【正文】 5]。 對于 FPGA 上面的其中一個模塊為頻率計，其首先接收的 LabVIEW 編寫的人機交互界面發(fā)出的控制信號，將其轉(zhuǎn)換，判斷控制信號，并將某一控制信號控制的信息發(fā)送給 LabVIEW 的編寫的人機交互界面，將其結(jié)果進行顯示。 兩機如何通訊 ， 一般取決于下位機。下位機不時讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般模擬量） ， 轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號反饋給上位機。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 7 第 2章 系統(tǒng)的構(gòu)想與方案設(shè)計 167。 5. 通過應(yīng)用 程序生成器可以輕松地發(fā)布 EXE、動態(tài)鏈接庫或安裝包。 2. 內(nèi)建的編譯器在用戶編寫程序的同時就在后臺自動完成了編譯。 選擇 LabVIEW 的原因 選擇 LabVIEW 開發(fā)測試和測量應(yīng)用程序的一大決定性因素是其開發(fā)速度。 1986 年 ， 美國國家儀器公司（ National Instruments）開發(fā)研制出它是基于蘋果公司的 Macintosh 微機的最早版本。 開發(fā)環(huán)境 LabVIEW 孤立的計算機硬件 和 I/O 接口設(shè)備均無法完成測試任務(wù) ， 軟件技術(shù)在自動測試系統(tǒng)的研制與開發(fā)中正在起著越來越重要的作用。但是由于數(shù)據(jù)采集卡價格昂貴 ， 且教學(xué)實驗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 ， 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 工具具有 圖形化程序設(shè)計編程簡單、直觀、開發(fā)效率高 、測試系統(tǒng)開發(fā)完整等優(yōu)點 。 國內(nèi)外發(fā)展狀況 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” ， 開辟了“虛擬儀器技術(shù)”的嶄新測量概念。教師在教學(xué)過程中不需要在一臺真實的儀器前操作，只需在電腦上即可完成儀器的演示。利用虛擬儀器開設(shè)綜合性、創(chuàng)新型實驗，使理論教學(xué) 與實踐更好的緊密結(jié)合，教學(xué)更生動、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)實驗系統(tǒng) ，首先 ， 儀器使用軟件實現(xiàn) ， 我們可以把以上所說的幾種儀器集成在一個系統(tǒng)中 ， 運用不同切換過程 ， 可以同時實現(xiàn)教學(xué) 的 目的 。 目前 ， 在大多數(shù)院校的實驗教學(xué)中 ， 常用的仍然是功能固定的臺式儀器 ， 主要有 存儲 示波器 、 函數(shù) 信號 發(fā)生器 、頻率計、 實驗箱 、 電源等。計算機和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。其中影響最 大的要數(shù) LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench， 實驗室虛擬儀器工程平臺 )語言 ， 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)表達而設(shè)計的開發(fā)軟件 [1]。 虛擬儀器就是利用現(xiàn)有的計算機加上特殊設(shè)計的儀器硬件和專用軟件 ， 形成既有普通儀器的基本 功能 ， 又有一般儀器沒有的特殊功能的高檔、低價的新型儀器。使用數(shù)字系統(tǒng)處理模擬信號時 ，需要先將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號 ， 即模數(shù)轉(zhuǎn)化 (A/D)， 然后 用數(shù)字系統(tǒng)進行處理 ， 得到一個處理后的數(shù)字信號 ， 再經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)化 (D/A)， 得到所需的模擬信號。在科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域中 ， 常常需要對信號進行處理。這些客觀存在的事物包括了大量標志本身所處時間空間特征的數(shù)據(jù)和“情報” ， 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 號處理、虛擬儀器技術(shù)等 多方面知識 。 由于虛擬儀器技術(shù)在國內(nèi)尚未普及 ， 針對傳統(tǒng)教學(xué)儀器缺乏或陳舊、教學(xué)方式呆板、學(xué)生實驗使用多臺儀器 ， 實驗準備煩瑣 ， 支持維護困難、實驗室設(shè)備更新 ， 硬件更新費時費力的等情況。它充分利用計算機技術(shù) ， 在基本的硬件支持下 ，通過調(diào)用相應(yīng)的軟件模塊來完成各種傳統(tǒng)儀器的功能。 虛擬儀器技術(shù)是測試領(lǐng)域的一種新的思想和方法 ， 它的出現(xiàn)是測試儀器技術(shù)和測控系統(tǒng)的一個新的里程碑。 LabVIEW 軟件中頻率計的仿真測試 ............. 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)信號發(fā)生器的系統(tǒng)模塊設(shè)計 .................. 45 167。 分頻模塊 ................................... 39 167。 FPGA 軟件中頻率計的設(shè)計原理 ................ 34 167。 函數(shù)信號發(fā)生器的軟件設(shè)計原理總圖 .......... 32 167。 FPGA 軟件 中主模塊的設(shè)計思想 .................... 31 167。 串口發(fā)送部分設(shè)計 ........................... 28 167。 串口發(fā)送部分設(shè)計 ........................... 25 167。 程序框圖 ................................... 22 167。 程序框圖 ................................... 20 167。3 .2 人機交互界面設(shè)計 ............................... 17 167。 系統(tǒng)框圖 ................................... 11 167。 上位機與下位機 .................................. 7 167。 國內(nèi)外發(fā)展狀況 .............................. 4 167。 數(shù)字信號處理技術(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 (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。其虛擬平臺上面的 函數(shù) 信號發(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 ，實時性很好 ；示波器能正確的顯示波形，并能實現(xiàn)頻率和幅值的可調(diào)；頻率計可以 對 0HZ到 。河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) I 畢業(yè)設(shè)計論文 基于 LabVIEW 和 FPGA 的虛擬儀器平臺設(shè)計 摘要 現(xiàn)代生產(chǎn)要求電子儀器品種多、功能強、精度高、自動化程度高，而且要求測試的速度快、實時性好，具有良好的人機界面。 本設(shè)計正是以這種思想為出發(fā)點， 以電子技術(shù)實驗室的真實函數(shù)信號發(fā) 生器 、示波器、頻率計 為藍本，利用 LabVIEW編程來設(shè)計虛擬函數(shù)信號發(fā)生器 、虛擬 存儲 示波器、虛擬頻率計 ， 并將其合并在一個虛擬平臺上面， 能夠 分別實現(xiàn)虛擬仿真 函數(shù) 信號發(fā)生器 、 存儲 示波器、及頻率計 的功能 ,實現(xiàn)真正意義上的虛擬儀器平臺 。本設(shè)計旨在找到一個能夠改革教學(xué)實驗室的有效途徑。 虛擬儀器的背景 .................................. 2 167。 設(shè)計的依據(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 ........................................................... 7 167。 系統(tǒng)整體框圖與設(shè)計思想 ......................... 11 167。 LabVIEW 軟件設(shè)計思想 ........................... 15 167。 主 VI 程序框圖設(shè)計 .............................. 20 167。 函數(shù)信號發(fā)生器程序框圖的設(shè)計 .................. 22 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) V 167。 峰峰值調(diào)節(jié)部分設(shè)計 ......................... 25 167。 發(fā)送數(shù)據(jù)類型控制部分設(shè)計 .................. 26 167。 設(shè)計中用到的主要 VI ............................ 29 第 4 章 下位機設(shè)計 .............................................................................. 31 167。 FPGA 軟件中函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計思想 ............ 32 167。 頻率計的軟件設(shè)計原理總圖 .................. 34 167。 串口轉(zhuǎn)換模塊 ............................... 38 167。 頻率計模塊 ................................. 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)信號發(fā)生器的仿真測試 .... 57 167。 總功能實時檢測 ................................. 59 參考文獻 ......................................................................