【正文】 再次感謝老師和同學(xué)們。對(duì) 王 老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的。王 老師多次詢問設(shè)計(jì)進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓設(shè)計(jì)思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。虛擬儀器 也 以嶄新的模式和強(qiáng)大的功能深入人心 ， 伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展虛擬儀器必將拓展到各個(gè)領(lǐng)域 ， 引起儀器的深層次變革。 與現(xiàn)有的信號(hào)發(fā)生器相比，該多功能信號(hào)發(fā)生器不僅在輸出波形的種類有所增加，而且調(diào)節(jié)的范圍也增加了。前面板應(yīng)提供良好的人機(jī)交互 界面， 可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室里幾種常見的 波形 信號(hào)。圖 的前面板就是由兩個(gè)程序的前面板所組合成的 [11]。 整體程序的具體實(shí)現(xiàn) 在設(shè)計(jì)完兩 部分程序后，由于兩個(gè)程序中所涉及的物理通道不同，因此需要用條件結(jié)構(gòu)將以上兩個(gè)程序組合在同一個(gè)程序框圖中，通過條件語句的真假轉(zhuǎn)換按鈕來分別運(yùn)行兩個(gè)程序，并且可以更方便地進(jìn)行程序的修改。 連接數(shù)據(jù)采集卡 NI USB6211 到電腦上，在系統(tǒng)提示可以使用后，打開LABVIEW 程序，按照實(shí)驗(yàn)要求選擇合適的物理通道和合適的波形參數(shù)，開始運(yùn)行，并用示波器采集信號(hào)，觀察是否有信號(hào)被采集到。 該程序所對(duì)應(yīng)的前面板如圖 所示，顯示了 PWM 的基本參數(shù)，可以很方便地修改波形的計(jì)數(shù)器通道、頻率、占空比等波形輸出條件。 圖 PWM 波信號(hào)發(fā)生程序 該程序運(yùn)行時(shí)的具體步驟如下： (1)先創(chuàng)建一個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出通道 ，在一個(gè)頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生脈沖。該設(shè)計(jì)的 PWM 波是基于 NI USB6211 的計(jì)數(shù)器來設(shè)計(jì)的。 圖 基本信號(hào)發(fā)生器前面板 PWM 波信號(hào)發(fā)生器 脈寬調(diào)制 (PWM)信號(hào)可以使用計(jì)數(shù)器或數(shù)字 I/O 輸出等數(shù)字信號(hào)來產(chǎn)生， 也可以利用任意波形發(fā)生器或 RF信號(hào)發(fā)生器之類的模擬信號(hào)來產(chǎn)生。 圖 基本信號(hào)發(fā)生器程序 該程序運(yùn)行時(shí)的具 體步驟如下： （ 1）先創(chuàng)建一個(gè)模擬輸出的電壓任務(wù)； （ 2）以波形緩沖區(qū)的采樣速率為基礎(chǔ)來設(shè)定采樣時(shí)鐘速率，采樣模式設(shè)置為連續(xù)采樣模式； （ 3）給輸出緩沖區(qū)編寫波形； （ 4）開始運(yùn)行任務(wù)； （ 5）不斷循環(huán)，直到用戶按下停止按鈕，每 100 毫秒查核錯(cuò)誤，看任務(wù)是否完成； （ 6）調(diào)用清除任務(wù)來清除任務(wù)，若出現(xiàn)錯(cuò)誤，則使用彈出對(duì)話框顯示錯(cuò)誤或警告。在這部分中，主要是采集參數(shù)的設(shè)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)、每緩沖的循環(huán)次數(shù)的配置，采樣最大最小值、預(yù)設(shè)頻率、幅值、波形類型的設(shè)置。具體程序如圖 所示。 圖 基本信號(hào)波形運(yùn)行 圖 PWM 波運(yùn)行 （ 4）運(yùn)行后，需要不斷循環(huán)該程序， 在兩個(gè)程序后都添加循環(huán)程序，并可以根據(jù)用戶的需求隨時(shí)按下停止按鈕。 圖 基本波形信號(hào)時(shí)鐘 平頂山學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì)說明書 圖 PWM 波信號(hào)時(shí)鐘 （ 3）基本 波形 信號(hào)發(fā)生器需要先設(shè)置模擬信號(hào)的通道數(shù)及采樣數(shù)，然后 再運(yùn)行； PWM 波則是在設(shè)置好波形參數(shù)和時(shí)鐘后 直接運(yùn)行。時(shí)鐘采樣方式均設(shè)置為連續(xù)采樣的方式。 圖 基本波形虛擬通道 圖 PWM 波虛擬通道 （ 2）設(shè)置基本波形的緩沖區(qū)和采樣時(shí)鐘：緩沖區(qū)可以對(duì)信號(hào)的頻率、幅值、采樣值、波形類型等進(jìn)行設(shè)置，采樣時(shí)鐘設(shè)置 為模擬。 程序框圖的具體設(shè)計(jì)步驟 利用 LABVIEW 開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，其中最主要的部 分是程序框圖的設(shè)創(chuàng)建通道 選擇連續(xù)采樣 寫入采樣 等待生成所有采樣 指定采樣率 、采樣數(shù) 開始 停止 并清楚任務(wù) 平頂山學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì)說明書 計(jì)，下面就是程序框圖設(shè)計(jì)的基本過程： （ 1）創(chuàng)建虛擬通道：根據(jù)輸出的波形的類型設(shè)置物理通道的性質(zhì)、波形的一些基本參數(shù)。 圖 程序框圖的主要流程 系統(tǒng)的具體應(yīng)用程序 按系統(tǒng)的總體要求，可以分為兩部分來設(shè)計(jì)，一個(gè)是基本波形的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，如正弦波，方波，三角波和鋸齒波，另一個(gè)是基于數(shù)字脈沖的 PWM 波設(shè)計(jì)。 平頂山學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì)說明書 第四章 系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和程序框圖流程 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)程序框圖和前面板，在設(shè)計(jì)這兩部分時(shí)若沒有出現(xiàn)數(shù)據(jù)類型不匹配、控件的屬性設(shè)置等問題，再跟硬件連接，看是否可以產(chǎn)生各種信號(hào)，并且能被數(shù)據(jù)采集卡采集到，并在硬件允許的范圍內(nèi)顯示比現(xiàn)有信號(hào)發(fā)生器更寬廣的信號(hào)范圍。10 V) ； （ 4）數(shù)字觸發(fā) ,2 個(gè) 32 位定時(shí)計(jì)數(shù)器； （ 5） NI USB6211 在移動(dòng)應(yīng)用或空間方面專門設(shè)計(jì)，即插即用最大程度地降低了配置和設(shè)置時(shí)間，同時(shí)直接與螺絲端子相連 ，削減了成本并簡(jiǎn)化了信號(hào)的連接； （ 6） USB 總線可以供電，使用戶不再需要攜帶多余的外部電源。該板卡的主要性能如下： （ 1） 16 路模擬輸入 , 250KS/s 單通道采樣率， 2路模擬輸出； （ 2） 8路數(shù)字輸入線 , 8 路數(shù)字輸出線； （ 3）每通道有 4個(gè)可編程輸入范圍 (177。將模擬的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出，完成信號(hào)幅值的量化。把采集到的信號(hào)瞬間值保持在 A/D 轉(zhuǎn)換的過程中不變化。通常的放大器都是增益可調(diào)的，使用者可根據(jù)需要來選擇不同的增益倍數(shù)。 (2)放大器。 數(shù)據(jù)采集卡（ DAQ 卡）的組成 (1)多路開關(guān)。例如，一個(gè) 12 位多功能 DAQ 卡，其可選的范圍從 0 到 10V，或－ 5 到＋ 5V，其可選增益有 1， 2， 5，10， 20， 50或 100。 （ 4）電壓動(dòng)態(tài)范圍 電壓范圍指 ADC 能掃描到的最高和最低電壓。例如，三位的 A/D轉(zhuǎn)換把模擬電壓范圍分成 23=8 段，每段用二進(jìn)制代碼在 000 到 111 之間表示 。但是處于成本的考慮，現(xiàn)在普遍流行的是各個(gè)數(shù)據(jù)通道公用一套放大器和 A/D 轉(zhuǎn)換器。 （ 2）采樣方法 采集卡通常都有好幾個(gè)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(gè)放大器和 A/D 轉(zhuǎn)換器，要比每個(gè)通道單獨(dú)使用各自的經(jīng)濟(jì)的多，但這僅適用于對(duì)時(shí)間不是很重要的場(chǎng)合。 數(shù)據(jù)采集卡的主要性能指標(biāo) （ 1）采樣頻率 采樣頻率的高低，決定了在一定時(shí)間內(nèi)獲取原始信號(hào)信息的多少，為了能夠較好的再現(xiàn)原始信號(hào)，不產(chǎn)生波形失真，采樣率必須要足夠高才行。 數(shù)據(jù)采集卡的選擇 數(shù)據(jù)采集板卡的性能與眾多因素相關(guān)，要根據(jù)具體情況來具體分析 [9]。 平頂山學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì)說明書 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件平臺(tái) PC 機(jī) 虛擬儀器就是用通用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力代替以往需要硬件電路才能完成的功能，所以現(xiàn)在隨著個(gè)人電腦的快速發(fā)展，個(gè)人電腦在許多科技領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用使其為測(cè)量?jī)x器的執(zhí)行搭建了一個(gè)理想的硬件和軟件平臺(tái)，通過增加一個(gè)簡(jiǎn)單 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，個(gè)人計(jì)算機(jī)可以仿真任何儀器。 （ 3） 便于實(shí)現(xiàn)“測(cè)試集成”和虛擬儀器庫(kù)的思想。同時(shí)也對(duì)于將來系統(tǒng)的維護(hù)提供了便利。設(shè)計(jì)者可把一個(gè)復(fù)雜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)分為多個(gè)子系統(tǒng)，每一個(gè)都可完成一定的功能。在設(shè)計(jì)大型自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)一步完成一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是相當(dāng)有難度的。這為程 序的調(diào)試和參數(shù)的設(shè)定帶來很大的方便。 （ 2） 設(shè)計(jì)的思路和運(yùn)行過程清晰而且直觀。在許多情況下，使用 VI 可以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)儀器，不僅在屏幕上出現(xiàn)一個(gè)惟妙惟肖的標(biāo)準(zhǔn)儀器面板，而且其功能也與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)儀器相差無幾 [7]。流程圖中包括前面板上的控件連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。 （ 2）流程圖：流程圖提供 VI 的圖形化源程序。 （ 1）前面板：前面板是圖形用戶 界面，也就是 VI的虛擬儀器面板，這一界面上有用戶輸入和顯示輸出兩類對(duì)象，具體表現(xiàn)有開關(guān)、旋鈕、圖形以及其他控制和顯示對(duì)象。像許多通用的軟件一樣， LABVIEW 提供了 Windows、 UNIX、 Linux、 Macintosh OS等多種版本 [5]。因此， LABVIEW 受到越來越多工程師和科學(xué)家的青睞。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，圖形化的界面使得編程及使用過程都更加形象化。 LABVIEW 集成了與滿足 GPIB、 VXI、 RS232 和 RS485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。除此以外還有 HP公司的 HPVEE ， HPTIG 開發(fā)平臺(tái)，美國(guó) Tektronix 公司的 TEKTest， TEKTNS平臺(tái)軟件，這些都是國(guó)際上公認(rèn)的優(yōu)秀的虛擬儀器開發(fā)軟件平臺(tái) [4]。 LABVIEW 采用圖形化編程方案，是非常實(shí)用的開發(fā)軟件。這些工作對(duì)于那些不熟悉這方面知識(shí)的工程設(shè)計(jì)人員來說，需要花費(fèi)大量時(shí)用戶界面 數(shù)據(jù)處理 硬件驅(qū)動(dòng)程序 平頂山學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì)說明書 間和精力，這樣直接影響了系統(tǒng)開發(fā)的周期和性能。 圖 虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu) 虛擬儀器的軟件開發(fā) 虛擬儀器的開發(fā)語言 虛擬儀器系統(tǒng)的開發(fā)語言有：標(biāo)準(zhǔn) C