基于labview的虛擬數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2025-06-24 15:46本頁(yè)面
【正文】 時(shí),利用其模塊化和遞歸方式,用戶可以在很短的時(shí)間內(nèi)構(gòu)建、設(shè)計(jì)和更改自己的虛擬儀器系統(tǒng)[4,5]。傳統(tǒng)文本編程語(yǔ)言根據(jù)語(yǔ)句和指令的先后順序決定程序執(zhí)行順序，而 LabVIEW 則采用數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流向決定了VI及函數(shù)的執(zhí)行順序。LabVIEW也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、以動(dòng)畫(huà)方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序（子VI）的結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試及觀察數(shù)據(jù)流。與C和 BASIC 一樣，LabVIEW也是通用的編程系統(tǒng)，有一個(gè)完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫(kù)。NI公司生產(chǎn)基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的軟硬件產(chǎn)品，其產(chǎn)品幫助從事研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、測(cè)量工作，以及在諸如汽車(chē)、半導(dǎo)體、電子、化學(xué)、電信、制藥等行業(yè)工作的工程師和科學(xué)家進(jìn)行測(cè)量、過(guò)程控制及數(shù)據(jù)分析和存儲(chǔ)。但是虛擬儀器也并非十全十美，在與其他設(shè)備連接時(shí)容易受到客觀環(huán)境和條件的限制，另外由于需要進(jìn)行大量的軟件計(jì)算，可能造成較大的時(shí)延，此種情況下需要用傳統(tǒng)的硬件儀器來(lái)代替。但無(wú)論采用哪種類(lèi)型的虛擬儀器系統(tǒng)，都是通過(guò)應(yīng)用軟件將硬件設(shè)備搭載到計(jì)算機(jī)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)全數(shù)字化的采集、測(cè)試和分析。PXI的高度可擴(kuò)展性。然而，組建VXI總線要求有機(jī)箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造價(jià)比較高。經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，VXI系統(tǒng)的組建和使用越來(lái)越方便，尤其是組建大、中規(guī)模自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)以及對(duì)速度、精度要求高的場(chǎng)合。VXI總線方式虛擬儀器VXI總線是一種高速計(jì)算機(jī)總線VME總線在VI領(lǐng)域的擴(kuò)展，它具有穩(wěn)定的電源，強(qiáng)有力的冷卻能力和嚴(yán)格的RFI/EMI屏蔽。GPIB技術(shù)可用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的操作和控制，替代傳統(tǒng)的人工操作方式，可以很多方便地把多臺(tái)儀器組合起來(lái)，形成自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。它的出現(xiàn)使電子測(cè)量獨(dú)立的單臺(tái)手工操作向大規(guī)模自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展，典型的GPIB系統(tǒng)由一臺(tái)PC機(jī)、一塊GPIB接口卡和若干臺(tái)GPIB形式的儀器通過(guò)GPIB電纜連接而成。由于其價(jià)格低廉、用途廣泛，特別適合于研發(fā)部門(mén)和各種教學(xué)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。儀器軟件裝在計(jì)算機(jī)上，通?？梢酝瓿筛鞣N測(cè)量測(cè)試儀器的功能，可以組成數(shù)字存儲(chǔ)示波器、頻譜分析儀、邏緝分析儀、任意波形發(fā)生器、頻率計(jì)、數(shù)字萬(wàn)用表、功率計(jì)、程控穩(wěn)壓電源、數(shù)據(jù)記錄儀、數(shù)據(jù)采集器。另外，ISA總線的虛擬儀器已經(jīng)淘汰，PCI總線的虛擬儀器價(jià)格比較昂貴。Labview/cvi是基于文本編程的程序員提供高效的編程工具，通過(guò)三種編程語(yǔ)言Visual C++,Visual Basic,Labviews/cvi構(gòu)成測(cè)試系統(tǒng)，它充分利用計(jì)算機(jī)的總線、機(jī)箱、電源及軟件的便利。三、虛擬儀器的結(jié)構(gòu)和分類(lèi)虛擬儀器可以概括為：采集硬件+顯示面板+算法軟件傳感器調(diào)理器采集器I/O口I/O驅(qū)動(dòng)面板算 法虛擬儀器硬件軟件虛擬儀器本質(zhì)上是一個(gè)開(kāi)放型的結(jié)構(gòu)，由通用計(jì)算機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器或其他CPU來(lái)提供信號(hào)處理、存儲(chǔ)和顯示功能，由數(shù)據(jù)采集板卡、CPB或VXI總線接口板進(jìn)行信號(hào)的獲取與控制，實(shí)現(xiàn)儀器的功能。據(jù)“國(guó)際自動(dòng)化儀表”雜志1999年預(yù)測(cè)：到21世紀(jì)前十年，全世界將有50%的儀器儀表為虛擬儀器，其生產(chǎn)廠家將超過(guò)千家，產(chǎn)品將達(dá)到數(shù)千種。目前有些研究已取得可喜成績(jī)，如863項(xiàng)目“虛擬儀器關(guān)鍵技術(shù)的研究及其產(chǎn)業(yè)化”，所研制的“一體化虛擬儀器”就是一種不同于歐美虛擬儀器的技術(shù)。美國(guó)是虛擬儀器的誕生地，目前也是全球最大的虛擬儀器制造國(guó)[2]。但最早和最具影響力的還是NI 公司的圖形化開(kāi)發(fā)平臺(tái)LabVIEW。后來(lái)世界上又陸續(xù)百家公司如Tektronix公司、Racal公司也相繼推出了各自的產(chǎn)品。二、虛擬儀器的發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外：自20世紀(jì)80年代以來(lái)，NI公司研制和推出了多種總線系統(tǒng)的虛擬儀器，其代表產(chǎn)品是LabVIEW圖形編程系統(tǒng)。自美國(guó)國(guó)家儀器公司在1986年提出虛擬儀器的概念之后，虛擬儀器技術(shù)便一直成為發(fā)達(dá)國(guó)家自動(dòng)測(cè)控領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和應(yīng)用前沿。因此利用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)資源，配以獨(dú)特設(shè)計(jì)的儀器硬件和專用軟件，可以實(shí)現(xiàn)普通儀器的全部功能以及一些在普通儀器上無(wú)法實(shí)現(xiàn)的特殊功能[1]。虛擬儀器(VI)是基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字化測(cè)量測(cè)試儀器，用計(jì)算機(jī)屏幕形象、方便地模擬各種儀器的調(diào)控面板，以各種需要的形式表達(dá)輸出檢測(cè)結(jié)果；用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)大部分信號(hào)的分析和處理，完成各種調(diào)控和測(cè)試功能。而現(xiàn)在正在進(jìn)行著第三次儀器革命即虛擬儀器時(shí)代，這和通用計(jì)算機(jī)硬軟件技術(shù)的進(jìn)步密不可分的。第二章 虛擬儀器概述從儀器的發(fā)展史可以看出，儀器領(lǐng)域已經(jīng)經(jīng)歷了兩次技術(shù)革命。然后根據(jù)各個(gè)數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)原理用LabVIEW分別進(jìn)行模塊編程，完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，用戶只需在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)總面板上點(diǎn)擊相應(yīng)的功能模塊，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，然后進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的操作。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)就是在LabVIEW虛擬儀器的設(shè)計(jì)環(huán)境下完成數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)是理工科專業(yè)教學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容，是培養(yǎng)學(xué)生電子技術(shù)應(yīng)用和工程設(shè)計(jì)能力不可缺少的教學(xué)環(huán)節(jié)，所以實(shí)驗(yàn)室水平要不斷改進(jìn)和提高，以適應(yīng)學(xué)科的發(fā)展。再加上傳統(tǒng)儀器功能固定且單一，儀器使用多年后，精度和靈敏度會(huì)有所下降，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中常常會(huì)因?yàn)閮x器的原因而使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生很多誤差然后浪費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行檢查。如今高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)設(shè)備數(shù)量有限，特別是一些貴重的儀器，要做到學(xué)生與設(shè)備一對(duì)一配套是不現(xiàn)實(shí)的。s society, the number of students increased exponentially, The traditional experimental apparatus has been unable to meet the need of experiment, Students do not meet the actual experiment training, Especially for students of science and Engineering, No experimental training, Abstract theory is hard to low cost and high performance puter resources use, Digital instrument platform gradually replaced the traditional electronic instrument has bee a trend. If th
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