基于labview的虛擬數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-11-01 12:03本頁面
【正文】 明我國(guó)在虛擬儀器方面走出一條自主創(chuàng)新的路子。市場(chǎng)占有率將達(dá)到電測(cè)儀器儀表的 50%以上。根據(jù)它采用總線方式的不同 [3]，可分為以下幾種類型： 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 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 PC 總線 —— 插卡型虛 擬儀器 這種方式借助于插入計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡與專用的軟件如 LabVIEW 相結(jié)合，它可以通過各種控件自已組建各種儀器。但是受 PC 機(jī)機(jī)箱和總線限制，且有電源功率不足，機(jī)箱內(nèi)部的噪聲電平較高，插槽數(shù)目也不多，插槽尺寸比較小，機(jī)箱內(nèi)無屏蔽等缺點(diǎn)。 并行口式虛擬儀器 最新發(fā)展的一系列可連接到計(jì)算機(jī)并行口的測(cè)試裝置，它們把儀器硬件集成在一個(gè)采集盒內(nèi)。美國(guó) LINK公司的 DSO2XXX 系列虛擬儀器 ,它們的最大好處是可以與筆記本計(jì)算機(jī)相連，方便野外作業(yè)，又可與臺(tái)式 PC機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)臺(tái)式和便攜式兩用，非常方便。 GBIB 總線方式的虛擬儀器 GPIB 技術(shù)是 IEEE488 標(biāo)準(zhǔn)的虛擬儀器早期的發(fā)展階段。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，一塊 GPIB 接口可帶多達(dá) 14 臺(tái)儀器，電纜長(zhǎng)度可達(dá) 40 米。 GPIB 測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令簡(jiǎn)單，主要應(yīng)用于臺(tái)式 儀器，適合于精確度要求高的，但不要求對(duì)計(jì)算機(jī)高速傳輸狀況時(shí)應(yīng)用。由于它的標(biāo)準(zhǔn)開放、結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)、定時(shí)和同步精確、模塊可重復(fù)利用、眾多儀器廠家支持的優(yōu)點(diǎn)，很快得到廣泛的應(yīng)用。有其他儀器無法比擬的優(yōu)勢(shì)。 PXI 總線方式虛擬儀器 PXI 總線方式是 PCI 總線內(nèi)核技術(shù)增加了成熟的技術(shù)規(guī)范和要求形成的，增加了多板同步觸發(fā)總線的技術(shù)規(guī)范和要求形成的，增加了多板發(fā)總線，以使用于相鄰模塊的高速通訊的局總線。 PXI具有 8 個(gè)擴(kuò)展槽，而臺(tái)式 PCI 系統(tǒng)只有 3~4 個(gè)擴(kuò)展槽，通過使用 PCI— PCI 橋接器，可擴(kuò)展到 256 個(gè)擴(kuò)展槽，臺(tái)式 PC 的性能價(jià)格比和 PCI 總線面向儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來，將形成未來的虛擬儀器平臺(tái)。而開發(fā)虛擬儀器離不開合適的軟件工具，目前的虛擬儀器軟件開發(fā)工具有兩類：文本式編程語言，如Visual C++， VisualBasic， LabWindows/CVI 等；圖形化的編程語言，如 LabVIEW，HPVEE 等，這些軟件開發(fā)工具為用戶設(shè)計(jì)虛擬儀器應(yīng)用軟件提供了最大限度的方便與良好的開發(fā)環(huán)境。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第三章 LabVIEW 在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用 一、 LabVIEW簡(jiǎn)介 LabVIEW 是 Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench（實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境）的簡(jiǎn)稱，是由美國(guó)國(guó)家儀器公司（ National Instruments，NI）創(chuàng)立的一個(gè)功能強(qiáng)大而靈活的圖形開發(fā)環(huán)境。在試驗(yàn)測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化和數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域起著重要作用。 LabVIEW 的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、 文件輸入 /輸出 、數(shù)據(jù)分析、 數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 、 GPIB/VXI/PXI/基于計(jì)算機(jī)的儀器、 RS232/485協(xié)議、模擬 /數(shù)字 /計(jì)數(shù)器Ｉ /Ｏ、信號(hào)調(diào)理、圖像獲取和機(jī)器視覺、運(yùn)動(dòng)控制、 PLC/數(shù)據(jù)日志等 等。 LabVIEW 是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言 ——通常稱為 G編程語言 。 與傳統(tǒng)的編程方式相比 ,使用 LabVIEW設(shè)計(jì)虛擬儀器 ,可以提高效率 4～ 10 倍。 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（ control）和顯示對(duì)象（ indicator）。這就是圖形化源代碼，又稱 G代碼。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 LabVIEW 系統(tǒng)由 LabVIEW 應(yīng)用執(zhí)行文件和許多相關(guān)的文件及子目錄組成。 目錄：該目錄包含 VI庫，如數(shù)據(jù)采集、儀器控制和分析 VI。不要改變 目錄名稱，因?yàn)?LabVIEW 啟動(dòng)時(shí)要查找該目錄。 examples 目錄：該目錄包含許多 VI 示例，這些例子示范了 LabVIEW的功能。 目錄：如果希望用戶儀器驅(qū)動(dòng)程序庫出 現(xiàn)在 LabVIEW 的函數(shù)選項(xiàng)板上，應(yīng)將其放置在該目錄下。 圖 LabVIEW 的發(fā)展歷程 二、 LabVIEW編程簡(jiǎn)介 LabVIEW 編程一般要經(jīng)過以下幾個(gè)步驟。 前面板設(shè)計(jì)：在 LabVIEW 的前面板編輯窗口內(nèi)，利用工具模板和控件模大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 板進(jìn)行 VI 前面板的設(shè)計(jì)。 圖 LabVIEW框圖 程序調(diào)試：?jiǎn)螕羟懊姘寰庉嫶翱诨蚍娇驁D編輯窗口工具條中的運(yùn)行按鈕，執(zhí)行 VI 程序；同時(shí)可利用 LabVIEW 工具模板中的斷點(diǎn)工具和探針工具調(diào)試縮編程序。其不同圖標(biāo)相當(dāng)于具有不同功能的 “ 子程序 ” ，圖標(biāo)間的連線指定了數(shù)據(jù)的流向，相當(dāng)于代碼語言的 “ 賦值 ” 語句。 圖 LabVIEW布爾運(yùn)算 不難看出，利用這些圖標(biāo)編制的邏輯運(yùn)算程序（ LabVIEW 后面板），也就是一個(gè)規(guī)范的數(shù)字邏輯電路的邏輯圖。 圖 LabVIEW布爾選項(xiàng)板 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 由于虛擬儀器 LabVIEW 中提供的布爾運(yùn)算 VI 比較完備，再加上系統(tǒng)本身圖形化的語言風(fēng)格，完全可以做到將 “ 程序 —— 邏輯圖 —— 實(shí)驗(yàn)過程 —— 輸入輸出 ”等過程的結(jié)合，使過程簡(jiǎn)單明晰，可以完成數(shù)字邏輯電路中幾乎所有的實(shí)驗(yàn)及演示，如： 半加器 、 全加器 、 比較器、計(jì)數(shù)器、與非門、 D觸發(fā)器、 JK 觸發(fā)器、譯碼器 等等 。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 第四章 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 一、 組合邏輯電路實(shí)驗(yàn) 全加器 兩個(gè)同位的加數(shù)和來自低 位的進(jìn)位三者相加，這種加法運(yùn)算就是所謂的全加，而實(shí)現(xiàn)全加運(yùn)算的電路就叫做全加器。 最簡(jiǎn)單的全減器是采用本位結(jié)果和借位來顯示，二進(jìn)制中是借一當(dāng)二，所以可以使用兩個(gè)輸出變量的高低電平變化來實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算。 A B Ci S Co 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 表 全減器 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 根據(jù)其邏輯關(guān)系用 LabVIEW 編寫程序框圖，如圖 所示 ： 圖 全減器程序框圖 前面板運(yùn)行結(jié)果如下圖 所示： 圖 全減器運(yùn)行結(jié)果 譯碼器 譯碼器是將輸入二進(jìn)制代碼的狀態(tài)翻譯成輸出信號(hào)，以表示其原來含義的電路。譯碼器種類很多，但他們的工作原理和分析設(shè)計(jì)方法大同小異。 表 譯碼器 根據(jù)其邏輯關(guān)系用 LabVIEW 編寫程序框圖，如圖
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