提取顏色用于編輯其他的對象。顏色工具 :用來給對象定義顏色。它也顯示出對象的前景色和背景色。2.2.2控件選板圖 2-3 控件選版控件選板擬儀器的面板是通過軟件實(shí)現(xiàn)的。就是LabVIEW 將傳統(tǒng)儀器上的各種旋紐、開關(guān).、顯示屏等所有可能涉及到的操作部件，都做成外形相似的“控件”分類存于控制模板上。設(shè)計(jì)儀器模板時，只需根據(jù)需要選擇合適的“控件”放在面板相應(yīng)的位置上即可。每個圖標(biāo)

8、代表一個子模板 (如 2-3 圖所示 )?？刂颇０蹇梢杂糜脩艨丶藛蔚腟howControlsPalette功能打開它，也可以在前面板的空白處 ,點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，以彈出控制模板。它只有當(dāng)打開前面板窗口時才能調(diào)用第二章系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件2.2.3 函數(shù)選板圖 2-4函數(shù)選板圖 2-5函數(shù)選板子選板函數(shù)選板編程子選板功能模板就是LabVIEW 將傳統(tǒng)儀器上的各種測試功能、信號分析文件操作以及輸入/輸出 (1/0)接口設(shè)備的驅(qū)動做成可供直接調(diào)用的庫函數(shù)。使用時只需根據(jù)預(yù)完成的功能與操作，從子模板上選擇相應(yīng)的“圖標(biāo)”放在流程圖編輯窗口中相應(yīng)的位置上即可。該模板上的每一個頂層圖標(biāo)都表示一個子模板(如圖所示 )。

9、它可以用Windows 菜單下的ShowFunetionspalette 功能打開它，也可以在框圖程序窗口的空白處點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵以彈出功能模板。而且它只有打開了框圖程序窗口后才能出現(xiàn)。它包括結(jié)構(gòu)子模板、數(shù)值運(yùn)算子模板、布爾邏輯子模板、字符串運(yùn)算子模板、數(shù)組子模板、類子模板、比較子模板、時間和對話框子模板、文件輸入 /輸出子模板、儀器控制子模板、儀器驅(qū)動程序庫、數(shù)據(jù)采集子模板、信號處理子模板、數(shù)學(xué)模型子模塊、圖形與聲音子模塊、通訊子模板、應(yīng)用程序控制子模塊、底層接口子模塊、文檔生成子模板、示教課程子模板、用戶自定義的子Vl 模板和選擇 VI 子程序等子模板。編制軟件時通過對控制和功能模塊中子模塊的

10、靈活調(diào)用，選取相應(yīng)的 功能子模塊，分別置于前后面板內(nèi)，使用連線工具即可完成虛擬儀器設(shè)計(jì)。第二章系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件本章介紹了當(dāng)今在測控領(lǐng)域內(nèi)的虛擬儀器開發(fā)軟件LabVIEw 語言，它滿足了實(shí)現(xiàn)虛擬測試儀器的條件，是虛擬儀器開發(fā)環(huán)境中圖形化語言的杰出代表之一。 LabvIEW 語言是一種面向工程技術(shù)人員的圖形化編程語言，是一種面向?qū)ο蟮哪K化編程語言，使面向?qū)ο蠹夹g(shù)程序的復(fù)用性達(dá)到最佳， 被譽(yù)為工程師和科學(xué)家的語言。2.3基于 LabVIEW的虛擬儀器設(shè)計(jì)LABVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering)是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和

11、研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LABVIEW 集成了與滿足GPIB、 VXI 、RS-232 和 RS-485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/PI、 ActiveX 等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)，是一個功能強(qiáng)大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，圖形化的界面使得編程及使用過程都更加形象化。傳統(tǒng)的文本式編程是一種順序的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)者必須寫出執(zhí)行的語句。而 LABVIEW 是基于數(shù)據(jù)流的工作方式，同時也是基于圖形化的編程，這使得設(shè)計(jì)者不必掌握大量的編程語言和程序設(shè)計(jì)技巧便可設(shè)計(jì)出虛擬儀器系統(tǒng)。利用 LABVIEW，可產(chǎn)生獨(dú)立運(yùn)行的可

12、執(zhí)行文件，它是一個真正的32 編譯器。像許多通用的軟件一樣，LABVIEW 提供了Windows、 UNIX 、Linux 、 Macintosh OS 等多種版本。所有的 LABVIEW 應(yīng)用程序，即虛擬儀器(VI) ，它包括前面板 (FrontPanel)、流程圖 (Block Diagram) 以及圖標(biāo) /連結(jié)器 (Icon/Connector)三部分。1、前面板：前面板是圖形用戶界面，也就是VI 的虛擬儀器面板，這一界面上有用戶輸入和顯示輸出兩類對象，具體表現(xiàn)有開關(guān)、旋鈕、圖形以及其他控制和顯示對象。但并非畫出兩個控件后程序就可以運(yùn)行，在前面板后還有一個與之對應(yīng)的流程圖。2、流程圖：流

13、程圖提供VI 的圖形化源程序。在流程圖中對VI 編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能。流程圖中包括前面板上第二章系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件的控件連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。如果將 VI 與傳統(tǒng)儀器相比較，那么前面板上的控件對應(yīng)的就是傳統(tǒng)儀器上的按鈕、顯示屏等控件，而流程圖上的連線端子相當(dāng)于傳統(tǒng)儀器箱內(nèi)的硬件電路。在許多情況下，使用 VI 可以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)儀器，不僅在屏幕上出現(xiàn)一個惟妙惟肖的標(biāo)準(zhǔn)儀器面板，而且其功能也與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)儀器相差無幾 14 。這種設(shè)計(jì)思想的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在兩方面：（1）類似流程圖的設(shè)計(jì)思想，很容易被工程人員接受和掌握，特別是那些沒有很多程

14、序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的工程人員。（2）設(shè)計(jì)的思路和運(yùn)行過程清晰而且直觀。如通過使用數(shù)據(jù)探針、高亮執(zhí)行調(diào)試等多種方法，程序以較慢的速度運(yùn)行，使沒有執(zhí)行的代碼顯示灰色，執(zhí)行后的代碼會高亮顯示，同時在線顯示數(shù)據(jù)流線上的數(shù)據(jù)值，完全跟蹤數(shù)據(jù)流的運(yùn)行。這為程序的調(diào)試和參數(shù)的設(shè)定帶來很大的方便。3、圖標(biāo) /連接設(shè)計(jì)：這部分的設(shè)計(jì)突出體現(xiàn)了虛擬儀器模塊化程序設(shè)計(jì)的思想。在設(shè)計(jì)大型自動檢測系統(tǒng)時一步完成一個復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是相當(dāng)有難度的。而在 LABVIEW 中提供的圖標(biāo) / 連接工具正是為實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)而準(zhǔn)備的。設(shè)計(jì)者可把一個復(fù)雜自動檢測系統(tǒng)分為多個子系統(tǒng)，每一個都可完成一定的功能。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個方面：（

15、1）把一個復(fù)雜自動檢測系統(tǒng)分為多個子系統(tǒng)，程序設(shè)計(jì)思路清晰，給設(shè)計(jì)者調(diào)試程序帶來了諸多的方便。同時也對于將來系統(tǒng)的維護(hù)提供了便利。（2）一個復(fù)雜自動檢測系統(tǒng)分為多個子系統(tǒng)，每一個子系統(tǒng)都是一個完整的功能模塊，這樣把測試功能細(xì)節(jié)化，便于實(shí)現(xiàn)軟件復(fù)用，大大節(jié)省軟件研發(fā)周期，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性。（1） 便于實(shí)現(xiàn)“測試集成”和虛擬儀器庫的思想。同時為實(shí)現(xiàn)虛擬儀器設(shè)計(jì)的靈活性提供了前提。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1硬件系 統(tǒng)分析要從一個基于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到合理的結(jié)果，依賴于系統(tǒng)的每一個組成部分，即計(jì)算機(jī)、傳感器、信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集硬件和軟件。下面逐一予以討論說明。1、傳感器傳感器

16、將被測試的物理量轉(zhuǎn)化成電信號的最基本的環(huán)節(jié)。如，熱電偶、熱敏電阻、集成電路傳感器、應(yīng)變片等，都可以將溫度轉(zhuǎn)化成電壓和電阻。對于每一種傳感器，電信號的大小都與被監(jiān)測信號的物理參數(shù)成正比。2、信號調(diào)理信號調(diào)理器是傳感器和數(shù)據(jù)采集卡之間的橋梁，負(fù)責(zé)將傳感器的輸出信號和數(shù)據(jù)采集模塊可以接受的信號聯(lián)系起來，從傳感器輸出的信號必須經(jīng)過調(diào)理才能夠連入數(shù)據(jù)采集板，信號調(diào)理包括放大和衰減、隔離、濾波、傳感器激勵、線性化處理。(1) 放大和衰減數(shù)據(jù)采集卡接收的信號是范圍很廣的電壓信號，如果太強(qiáng)，就需要衰減器把被測信號減弱后再輸入給數(shù)據(jù)采集卡，這樣一方面可以保證數(shù)據(jù)采集卡可以順利采數(shù)，另一方面有利于系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

17、而對于微弱信號要進(jìn)行放大，以提高分辨率和降低噪音，也使調(diào)理后信號的最大電壓值和ADC 最大輸入值相等，這樣可以提高精度。在設(shè)定調(diào)理電路的放大或衰減倍數(shù)時，一般應(yīng)滿足這樣一個條件 :經(jīng)調(diào)理后的信號其最大值應(yīng)盡可能地達(dá)到數(shù)據(jù)采集卡可以接受的電壓范圍，最大限度地提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。(2) 隔離隔離是指使用變壓器、光或電容禍合等方法阻礙被測系統(tǒng)和測試系統(tǒng)之間傳遞信號，避免發(fā)生直接連接，使用禍合主要有兩個方面原因 :一是從安全的角度把傳感器信號同計(jì)算機(jī)隔離，因?yàn)楸槐O(jiān)測系統(tǒng)可能產(chǎn)生瞬時高第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)壓，另一個原因是隔離可以使從數(shù)據(jù)采集卡出來的數(shù)據(jù)不受地電位和輸入模式的影響，減少誤差。(3) 濾波濾波的

18、目的是消除噪音信號，提高輸入信號的信噪比。噪音濾波器通常用于直流信號 ;交流信號通常需要抗失真的低通濾波器，因?yàn)檫@樣的濾波器有一陡峭的截止頻率，因而幾乎能夠完全消除高頻干擾信號。(4) 激勵由于電工測量試驗(yàn)中經(jīng)常要要用到正弦波、方波等信號，且有時需要為一些傳感器提供激勵信號，故由虛擬信號發(fā)生器產(chǎn)生各種信號并由信號調(diào)理電路進(jìn)行功率放大后輸出。(5) 線性化很多傳感器對被測都有非線性響應(yīng)，因而需要對輸出信號進(jìn)行線性化。3、數(shù)據(jù)采集硬件數(shù)據(jù)采集硬件與眾多因素有關(guān)，要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，下面是通用的特征 :(1) 采樣頻率采樣頻率高，就能在一定時間內(nèi)獲得更多的原始信息，見圖4 一 1(a)所示。為了

19、再現(xiàn)原始信號，必須有足夠高的采樣頻率。顯然，如果信號變化比采樣板的數(shù)字化要快，或采樣太慢，就會產(chǎn)生波形失真，見圖4 一1(b)。根據(jù)采樣定理，采樣頻率至少是輸入最高頻率的兩倍，才可能不產(chǎn)生失真。(2) 采樣方法要從多個通道得到數(shù)據(jù)，通常使用多路開關(guān)把每個信號端連接到A/D轉(zhuǎn)化器 (ADC) 。采用連續(xù)掃描方法，要比給每個通道一個放大器和ADC 要經(jīng)濟(jì)得多，但這僅僅實(shí)用于在采樣點(diǎn)之間對時間不是很重要的場合。如果采樣點(diǎn)之間對時間要求嚴(yán)格，則必須同時采樣。對于低頻信號，可以用間隔掃描辦法來產(chǎn)生同時采樣的效果，而不必增加采樣保持電路。這種方法一定時間間隔掃描輸入通道，用脈沖來計(jì)算各通道兩次掃描的時間間

20、隔。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)(3) 分辨率ADC 的位數(shù)越多，分辨率就越高，可區(qū)分的電壓就越小。例如，三位轉(zhuǎn)化器把模擬電壓分成2(8 位) 段，每段用二進(jìn)制代碼在000 到 In 之間表示，因而數(shù)字并不能真實(shí)反映原始信號，因?yàn)橐徊糠中畔⒈宦┑袅恕Ｈ绻黾拥?16 位，代碼增加到 655536，這樣就可以得到較為精確地反映原始信號的數(shù)字信號。(4) 電壓范圍電壓范圍指 ADC 能掃描到最高和最低電壓。一般情況下，由于DAQ 卡的電壓范圍可以調(diào)節(jié)，所以將信號電壓范圍調(diào)到與微機(jī)相匹配以便利用其可靠的分辨率范圍。范圍、增益、分辨率決定了可分辨的最小電壓變化，它表示 ILSB。例如，某 DAQ 板的分辨率為

21、16 位，范圍取 0 一 1OV ，增益取 100，則有 1LSB=(10/100xZ6)=1.5 協(xié) v，這樣一來，在數(shù)字化的過成中，一位的分辨率為1.spv。(5) 模擬輸出模擬輸出電路通常是為DAQ 板的系統(tǒng)提供激勵電壓或電流。DAQ 輸出信號由停滯、轉(zhuǎn)換率、分辨率等構(gòu)成。停滯時間和轉(zhuǎn)換率決定了輸出信號幅值改變的快慢。(6) 定時 I/0許多場合都要用到定時器，如數(shù)字脈沖定時、產(chǎn)生方波等。定時器包括三個重要信息 :門限信號、計(jì)時信號、輸出。門限信號實(shí)際上是觸發(fā)信號一使它工作或不工作 ;計(jì)時信號也就是信號源，它提供了繼續(xù)其操作的時間基準(zhǔn) ;輸出是在輸出線上產(chǎn)生方波和脈沖。他們最重要的參數(shù)是

22、分辨率和時鐘頻率。高分辨率意味著計(jì)數(shù)器可以計(jì)更多的數(shù)，時鐘頻率決定了產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號輸入的快慢，頻率越高，計(jì)數(shù)增長得越快，因而輸入端的信號頻率高，就可以產(chǎn)生高頻的脈沖波和方波。4、驅(qū)動軟件沒有軟件，甚至沒有好的軟件，數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)不可能發(fā)揮很大的作用。數(shù)據(jù)系統(tǒng)一個主要方面是驅(qū)動軟件的使用。驅(qū)動軟件是直接對數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)來進(jìn)行設(shè)計(jì)的軟件層，管理著系統(tǒng)的操作以及和計(jì)算機(jī)資源的組合，比如 CPU 中斷、 DMA 傳送、存儲器等。驅(qū)動軟件在保持高性能、第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)提高給用戶易于理解的基礎(chǔ)的同時，隱藏了復(fù)雜、詳細(xì)的硬件及程序設(shè)計(jì)。由研華公司研發(fā)的基于LabVIEW 的驅(qū)動子就是研華采集板卡高性能數(shù)

23、據(jù)采集及驅(qū)動程序。數(shù)據(jù)采集技術(shù)是電子測量儀器的基礎(chǔ)，當(dāng)然也是虛擬儀器的基礎(chǔ)。只有當(dāng)數(shù)據(jù)采集部分正確工作，整個虛擬儀器系統(tǒng) 才能正確工作。3.2數(shù)據(jù)采 集卡概述研華 PCL-818HD 板卡是 16 路單端或 8 路雙端模 /數(shù)轉(zhuǎn)換接口卡，并具有 16 路數(shù)字量輸入和 16路數(shù)字量輸出，同時具有 1 個 Intel 8254 可編程計(jì)數(shù)器的計(jì)算機(jī)接口卡。PCL-818HD 能確保在所有增益（ X1 、2、4或8，可編程）及輸入范圍內(nèi)可達(dá)到100KHz 的采樣速率。該卡帶有一個1K的采樣 FIFO（先入先出）緩沖器，能夠獲得更快的數(shù)據(jù)傳輸和Windows下更好的性能。研華 PCL-818HD 板卡

24、共有三組信號連接器，一個 20 腳數(shù)字量輸出連接器和一個 20腳數(shù)字量輸入連接器，還有一個就是用于模擬量輸入/輸出及計(jì)數(shù)器的 37腳連接器（母頭 ）。各連接器的接線引腳說明如圖3-1、3-2所示。(a) 數(shù)字量輸出接線(b) 模擬量的輸入接線圖 3-1數(shù)字量輸出和數(shù)字量輸入的接線：第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)圖 3-2 單端輸入模式PCL818HD 用一組撥碼開關(guān) SW1 來對板卡的 IO 基地址進(jìn)行設(shè)置，其中撥碼開關(guān)撥到 ON 表示 0，撥到 OFF 表示 1。開關(guān)和地址的對應(yīng)關(guān)系如表 3-1 所示。表 3-1 開關(guān)和地址對應(yīng)關(guān)系第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.3數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.3.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)

25、采集 (Data Acquisition ，DAQ) ，就是講北側(cè)對象（外部世界、現(xiàn)場）的各種參量（物理量、化學(xué)量、生物量等）通過各種傳感器件做適當(dāng)轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)信號調(diào)理、采樣、量化、編碼、傳輸?shù)炔襟E送到控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或存儲記錄的過程?？刂破饕话阌捎?jì)算機(jī)承擔(dān)。計(jì)算機(jī)或微處理器是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，它對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制，并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理。用于數(shù)據(jù)采集的成套設(shè)備成為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) (Data Acquisition System,DAS)，所有能夠在計(jì)算機(jī)控制下完成數(shù)據(jù)采集和控制任務(wù)的板卡都成為 DAQ 產(chǎn)品，可分為內(nèi)插式板卡和外掛式板卡。一般情況下， DAQ 硬件設(shè)備功能包括模擬量輸入

26、、模擬量輸出、數(shù)字 I/O(Digital I/O)和定時 /計(jì)數(shù) (Timer/Counter)。3.3.2數(shù)據(jù)采集過程首先，初次裝好 DAQ 采集卡和驅(qū)動程序后， PC 機(jī)會初始化設(shè)置它的 IO 地址和中斷號，分配內(nèi)存資源，打通 MCGS 組態(tài)軟件通道。其次，在組態(tài)軟件設(shè)備窗口設(shè)置采樣頻率、采集通道、數(shù)據(jù)傳輸方式、數(shù)據(jù)處理方式并啟動實(shí)時采集。采集啟動后，下層驅(qū)動程序就獨(dú)立地控制硬件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將結(jié)果存放在采集卡的緩沖區(qū)中。最后將采集卡緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)讀取到組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中區(qū)，以便對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)軟件總體構(gòu) 成Labview 前面板用于設(shè)

27、置輸入數(shù)值和觀察輸出值，用于模擬真實(shí)信號發(fā)生器與信號采集器的前面板。由于虛擬面板直接面向用戶，是虛擬儀器控制軟件的核心。設(shè)計(jì)前面板時，主要考慮界面美觀，操作簡潔，用戶可以通過前面板中的開關(guān)和旋鈕模擬傳統(tǒng)儀器的操作，通過鍵盤和鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)對虛擬示波器的控制。前面板上設(shè)有各個功能模塊按鈕，當(dāng)按下相應(yīng)按鈕時，即可調(diào)用該子程序。本系統(tǒng)包括了 27 個控件，其中輸入控件 12 個，顯示控件 15 個。通過選項(xiàng)卡可以選擇信號發(fā)生器與信號采集器兩種功能。在信號發(fā)生器選項(xiàng)卡中，通過信號類型選擇器可以從信號發(fā)生器中選擇不同類型的波形，如正弦波形，方波波形，三角波波形，鋸齒波形等。在選項(xiàng)卡中還可以設(shè)置所要發(fā)生信號的主要參數(shù)，如：幅值、頻率、方波占空比等等。在信號采集器選項(xiàng)卡中，有三個子選項(xiàng)卡，分別為波形信號采集、溫度采集和重量采集。而顯示屏則實(shí)現(xiàn)對各種不同信號的顯示，是用戶對系