【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 具按數(shù)據(jù)流的方向?qū)⒍丝凇⒐?jié)點(diǎn)、圖框依次相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從源頭按規(guī)定的運(yùn)行方式送到目的終點(diǎn)。 （ 4） 運(yùn)行檢驗(yàn) 當(dāng)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(jì)完畢，一個(gè)虛擬儀器已基本建立，是否達(dá)到預(yù)期功能，還需運(yùn)行檢驗(yàn)。有如下兩種檢驗(yàn)方式 。 ：不使用 I/O 接口硬件設(shè)備。對(duì) VI 檢驗(yàn)運(yùn)行所需的信號(hào)數(shù)據(jù)采用由“數(shù)組”或“信號(hào)生成函數(shù)”產(chǎn)生的“防真信號(hào)”。 ：它 通過 I/O 接口硬件設(shè)備，采集輸入標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，來檢驗(yàn)虛擬儀器的功能。 防真檢驗(yàn)在實(shí)測(cè)檢驗(yàn)之前進(jìn)行，是虛擬儀器所特有的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼘?duì)反復(fù)檢驗(yàn)，調(diào)試，不斷完善改進(jìn)虛擬儀器極為方便，是傳統(tǒng)儀器無(wú)法采用的檢驗(yàn)手段。 （ 5） 程序調(diào)試技術(shù) 利用快捷工具欄中的“運(yùn)行”、“高亮執(zhí)行”、“單步執(zhí)行”、“斷點(diǎn)設(shè)置”進(jìn)行以下程序調(diào)試步驟。 1．找出語(yǔ)法錯(cuò)誤 如果一個(gè) VI 程序存在語(yǔ)法錯(cuò)誤，則在面板工具條上的運(yùn)行按鈕會(huì)變成一個(gè)折斷的箭頭，表示程序不能被執(zhí)行。這時(shí)該按鈕被稱作錯(cuò)誤列表。點(diǎn)擊它，則LabVIEW 彈出錯(cuò)誤清單窗口，點(diǎn)擊其中任 何一個(gè)所列出的錯(cuò)誤，選用 Find 功能，則出錯(cuò)的對(duì)象或端口就會(huì)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(gè)畫著燈泡的按鈕，這個(gè)按鈕叫做“高亮執(zhí)行”按鈕 。點(diǎn)擊這個(gè)按鈕使它變成高亮形式，再點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕， VI 程序就以較慢的速度運(yùn)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(dòng)狀態(tài)跟蹤程序的執(zhí)行。 3．?dāng)帱c(diǎn)與單步執(zhí)行 為了查找程序中的邏輯錯(cuò)誤，有時(shí)希望流程圖程序一個(gè)節(jié)點(diǎn)一個(gè)節(jié)點(diǎn)地執(zhí)行。使用斷點(diǎn)工具可以在程序的某一地點(diǎn)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(diǎn)工具時(shí)，點(diǎn)擊你希望設(shè)置或者清除斷點(diǎn)的地方。斷點(diǎn)的顯示對(duì)于節(jié)點(diǎn)或者圖框表示為紅框，對(duì)于連線表示為紅點(diǎn)。當(dāng) VI 程序運(yùn)行到斷點(diǎn)被設(shè)置處，程序被暫停在將要執(zhí)行的節(jié)點(diǎn)，以閃爍表示。按下單步執(zhí)行按鈕，閃爍的節(jié)點(diǎn)被執(zhí)行，下一個(gè)將要執(zhí)行的節(jié)點(diǎn)變?yōu)殚W爍，指示它將被執(zhí)行。你也可以點(diǎn)擊暫停按鈕，這樣程序?qū)⑦B續(xù)執(zhí)行直到下一個(gè)斷點(diǎn)。 4．探針 可用探針工具來查看當(dāng)流程圖程序流經(jīng)某一根連接線時(shí)的數(shù)據(jù)值。從 Tools工具模板選擇探針工具，再用鼠標(biāo)左建點(diǎn)擊你希望放置探針的連接線。這時(shí)顯示器上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)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(diǎn)擊鼠標(biāo)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(gè)探針。 （ 6） 數(shù)據(jù)觀察 當(dāng)檢驗(yàn)觀察中發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤時(shí)，鼠標(biāo)單擊“ Highlight Execution”按鈕，觀察數(shù)據(jù)流中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)值。 （ 7） 命名存盤 保存設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集有許多種方式，其中最簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)。 在選購(gòu)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(jì)算機(jī)或相 14 關(guān)的機(jī)箱中，插在相應(yīng)的總線插槽上，安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，這一步驟和其他許多計(jì)算機(jī)硬件一樣。并且 NI 公司還提供了一個(gè)專用的管理軟件Measurementamp。Automation Explorer，來對(duì)所有 NI 公司產(chǎn)品相關(guān)的硬件進(jìn)行管理，針對(duì)數(shù)據(jù)采集卡，這個(gè)軟件可以完成 NI 公司數(shù)據(jù)采集卡的檢測(cè)、性能測(cè)試、屬性配置和刪除。一般在硬件驅(qū)動(dòng)程序安裝的同時(shí)， Measurementamp。Automation Explorer 軟件會(huì)自動(dòng)安裝在計(jì)算機(jī)上 。在正式開始數(shù)據(jù)采集之前，必須要用Measurementamp。Automation Explorer 軟件對(duì)數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行檢測(cè)、性能測(cè)試和屬性配置，這一步對(duì)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(dá)途徑為 All function→ NI Measurments。在這個(gè)子模板中，又包括 Data Acquisition和 DAQMXData Acquisition 兩個(gè)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(gè)的數(shù)據(jù)采集卡直接采進(jìn)信號(hào)的電壓值，其操作對(duì)象是單個(gè)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(gè)數(shù)據(jù)采集卡，其操作對(duì)象是信號(hào)輸入或輸出通道，并且采進(jìn)來的電壓值可以根據(jù)預(yù)先給定的規(guī)則變換成實(shí)際的物理量值。 LabVIEW 中的數(shù)據(jù)采集實(shí)際上包含了模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字輸入 /輸出和計(jì)數(shù)器四種信號(hào)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(duì)采樣通道進(jìn)行一次依次掃描，每個(gè)通道采樣一個(gè)點(diǎn)。 3. 采樣的模擬信號(hào)送到 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。 4. 數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)緩存。 5. 重復(fù) 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(chǔ)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(jì)算機(jī)的內(nèi)存中。 3 基于 LabVIEW 的虛擬儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 基于 LabVIEW 的 函數(shù) 信號(hào)發(fā)生器 設(shè) 計(jì) 實(shí)驗(yàn)原理和功能 函數(shù) 信號(hào)發(fā)生器可以提供各種波形的周期信號(hào)函數(shù) 。 若波形的 周期數(shù)為 N、信號(hào)頻率為 sf 、采樣頻率為 cf 、采樣點(diǎn)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)室廣泛使用的傳統(tǒng)的信 號(hào)發(fā)生器。 函數(shù) 信號(hào)發(fā)生器 前面板 設(shè)計(jì) 前面板由一個(gè) Ring 控件、 波形圖 控件、 兩個(gè)開關(guān)按鈕控件和 九個(gè) 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(duì)信號(hào)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(shí)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(duì)方波起作用 ,無(wú)法通過其實(shí)現(xiàn)正弦波、三角波和鋸齒波的波形偏移 。 圖 31 函數(shù) 信號(hào)發(fā)生器 前面板 虛擬信號(hào)發(fā)生器 后面板 設(shè)計(jì) LabVIEW的 All function→ Analyze→ Signal Processing→ Waveform Generation 16 子模板下有豐富的仿真信號(hào)子 VI，如 基本函數(shù)信號(hào)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(gè) While 結(jié)構(gòu)即可構(gòu)成典型信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)。 圖 32 基本函數(shù)信號(hào) 發(fā)生器子 VI 圖 33While 結(jié)構(gòu) 圖 34 虛擬信號(hào)發(fā)生器 后面板流程圖 調(diào)試和運(yùn)行 在運(yùn)行之前，應(yīng)先在前面板中對(duì)信號(hào)控件參數(shù)進(jìn)行設(shè)置 。這時(shí)請(qǐng)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(huì)生成另人滿意的信號(hào)波形。 信號(hào) 相位幅度差顯示計(jì) 設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)原理和功能 可以從 視覺上在同一個(gè)波形圖上觀察兩個(gè)同頻 正弦波的差別。兩個(gè)正弦波信號(hào)的幅值、相位都可由用戶選擇設(shè)定；信號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)、采樣周期數(shù)可由用戶選擇。利用 Labview 中強(qiáng)大的運(yùn)算功能和豐富的仿真信號(hào)子 VI，我們很容易做到這一點(diǎn)。 17 信號(hào)相位幅度差顯示計(jì) 前面板 設(shè)計(jì) 前面板由一個(gè) 波形圖 控件、兩個(gè)數(shù)值顯示控件和 六 個(gè) 數(shù)值 輸入控件 組成。 數(shù)值輸入 控件用來對(duì)波形的幅 值、相位、采樣點(diǎn)數(shù)參數(shù)進(jìn)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(hào)相位幅度差顯示計(jì)前面板 信號(hào)相位幅度差顯示計(jì) 后面板 設(shè)計(jì) 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(hào)子 VI，如基本函數(shù)信號(hào)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(hào)。 執(zhí)行 Controls→ Array→ Build Array 操作，放置一 個(gè)圖標(biāo)，并增加一個(gè)輸入，目的是將兩個(gè)輸入合稱為一個(gè)二維數(shù)組。 圖 36 信號(hào) 相位幅度差顯示計(jì) 后面板流程圖 18 調(diào)試和運(yùn)行 在運(yùn)行之前，應(yīng)先在前面板中對(duì)信號(hào)控件參數(shù)進(jìn)行設(shè)置 。大家可以嘗試不同的設(shè)置來生成不同的信號(hào)波形和顯示結(jié)果。 虛擬巴特沃斯濾波器 設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)原理和功能 實(shí)驗(yàn)原理 在測(cè)試信號(hào)處理中 ,通常需要對(duì)噪音干擾進(jìn)行抑制或衰減 ,但同時(shí)又希望測(cè)試信號(hào)能正常通過 ,這時(shí)可選用一種對(duì)特定頻率具有選擇性的電路來達(dá)到上述目的 ,這就是濾波的概念 . 濾波器