【正文】 A/D轉(zhuǎn)換器的性能直接影響著模擬輸入的質(zhì)量。 模擬輸出通常是 為 系統(tǒng) 提供輸出或控制信號(hào)。數(shù)模（ D/A） 轉(zhuǎn)換器的建立時(shí)間、轉(zhuǎn)換率、分辨率等因素都會(huì)影響模擬輸出信號(hào)。建立時(shí)間和轉(zhuǎn)換率決定了輸出信號(hào)幅值改變的快慢。 數(shù)字 I/O 通常用來(lái)控制過(guò)程、產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)、與外設(shè)通信等。它的基本參數(shù)包括：數(shù)字接口路數(shù)、收 /發(fā)數(shù)據(jù)的速率、驅(qū)動(dòng)能力等。數(shù)字接口路數(shù)要同控制對(duì)象配合，而且需要的電流要小于采集卡所能提供的驅(qū)動(dòng)電流。 本設(shè)計(jì)中用到的數(shù)據(jù)采集卡 型號(hào)為 USB6008， 如圖 51 所示， 具有 12 位分辨率、 8 路模擬輸入通道 、 2 路模擬輸出通道 、 12 路 數(shù)字 I/O 通道 、 1個(gè) 帶全速USB 接口的 32 位 計(jì)數(shù)器 ，其采樣率為 10kS/s。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 23 頁(yè) 共 37 頁(yè) 圖 51 USB6008/6009數(shù)據(jù)采集卡 數(shù)據(jù)采集功能 模塊 的實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 一些 常用的 數(shù)據(jù)操作節(jié)點(diǎn) 位于“函數(shù)” →“測(cè)量 I/O” →DAQmxData Acquisition 子選板中。 數(shù)據(jù)采集主要用到了 DAQmx 創(chuàng)建虛擬通道、定時(shí)、開(kāi)始任務(wù)、讀取 任務(wù) 、清除任務(wù)、簡(jiǎn)易錯(cuò)誤處理 等節(jié)點(diǎn) 。在創(chuàng)建虛擬通道 節(jié)點(diǎn) 時(shí) 選擇“模擬輸入” →“電壓” ，如圖 52 所示。 定時(shí) 節(jié)點(diǎn) 的采樣時(shí)鐘的采樣模式選擇有限采樣，采樣點(diǎn)數(shù)可以根據(jù)需求自我設(shè)定。讀取任務(wù) 節(jié)點(diǎn)的采樣模式選擇為“模擬”→“單 通道”→“多采樣”→“波形”，如圖 53 所示。在進(jìn)行相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的設(shè)置后，把 數(shù)據(jù)采集模塊 連接成 如圖 54 所示 。 圖 52創(chuàng)建虛擬通道節(jié)點(diǎn)的設(shè)置 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 24 頁(yè) 共 37 頁(yè) 圖 53讀取任務(wù)節(jié)點(diǎn)的設(shè)置 圖 54 數(shù)據(jù)采集 模塊 程序框圖 的設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù) 存儲(chǔ) 模塊的實(shí)現(xiàn) 在設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)的存取與讀取，用到了 寫入 /讀取電子表格文件節(jié)點(diǎn)，位于函數(shù)選板上的“編程” → “文件 I/O”函數(shù)自選板。 “ 寫入電子表格文件 ” 節(jié)點(diǎn)可以直接寫入多種類型的一維 /二維數(shù)組 數(shù)據(jù)而不需要事先經(jīng)行類型轉(zhuǎn)換，從這個(gè)意義上講，“寫入電子表格 文件 “節(jié)點(diǎn)集成“寫入文本 文件 ” 節(jié)點(diǎn)和“數(shù)組至電子表格字符串轉(zhuǎn)換”節(jié)點(diǎn)的功能。如圖 55 所示，程序 利用獲取時(shí)間 /時(shí)間字符串 節(jié)點(diǎn) ， 實(shí)現(xiàn)功能是將數(shù)據(jù) 寫 入 以年、月、日命名的文件夾，其文件名是年、月、日、時(shí)間、名字后綴 .xls。 圖 55寫入電子表格程序框圖的設(shè)計(jì) 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 25 頁(yè) 共 37 頁(yè) 介紹完數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的設(shè)計(jì)，把這兩個(gè)模塊結(jié)合起來(lái)構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 的前面板和程序框圖見(jiàn)圖 56和 57所示，采集的是函數(shù)發(fā)生器的信號(hào)信息，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡把函數(shù)發(fā)生器與電腦連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集 功能 。 圖 56數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng) 前面板的 設(shè)計(jì) 圖 57數(shù) 據(jù)采集 系統(tǒng) 程序框圖的設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù) 的讀取與 分析 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)讀取主要通過(guò)文件路徑指向所要讀取的文件，再通過(guò)“讀取電子表格文江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 26 頁(yè) 共 37 頁(yè) 件”節(jié)點(diǎn) 讀取數(shù)據(jù)表格。讀取到數(shù)據(jù)后，顯示在波形圖中 并 分析 處理 信號(hào)的參數(shù)。此程序主要計(jì)算出信號(hào)的均方根、峰峰值、信號(hào)頻率、周期以及方波的占空比 ，如圖 58 和 59所示是其前面板和程序框圖。 前面板上有均方根、峰峰值、信號(hào)頻率、周期等的顯示控件，對(duì)應(yīng)的程序框圖中用到了幅值和電平測(cè)量、信號(hào)時(shí)間與瞬態(tài)特性測(cè)量節(jié)點(diǎn)。 圖 58 數(shù)據(jù)讀取與分析系統(tǒng) 前面板的設(shè)計(jì) 圖 59 數(shù)據(jù)讀取 與 分析 系統(tǒng) 程序框圖的設(shè)計(jì) 函數(shù) 信號(hào) 發(fā)生器 完成了數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之后，要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試。制作一個(gè)簡(jiǎn)單的函數(shù) 信號(hào) 發(fā)生 器 進(jìn)行 調(diào)試 。接下來(lái)介紹 函數(shù) 信號(hào) 發(fā)生器的設(shè)計(jì)。 函數(shù) 信號(hào) 發(fā)生器一般 是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、方波、以及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 27 頁(yè) 共 37 頁(yè) 信號(hào) 發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成電路。本設(shè)計(jì)采用由集成運(yùn)放和 RC 元器件組成方波 三角波函數(shù) 信號(hào) 發(fā)生器 [13]。 電路原理 函數(shù) 信號(hào) 發(fā)生器 電路連接如圖 510 所示，運(yùn)算放大器 U1 與電阻 1R 、 2R 及3R 、 1RP 組成電壓比較器。運(yùn)放 U2 與 4R 、 2RP 、 C1 及 5R 組成反相積分器，其輸入信號(hào)為方波，進(jìn)行 RC積分得到三角波。 三角波的幅度 moU2 為 ? ?ccmo URPR RU 1322 ?? （ 51) 方波 — 三角波的頻率 f 為 224213 )(4 CRPRR RPRf ??? （ 52） 圖 510 函數(shù)發(fā)生器電路連接圖 函數(shù) 信號(hào) 發(fā)生器的設(shè)計(jì) 采用圖 510 所示電路，其中運(yùn)算放大器 U1 和 U2 用一只雙運(yùn)放 358，電源電壓取正負(fù) 12V。比較器 U1 和積分器 U2 元件參數(shù)設(shè)計(jì)，由式（ 51）得 ： ccmoUURPR R 2132 ?? (53) 取 2R =10K，即可得 13 RPR ? 值；取 3R =20K， 1RP 值為 47K 電位器。取平衡電阻 ： 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 28 頁(yè) 共 37 頁(yè) ? ?1321 // RPRRR ?? (54) 由式（ 52） 得： fCR RPRRPR 121324 4 ??? (55) 取 C1=1uf,則可計(jì)算得 24 RPR ? 的取值范圍，取 4R =, 2RP 值為 100K 電位器。取平衡電阻 5R =10K。 數(shù)據(jù)采集分析調(diào)試 當(dāng) 數(shù)據(jù)采集分析模塊和函數(shù) 信號(hào) 發(fā)生器完成之后，接下來(lái)的工作就是調(diào)試工作。首先，是硬件電路的檢查，利用萬(wàn)用表檢查點(diǎn)點(diǎn)之間是否有虛焊漏焊的情況，檢查通過(guò)后，上電測(cè)試，其輸出端接到示波器的輸入端口，產(chǎn)生波形如圖 511所示， 分別顯示方波和三角波， CH1是三角波，其偏轉(zhuǎn)因子是 1V，峰峰值為 左右。 CH2 是方波 ，其偏轉(zhuǎn)因子是 5V，峰峰值為 22V 左右。 周期是 。 之后， 把函數(shù) 信號(hào) 發(fā) 生器通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡與電腦相連，把 信號(hào) 發(fā)生器的信號(hào)讀到軟件程序中，顯示在波形圖上，如圖 512 和 513 所示。 其方波、三角波的峰峰值、周期、頻率與示波器顯示基本相等。調(diào)試基本完成，達(dá)到預(yù)期效果。 圖 511 函數(shù) 信號(hào) 發(fā)生器產(chǎn)生波形 在示波器上的顯示 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 29 頁(yè) 共 37 頁(yè) 圖 512 方波采集分析圖 513 三角波采集分析圖 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 30 頁(yè) 共 37 頁(yè) 結(jié)束語(yǔ) 此 次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是基于 Labview 的電子測(cè)量虛擬儀器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。它包括對(duì) Labview 軟件的學(xué) 習(xí) ，對(duì)專業(yè)課特別是信號(hào)系統(tǒng)與低頻電路的回顧。這次設(shè)計(jì)讓我最深的感受到專業(yè)知識(shí) 與理論相結(jié)合的重要性 。 在實(shí)踐中，遇到了挺多問(wèn)題，因?yàn)槔碚撏蛯?shí)踐不統(tǒng)一，所以，我們一方 面要結(jié)合理論，但更重要的是通過(guò)思考觀察，分析到獨(dú)立的每一個(gè)點(diǎn)、面，這樣才能發(fā)現(xiàn)遺漏的地方，才能把所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)的結(jié)合起來(lái)。 在虛擬信號(hào)發(fā)生器中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)正弦波、三角波、方波、鋸齒波的顯示及參數(shù)調(diào)制，并完成了兩個(gè)函數(shù)發(fā)生器模板的結(jié)合，使得虛擬信號(hào)發(fā)生器可以同時(shí)顯示兩種波形。在調(diào)幅解調(diào)器 中實(shí)現(xiàn)了波形的調(diào)幅，之后經(jīng)過(guò)乘法器和低通濾波，成功還原了波形 。 數(shù)據(jù)采集和分析中，在函數(shù) 信號(hào) 發(fā)生器成功完成的前提下，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡，成功的采集了硬件產(chǎn)生的信號(hào)，并成功 的進(jìn)行了 存取、讀取與分析。 當(dāng)然，系統(tǒng)中也有遺憾之處。 在數(shù)據(jù)采集 與分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中 ， 因?yàn)楹瘮?shù) 信號(hào) 發(fā)生器是可以同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)或三個(gè)波形 ，如 何 使用數(shù)據(jù)采集卡同時(shí)采集兩個(gè)信號(hào)，在波形圖上同時(shí)顯示，并存儲(chǔ) ，是一個(gè)問(wèn)題。 初步 的 解決方案是，首先利用數(shù)據(jù)采集卡的兩個(gè)通道進(jìn)行采集，然后利用創(chuàng)建數(shù)組 ，之后連到波形圖同時(shí)顯示。存儲(chǔ)問(wèn)題方面 ，還是以獲取日期時(shí)間的方法，把數(shù)據(jù)存入同一文件夾，命名不同。讀取分析數(shù)據(jù)的時(shí)候，可以利用兩個(gè)路徑讀取 數(shù)據(jù)，方案與采集數(shù)據(jù)基本相似。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 31 頁(yè) 共 37 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1]陳小林 .基于 LabVIEW 的虛擬儀器的設(shè)計(jì) [J].溫州師范學(xué)院學(xué)報(bào)， 2021， 25（ 2）： 7376. [2]楊樂(lè)平，李海濤，楊磊 .Labview 程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [M].北京：清華大學(xué)出版社，2021. [3]陡 起涌 ，李 向 華，張 忠 海．基 于計(jì)算機(jī)的虛擬儀器測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì) [J].儀器儀表學(xué)報(bào) ， 2021， 24（ 8）： 546548. [4]鄒翔，孫肖子 .基于圖形化編程語(yǔ)言 LabVIEW虛擬儀器的方法 [J].現(xiàn)代電子技術(shù)， 2021（ 1） ： 3638. [5]阮奇貞 .我和 Labview[M].北京：北京航空航天大學(xué)出社 ,2021. [6] DU Oscilloscope Measurement Calibrating and Discussion about Some Problems in Practice[J].Mesurement Technology, 2021（ 6） :1316. [7] 遲軍 .應(yīng)用于機(jī)械振動(dòng)測(cè)試的部分虛擬儀器技術(shù) [J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2021（ 1）： 1214 [8]張肅文，高頻電子線路 [M].北京：高等教育出版社， 2021 [9]侯躍謙，李慧，石玉強(qiáng) .虛擬儀器在檢測(cè)技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用 [J].長(zhǎng)春大學(xué)學(xué)報(bào)，2021（ 4）： 2931. [10]赫建勛 .基于 網(wǎng)絡(luò)的高頻虛擬實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā) [D].大慶：大慶石油學(xué)院，2021. [11]謝三毛 .基于 Labview 虛擬數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì) [J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)， 2021（ 1）： 8385 [12]龍華偉，顧永剛 . 與 DAQ 數(shù)據(jù)采集 [M].北京：清華大學(xué)出版社 . [13]楊拴科 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京：高等教育出版社， 2021. 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 32 頁(yè) 共 37 頁(yè) 致謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我的課題設(shè)計(jì)任務(wù)是 基于 LabVIEW 的電子測(cè)量系統(tǒng) 設(shè)計(jì)， 其主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì) 信號(hào) 的發(fā)生 ， 信號(hào)調(diào)幅解調(diào)，數(shù)據(jù)的采集分析 。 利用Labv