【正文】 集卡的信號放大至需要的量程內。4）A/D轉換器。系統(tǒng)軟件設計的相關技術軟件是虛擬儀器的關鍵。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于其應用軟件的研究與開發(fā)，所以在明確了系統(tǒng)設計目標之后，應該采用好的程序開發(fā)方法，如結構化設計方法、模塊化思想、多線程以及軟件系統(tǒng)的評價標準等等。模塊(Module)實際上反映了數(shù)據(jù)(Data)與過程(Process)的抽象。塊間聯(lián)系是指模塊之間的聯(lián)系，塊間聯(lián)系越小，模塊獨立性越高。為了實現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)采集的功能，本設計的軟件部分必須實現(xiàn)信號的采集、數(shù)據(jù)的分析處理、定時存儲及實時顯示等功能。 Windows的多線程機制Windows是一個多任務操作系統(tǒng)，每個運行的程序對應著一個進程，而在一個進程內又可以有幾個線程。LabVIEW把線程管理、線程間的通信等復雜操作封裝了起來，因此用戶可以不用學習復雜的多線程編程就可以編寫多線程程序。但不同的是，采樣工作線程是在循環(huán)往復的工作著，直到退出程序；而數(shù)據(jù)存儲線程則是在一定的時刻被喚醒，比如在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)滿、或程序結束等時候，更多的時候，存儲模塊是處于掛起的狀態(tài)。循環(huán)之間的同步即線程之間的同步，這可以由同步技術來實現(xiàn)。19數(shù)據(jù)采集程序 數(shù)據(jù)保存程序數(shù)據(jù)保存是把采集來的數(shù)據(jù)保存到tdms文件里。具體程序見圖22。 通道參數(shù)配置通道參數(shù)配置界面是提供了采集卡的參數(shù)配置，主要包括通道的選擇，數(shù)據(jù)采集的時間間隔，采集通道報警值的設定，采樣最大值和最小值設定，采集卡接地方式的設置，增益設置以及采集啟動與停止開關。非常清楚的表達了采集波形的動態(tài)曲線。圖25 歷史數(shù)據(jù)表格顯示界面 報警記錄報警是實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一個必須的功能，報警有實時指示，如聲音或光報警。 LIBVIEW是一個具有革命性的圖形化開發(fā)環(huán)境，內置信號采集，測量，分析，數(shù)據(jù)顯示等功能，優(yōu)化了傳統(tǒng)開發(fā)工具的復雜性，提供了強大功能的同時保證了系統(tǒng)的靈活性，作為測量控制軟件，在很多領域有廣泛的應用，可以發(fā)現(xiàn)LABVIEW的開發(fā)產品應用極廣，此論題就是LABVIEW在測量和控制領域當中的應用的典型，實驗表明虛擬儀器技術的開發(fā)和應用有十分重要的意義。參 考 文 獻1. 楊樂平，李海濤等. LabVIEW程序設計與應用[M]，電子工業(yè)出版社，2001,7:1~4.2. 楊樂平，李海濤等. LabVIEW高級程序設計[M]，清華大學出版社，2003,4:42~50.3. 陳錫輝，張銀鴻著. LabVIEW程序設計從入門到精通[M]，清華大學出版社，.4. 秦樹人等. 虛擬儀器[M]，北京：中國計量出版社，2004,3.5. 余成波，馮麗輝，潘盛輝等編著. 虛擬儀器技術與設計[M]，重慶大學出版社，.6. 劉君華主編. 基于LabVIEW的虛擬儀器設計[M]，電子工業(yè)出版社，7. 王海寶主編. LABVIEW虛擬儀器程序設計與應用[M]，西南交通大學出版社，.8. 王磊，陶梅等編著. 精通LabVIEW[M]，電子工業(yè)出版社，.。虛擬儀器以嶄新的模式和強大的功能深入人心。具體界面見圖26報警記錄界面。圖24實時數(shù)據(jù)顯示界面 歷史數(shù)據(jù)查詢對采集數(shù)據(jù)的保存有著實際的意義，這樣便于以后訪問歷史數(shù)據(jù)，還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程訪問。圖23 通道參數(shù)配置界面 實時數(shù)據(jù)顯示LabVIEW提供了非常豐富的圖形界面來進行前面板的設計，波形圖表能非常清晰的實時顯示采集波形。完整的體現(xiàn)了一個數(shù)據(jù)采集的功能和實際應用。圖20采集數(shù)據(jù)保存程序 歷史數(shù)據(jù)查詢程序圖21歷史數(shù)據(jù)查詢程序歷史數(shù)據(jù)查詢，因為已經把采集的數(shù)據(jù)保存在tdms文件里了，所以歷史數(shù)據(jù)的查詢只需要從文件里檢索出來就行了，該程序能夠顯示歷史數(shù)據(jù)表格和對應的波形圖，此外還有把tdms文件轉換成文本文件的功能。系統(tǒng)具體應用程序的實現(xiàn) 數(shù)據(jù)采集程序系統(tǒng)采用的是USB5935采集卡，由于該卡自帶AD采集程序，所以本設計是直接從該采集程序開發(fā)的，在這部分中，主要是采集參數(shù)的設置，其中包括物理通道的選擇，采樣模式、采樣率、每通道采樣數(shù)、輸入方式的配置，采樣最大最小值的設置。通過采用多線程技術，實現(xiàn)了實時性要求高的數(shù)據(jù)采集與程序其它功能(如數(shù)據(jù)顯示、讀取、存儲等)在時間上的相互獨立，避免它們在時間上可能產生的沖突，提高了數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性[14]。多線程的優(yōu)點：1）更高的CPU利用率2）更高的系統(tǒng)可靠性3）提高在多處理器計算機上的執(zhí)行速度 多線程技術在本設計中的應用為了實現(xiàn)采集、顯示、查詢、報警和系統(tǒng)其他操作的并行執(zhí)行，在程序中創(chuàng)建了兩個工作線程：一個是采樣工作線程，專門負責數(shù)據(jù)采集和存儲；一個是數(shù)據(jù)報警和系統(tǒng)其他功能線程，負責定時把緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)存盤。在同一進程內的不同線程都在自己的時間片內執(zhí)行，避免了相互在時間上可能的沖突。實際上，信號采集、定時存儲和主控模塊放在不同的線程中，利用Windows操作系統(tǒng)的多線程機制，使得各個功能模塊能夠有條不紊的運行。一個模塊的塊內聯(lián)系大，模塊獨立性會提高。模塊化的概念加上逐步求精的辦法，就把面向問題的術語和面向實現(xiàn)的術語兩者結合起來。好的軟件結構應體現(xiàn)自頂向下的控制方式，模塊之間的控制表現(xiàn)為統(tǒng)帥和從屬的關系。在設計、實現(xiàn)虛擬儀器的軟件系統(tǒng)時，需要考慮眾多因素，如硬件需求、計算機硬件、操作系統(tǒng)；軟件是否建立在開放的結構上，是否需要編程經驗？利用此軟件程序是否能在不同的計算機平臺上移植?將來能否方便的擴展虛擬儀器的功能。目前，通常將采樣保持器和A/D轉換器集成在同一塊芯片上。3）采樣保持器。將各路信號輪流切換至放大器的輸入端，實現(xiàn)多參數(shù)多路信號的分時采集。一般最好能夠使進入采集卡的電壓范圍剛好與其符合，以便利用其可靠的分辨率范圍。例如，三位的A/D轉換把模擬電壓范圍分成23=8段，每段用二進制代碼在000到111之間表示。2）采樣方法采集卡通常都有好幾個數(shù)據(jù)通道，如果所有的數(shù)據(jù)通道都輪流使用同一個放大器和A/D轉換器，要比每個通道單獨使用各自的經濟的多，但這僅適用于對時間不是很重要的場合。圖 17 十六通道NRSE測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集板卡的性能與眾多因素相關，要根據(jù)具體情況來具體分析。圖 15八通道差分測量系統(tǒng)2）參考地單端測量系統(tǒng)(RSE)一個RSE測量系統(tǒng)，也叫做接地測量系統(tǒng)，被測信號的一端接模擬輸入通道，另一端連接系統(tǒng)地AIGND。