【正文】 5]。 對(duì)于 FPGA 上面的其中一個(gè)模塊為頻率計(jì)，其首先接收的 LabVIEW 編寫的人機(jī)交互界面發(fā)出的控制信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換，判斷控制信號(hào)，并將某一控制信號(hào)控制的信息發(fā)送給 LabVIEW 的編寫的人機(jī)交互界面，將其結(jié)果進(jìn)行顯示。 兩機(jī)如何通訊 ， 一般取決于下位機(jī)。下位機(jī)不時(shí)讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般模擬量） ， 轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)反饋給上位機(jī)。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 第 2章 系統(tǒng)的構(gòu)想與方案設(shè)計(jì) 167。 5. 通過(guò)應(yīng)用 程序生成器可以輕松地發(fā)布 EXE、動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)或安裝包。 2. 內(nèi)建的編譯器在用戶編寫程序的同時(shí)就在后臺(tái)自動(dòng)完成了編譯。 選擇 LabVIEW 的原因 選擇 LabVIEW 開(kāi)發(fā)測(cè)試和測(cè)量應(yīng)用程序的一大決定性因素是其開(kāi)發(fā)速度。 1986 年 ， 美國(guó)國(guó)家儀器公司（ National Instruments）開(kāi)發(fā)研制出它是基于蘋果公司的 Macintosh 微機(jī)的最早版本。 開(kāi)發(fā)環(huán)境 LabVIEW 孤立的計(jì)算機(jī)硬件 和 I/O 接口設(shè)備均無(wú)法完成測(cè)試任務(wù) ， 軟件技術(shù)在自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā)中正在起著越來(lái)越重要的作用。但是由于數(shù)據(jù)采集卡價(jià)格昂貴 ， 且教學(xué)實(shí)驗(yàn)波形精確度要求不高 ， 也可采用基于 NiosⅡ與 LabVIEW 的函數(shù)波形發(fā)生器設(shè)計(jì) ， 即采用 FPGA結(jié)合微處理器的形式。 LabVIEW 作為一種模塊化、 圖形化程序設(shè)計(jì) 工具具有 圖形化程序設(shè)計(jì)編程簡(jiǎn)單、直觀、開(kāi)發(fā)效率高 、測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)完整等優(yōu)點(diǎn) 。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 早在八十年代 ， 隨著 NI 旗航產(chǎn)品 LabVIEW 的誕生 ， NI 就提出“軟件就是儀器的口號(hào)” ， 開(kāi)辟了“虛擬儀器技術(shù)”的嶄新測(cè)量概念。教師在教學(xué)過(guò)程中不需要在一臺(tái)真實(shí)的儀器前操作，只需在電腦上即可完成儀器的演示。利用虛擬儀器開(kāi)設(shè)綜合性、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，使理論教學(xué) 與實(shí)踐更好的緊密結(jié)合，教學(xué)更生動(dòng)、更形象，全面提高學(xué)生工程素質(zhì)。而采用虛擬儀器教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) ，首先 ， 儀器使用軟件實(shí)現(xiàn) ， 我們可以把以上所說(shuō)的幾種儀器集成在一個(gè)系統(tǒng)中 ， 運(yùn)用不同切換過(guò)程 ， 可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)教學(xué) 的 目的 。 目前 ， 在大多數(shù)院校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中 ， 常用的仍然是功能固定的臺(tái)式儀器 ， 主要有 存儲(chǔ) 示波器 、 函數(shù) 信號(hào) 發(fā)生器 、頻率計(jì)、 實(shí)驗(yàn)箱 、 電源等。計(jì)算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向。其中影響最 大的要數(shù) LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench， 實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程平臺(tái) )語(yǔ)言 ， 被稱為“儀器儀表界面” ， 是專為數(shù)據(jù)采集與儀器控制、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)表達(dá)而設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)軟件 [1]。 虛擬儀器就是利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)加上特殊設(shè)計(jì)的儀器硬件和專用軟件 ， 形成既有普通儀器的基本 功能 ， 又有一般儀器沒(méi)有的特殊功能的高檔、低價(jià)的新型儀器。使用數(shù)字系統(tǒng)處理模擬信號(hào)時(shí) ，需要先將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào) ， 即模數(shù)轉(zhuǎn)化 (A/D)， 然后 用數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理 ， 得到一個(gè)處理后的數(shù)字信號(hào) ， 再經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)化 (D/A)， 得到所需的模擬信號(hào)。在科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域中 ， 常常需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。這些客觀存在的事物包括了大量標(biāo)志本身所處時(shí)間空間特征的數(shù)據(jù)和“情報(bào)” ， 這就是該事物的“信息”。 虛擬儀器的背景 虛擬儀器 涵蓋了 數(shù)字信 號(hào)處理、虛擬儀器技術(shù)等 多方面知識(shí) 。 由于虛擬儀器技術(shù)在國(guó)內(nèi)尚未普及 ， 針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)儀器缺乏或陳舊、教學(xué)方式呆板、學(xué)生實(shí)驗(yàn)使用多臺(tái)儀器 ， 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備煩瑣 ， 支持維護(hù)困難、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備更新 ， 硬件更新費(fèi)時(shí)費(fèi)力的等情況。它充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù) ， 在基本的硬件支持下 ，通過(guò)調(diào)用相應(yīng)的軟件模塊來(lái)完成各種傳統(tǒng)儀器的功能。 虛擬儀器技術(shù)是測(cè)試領(lǐng)域的一種新的思想和方法 ， 它的出現(xiàn)是測(cè)試儀器技術(shù)和測(cè)控系統(tǒng)的一個(gè)新的里程碑。 LabVIEW 軟件中頻率計(jì)的仿真測(cè)試 ............. 57 167。 串口的發(fā)送與接收 ........................... 55 167。 頻段選擇模塊 ............................... 53 167。 地址發(fā)生器模塊 ............................. 48 167。 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) .................. 45 167。 分頻模塊 ................................... 39 167。 FPGA 軟件中頻率計(jì)的設(shè)計(jì)原理 ................ 34 167。 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的軟件設(shè)計(jì)原理總圖 .......... 32 167。 FPGA 軟件 中主模塊的設(shè)計(jì)思想 .................... 31 167。 串口發(fā)送部分設(shè)計(jì) ........................... 28 167。 串口發(fā)送部分設(shè)計(jì) ........................... 25 167。 程序框圖 ................................... 22 167。 程序框圖 ................................... 20 167。3 .2 人機(jī)交互界面設(shè)計(jì) ............................... 17 167。 系統(tǒng)框圖 ................................... 11 167。 上位機(jī)與下位機(jī) .................................. 7 167。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r .............................. 4 167。 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù) ............................ 2 167。 關(guān)鍵詞 ： 虛擬儀器 ， LabVIEW， RS232， FPGA 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) II THE DESIGN OF VIRTUAL INSTRUMENTS PLATFORM BASED ON LABVIEW AND FPGA ABSTRACT Modern production requires electronic instrumentation variety many, strong function, high precision, high degree of automation, and high speed, good realtime in testing, good manmachine interface. Virtual Instruments can meet precisely these requirements. A variety of instruments are used in the electronic experiments, such as signal generator, multimeter, frequency meter, oscilloscope, etc. If we are able to design them to virtual instruments, improve the integration of instruments using puter and reduce the type and number of instruments matched to experiments and the space of laboratory, then we can change the face of the laboratory fundamentally and conquer the shortings of single function of the traditional measuring instruments. The design of this thinking is the starting point of electronic technology to the real function of the laboratory signal generator, oscilloscope, frequency meter based on the use of LabVIEW programming to design the virtual function signal generator, virtual storage oscilloscope, the virtual frequency meter, and bined in a virtual platform, to achieve the virtual simulation function, respectively, signal generator, oscilloscope, and frequency of functions, the realization of the true sense of the virtual instrument platform. Its virtual platform for the above function signal generator can produce sine wave, triangle wave, square wave three, and be able to achieve the waveform frequency from 1Hz to 2MHz Adjustable peak peak adjustable from to , a very good real time。其虛擬平臺(tái)上面的 函數(shù) 信號(hào)發(fā)生器可以產(chǎn)生正弦波、三角波、方波三種波形，并能夠?qū)崿F(xiàn)波形頻率從 1Hz到 2MHz可調(diào)，峰峰值從 ，實(shí)時(shí)性很好 ；示波器能正確的顯示波形，并能實(shí)現(xiàn)頻率和幅值的可調(diào)；頻率計(jì)可以 對(duì) 0HZ到 。河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) I 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 LabVIEW 和 FPGA 的虛擬儀器平臺(tái)設(shè)計(jì) 摘要 現(xiàn)代生產(chǎn)要求電子儀器品種多、功能強(qiáng)、精度高、自動(dòng)化程度高，而且要求測(cè)試的速度快、實(shí)時(shí)性好，具有良好的人機(jī)界面。 本設(shè)計(jì)正是以這種思想為出發(fā)點(diǎn)， 以電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)函數(shù)信號(hào)發(fā) 生器 、示波器、頻率計(jì) 為藍(lán)本，利用 LabVIEW編程來(lái)設(shè)計(jì)虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 、虛擬 存儲(chǔ) 示波器、虛擬頻率計(jì) ， 并將其合并在一個(gè)虛擬平臺(tái)上面， 能夠 分別實(shí)現(xiàn)虛擬仿真 函數(shù) 信號(hào)發(fā)生器 、 存儲(chǔ) 示波器、及頻率計(jì) 的功能 ,實(shí)現(xiàn)真正意義上的虛擬儀器平臺(tái) 。本設(shè)計(jì)旨在找到一個(gè)能夠改革教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的有效途徑。 虛擬儀器的背景 .................................. 2 167。 設(shè)計(jì)的依據(jù)及意義 ............................ 3 167。 選擇 LabVIEW 的原因 .......................... 5 第 2 章 系統(tǒng)的構(gòu)想與方案設(shè)計(jì) ........................................................... 7 167。 系統(tǒng)整體框圖與設(shè)計(jì)思想 ......................... 11 167。 LabVIEW 軟件設(shè)計(jì)思想 ........................... 15 167。 主 VI 程序框圖設(shè)計(jì) .............................. 20 167。 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器程序框圖的設(shè)計(jì) .................. 22 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) V 167。 峰峰值調(diào)節(jié)部分設(shè)計(jì) ......................... 25 167。 發(fā)送數(shù)據(jù)類型控制部分設(shè)計(jì) .................. 26 167。 設(shè)計(jì)中用到的主要 VI ............................ 29 第 4 章 下位機(jī)設(shè)計(jì) .............................................................................. 31 167。 FPGA 軟件中函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)思想 ............ 32 167。 頻率計(jì)的軟件設(shè)計(jì)原理總圖 .................. 34 167。 串口轉(zhuǎn)換模塊 ............................... 38 167。 頻率計(jì)模塊 ................................. 42 167。 分頻模塊 ................................... 46 167。 幅值調(diào)節(jié)模塊 ............................... 52 167。 串口的設(shè)置 ................................. 55 167。 LabVIEW 軟件中函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的仿真測(cè)試 .... 57 167。 總功能實(shí)時(shí)檢測(cè) ................................. 59 參考文獻(xiàn) ......................................................................