【文章內(nèi)容簡介】 具按數(shù)據(jù)流的方向?qū)⒍丝?、?jié)點、圖框依次相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)從源頭按規(guī)定的運行方式送到目的終點。 （ 4） 運行檢驗 當完成步驟（ 1）、（ 2）、（ 3）后，前面板程序與流程圖圖形化程序的設(shè)計完畢，一個虛擬儀器已基本建立，是否達到預期功能，還需運行檢驗。有如下兩種檢驗方式 。 ：不使用 I/O 接口硬件設(shè)備。對 VI 檢驗運行所需的信號數(shù)據(jù)采用由“數(shù)組”或“信號生成函數(shù)”產(chǎn)生的“防真信號”。 ：它 通過 I/O 接口硬件設(shè)備，采集輸入標準信號，來檢驗虛擬儀器的功能。 防真檢驗在實測檢驗之前進行，是虛擬儀器所特有的優(yōu)勢，因為它對反復檢驗，調(diào)試，不斷完善改進虛擬儀器極為方便，是傳統(tǒng)儀器無法采用的檢驗手段。 （ 5） 程序調(diào)試技術(shù) 利用快捷工具欄中的“運行”、“高亮執(zhí)行”、“單步執(zhí)行”、“斷點設(shè)置”進行以下程序調(diào)試步驟。 1．找出語法錯誤 如果一個 VI 程序存在語法錯誤，則在面板工具條上的運行按鈕會變成一個折斷的箭頭，表示程序不能被執(zhí)行。這時該按鈕被稱作錯誤列表。點擊它，則LabVIEW 彈出錯誤清單窗口，點擊其中任 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。 13 2．設(shè)置執(zhí)行程序高亮 在 LabVIEW 的工具條上有一個畫著燈泡的按鈕，這個按鈕叫做“高亮執(zhí)行”按鈕 。點擊這個按鈕使它變成高亮形式，再點擊運行按鈕， VI 程序就以較慢的速度運行，沒有被執(zhí)行的代碼灰色顯示，執(zhí)行后的代碼高亮顯示，并顯示數(shù)據(jù)流線上的數(shù)據(jù)值。這樣，你就可以根據(jù)數(shù)據(jù)的流動狀態(tài)跟蹤程序的執(zhí)行。 3．斷點與單步執(zhí)行 為了查找程序中的邏輯錯誤，有時希望流程圖程序一個節(jié)點一個節(jié)點地執(zhí)行。使用斷點工具可以在程序的某一地點中止程序執(zhí)行，用探針或 者單步方式查看數(shù)據(jù)。使用斷點工具時，點擊你希望設(shè)置或者清除斷點的地方。斷點的顯示對于節(jié)點或者圖框表示為紅框，對于連線表示為紅點。當 VI 程序運行到斷點被設(shè)置處，程序被暫停在將要執(zhí)行的節(jié)點，以閃爍表示。按下單步執(zhí)行按鈕，閃爍的節(jié)點被執(zhí)行，下一個將要執(zhí)行的節(jié)點變?yōu)殚W爍，指示它將被執(zhí)行。你也可以點擊暫停按鈕，這樣程序?qū)⑦B續(xù)執(zhí)行直到下一個斷點。 4．探針 可用探針工具來查看當流程圖程序流經(jīng)某一根連接線時的數(shù)據(jù)值。從 Tools工具模板選擇探針工具，再用鼠標左建點擊你希望放置探針的連接線。這時顯示器上會出現(xiàn)一個探針顯示窗 口。該窗口總是被顯示在前面板窗口或流程圖窗口的上面。在流程圖中使用選擇工具或連線工具，在連線上點擊鼠標右鍵，在連線的彈出式菜單中選擇“探針”命令，同樣可以為該連線加上一個探針。 （ 6） 數(shù)據(jù)觀察 當檢驗觀察中發(fā)現(xiàn)有錯誤時，鼠標單擊“ Highlight Execution”按鈕，觀察數(shù)據(jù)流中各個節(jié)點的數(shù)值。 （ 7） 命名存盤 保存設(shè)計好的 VI。 2 數(shù)據(jù)采集 方法 采集卡的安裝和配置 利用 LabVIEW 實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集有許多種方式，其中最簡單的方式莫過于直接利用 NI 公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集卡和 LabVIEW 中的數(shù)據(jù) 采集 VI 實現(xiàn)。 在選購了 NI 公司的數(shù)據(jù)采集卡后，首先是將數(shù)據(jù)采集卡安裝到計算機或相 14 關(guān)的機箱中，插在相應的總線插槽上，安裝相應的驅(qū)動程序，這一步驟和其他許多計算機硬件一樣。并且 NI 公司還提供了一個專用的管理軟件Measurementamp。Automation Explorer，來對所有 NI 公司產(chǎn)品相關(guān)的硬件進行管理，針對數(shù)據(jù)采集卡，這個軟件可以完成 NI 公司數(shù)據(jù)采集卡的檢測、性能測試、屬性配置和刪除。一般在硬件驅(qū)動程序安裝的同時， Measurementamp。Automation Explorer 軟件會自動安裝在計算機上 。在正式開始數(shù)據(jù)采集之前，必須要用Measurementamp。Automation Explorer 軟件對數(shù)據(jù)采集卡進行檢測、性能測試和屬性配置，這一步對后面正確使用 LabVIEW 中的數(shù)據(jù)采集 VI 完成數(shù)據(jù)采集至關(guān)重要。 數(shù)據(jù)采集 過程 在 LabVIEW 中，數(shù)據(jù)采集 VI 主要位于 NI Measurments 子模板，其到達途徑為 All function→ NI Measurments。在這個子模板中，又包括 Data Acquisition和 DAQMXData Acquisition 兩個子模板提供不同的數(shù)據(jù)采集 VI。其中， Data Acquisition 子模板中是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集 VI，面向單個的數(shù)據(jù)采集卡直接采進信號的電壓值，其操作對象是單個的數(shù)據(jù)采集卡；而 DAQMXData Acquisition 子模板中的是數(shù)據(jù)采集 DAQMX 類型的數(shù)據(jù)采集 VI，可以面向多個數(shù)據(jù)采集卡，其操作對象是信號輸入或輸出通道，并且采進來的電壓值可以根據(jù)預先給定的規(guī)則變換成實際的物理量值。 LabVIEW 中的數(shù)據(jù)采集實際上包含了模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字輸入 /輸出和計數(shù)器四種信號輸入輸出方式。其中，用的最多的方式是模擬輸入方式，這種方式的數(shù)據(jù)采 集過程一般經(jīng)過以下步驟： 1. 數(shù)據(jù)采集 VI 通知數(shù)據(jù)采集卡相關(guān)的采樣參數(shù)：采樣頻率、采樣次數(shù)、采樣通道和數(shù)據(jù)緩存的大小。 2. 采樣開始，多路開關(guān)對采樣通道進行一次依次掃描，每個通道采樣一個點。 3. 采樣的模擬信號送到 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 4. 數(shù)字信號存儲到數(shù)據(jù)緩存。 5. 重復 2— 4 的操作，直到采集到了所需的采樣次數(shù)，全部數(shù)據(jù)順序存儲到緩存中。 15 6. 從數(shù)據(jù)采集卡的緩存中讀取數(shù)據(jù)到計算機的內(nèi)存中。 3 基于 LabVIEW 的虛擬儀器實驗教學系統(tǒng)的實現(xiàn) 基于 LabVIEW 的 函數(shù) 信號發(fā)生器 設(shè) 計 實驗原理和功能 函數(shù) 信號發(fā)生器可以提供各種波形的周期信號函數(shù) 。 若波形的 周期數(shù)為 N、信號頻率為 sf 、采樣頻率為 cf 、采樣點數(shù)為 M,則相互之間的關(guān)系為 scMfN f? ,由此式可決定需要生成的波形周期數(shù) 。 采樣點數(shù)必須滿足香農(nóng)采樣定理 ,即 2csff? 。 此虛擬儀器發(fā)生器完全可以代替目前實驗室廣泛使用的傳統(tǒng)的信 號發(fā)生器。 函數(shù) 信號發(fā)生器 前面板 設(shè)計 前面板由一個 Ring 控件、 波形圖 控件、 兩個開關(guān)按鈕控件和 九個 數(shù)值控制器 組成。 分為控制區(qū)和顯示區(qū)兩部分 。 控制區(qū)完成對信號相關(guān)屬性的輸入控制 ,通過改變控制區(qū)中各輸入控件的類型或數(shù)值 ,可以實現(xiàn)輸入頻 率、幅 度 、初始相位、直流偏移各不相同的正弦波、方波、三角波、鋸齒波四種常用函數(shù)波形 .其中占空比只對方波起作用 ,無法通過其實現(xiàn)正弦波、三角波和鋸齒波的波形偏移 。 圖 31 函數(shù) 信號發(fā)生器 前面板 虛擬信號發(fā)生器 后面板 設(shè)計 LabVIEW的 All function→ Analyze→ Signal Processing→ Waveform Generation 16 子模板下有豐富的仿真信號子 VI，如 基本函數(shù)信號發(fā)生器、 正弦波序列發(fā)生器、方波序列發(fā)生器 等。我們只要把需要的子 VI 放入一個 While 結(jié)構(gòu)即可構(gòu)成典型信號發(fā)生器系統(tǒng)。 圖 32 基本函數(shù)信號 發(fā)生器子 VI 圖 33While 結(jié)構(gòu) 圖 34 虛擬信號發(fā)生器 后面板流程圖 調(diào)試和運行 在運行之前，應先在前面板中對信號控件參數(shù)進行設(shè)置 。這時請注意設(shè)置的參數(shù)要 滿足香農(nóng)采樣定理 ,即 2csff? 。只要合理的設(shè)置才會生成另人滿意的信號波形。 信號 相位幅度差顯示計 設(shè)計 實驗原理和功能 可以從 視覺上在同一個波形圖上觀察兩個同頻 正弦波的差別。兩個正弦波信號的幅值、相位都可由用戶選擇設(shè)定；信號的采樣點數(shù)、采樣周期數(shù)可由用戶選擇。利用 Labview 中強大的運算功能和豐富的仿真信號子 VI，我們很容易做到這一點。 17 信號相位幅度差顯示計 前面板 設(shè)計 前面板由一個 波形圖 控件、兩個數(shù)值顯示控件和 六 個 數(shù)值 輸入控件 組成。 數(shù)值輸入 控件用來對波形的幅 值、相位、采樣點數(shù)參數(shù)進行設(shè)置。顯示控件用來輸出數(shù)值的相位差和幅度。 波形圖 控件用來顯示生成的波形。 圖 35 信號相位幅度差顯示計前面板 信號相位幅度差顯示計 后面板 設(shè)計 執(zhí)行 Controls→ Analyze→ Signal Processing→ Waveform Generation 操作，它的子模板下有豐富的仿真信號子 VI，如基本函數(shù)信號發(fā)生器、正弦波序列發(fā)生器、方波序列發(fā)生器等。我們可以利用它們產(chǎn)生我們需要的信號。 執(zhí)行 Controls→ Array→ Build Array 操作，放置一 個圖標，并增加一個輸入，目的是將兩個輸入合稱為一個二維數(shù)組。 圖 36 信號 相位幅度差顯示計 后面板流程圖 18 調(diào)試和運行 在運行之前，應先在前面板中對信號控件參數(shù)進行設(shè)置 。大家可以嘗試不同的設(shè)置來生成不同的信號波形和顯示結(jié)果。 虛擬巴特沃斯濾波器 設(shè)計 實驗原理和功能 實驗原理 在測試信號處理中 ,通常需要對噪音干擾進行抑制或衰減 ,但同時又希望測試信號能正常通過 ,這時可選用一種對特定頻率具有選擇性的電路來達到上述目的 ,這就是濾波的概念 . 濾波器