基于LabV IEW 的信号发生器和虚拟示波器
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医疗设备信息
21 卷 11 期 1 2006. 11
基于 LabV IEW 的信号发生器和虚拟示波器
综合测试仪的设计
曾 山 1 ,2 ,陆尧胜 2 ,王思华 2 ,刘海燕 2 ,宋立国 2 ,代军弟 2 ,张茂俊 2
(1. 暨南大学组织移植免疫中心 ,广东 510532 ;2. 暨南大学电子工程系 ,广东 广州 510632)
[摘 要]L abV IEW 是一种图形化编程软件 ,使用灵活方便 ,在该环境中 ,用户能够根据实际需要构造各种虚拟仪器。本文介
绍一种在 L abV IEW 环境中设计的信号发生器和虚拟示波器综合测试仪的方法 ,利用该仪器可以方便记录数据、数据回放。
[关键词]虚拟仪器 ;L abV IEW ;信号发生器 ;虚拟示波器 ;数据回放
[中图分类号] TP391. 9 ; T H772 + . 2 [文献标志码]A [文章编号]1007 - 7510(2006) 11 - 0010 - 02
The design of an integrated test instrument of signal generator and virtual oscillogra ph based on
LabVIEW
ZEN G Shan 1 ,2 , L U Yao - sheng2 , WAN G Si - hua 2 , L IU Hai - yan 2 ,SON G Li - guo 2 , DA I J un - di 2 , ZHAN G Mao - jun 2
(1. Instit ute of Tissue Transplantation and Immunolo gy of J inan U niversit y , Guangzhou Guangdong 510632 , China ;
2. Depart ment of Elect ronic Engineering of J inan U niversit y , Guangzhou Guangdong 510632 , China)
Abstract : L abV IEW is a kind of grap hization software and easy to use . Operator can formate kinds of virt ual inst ru2
ment to meet t he p ractical require in L abV IEW . This article int roduces one met hod of desi gning signal generator and
virt ual oscillograp h in t he L abV IEW envirment . U ntilizing t his inst rument , we can record data and ret urn data play2
back.
Key words : virt ual inst rumentation ;L abV IEW ;signal generator ;virt ual oscillo grap h ;data playback
1 引言
虚拟仪器 (Virt ual Inst rumentation) 是基于个人电脑的
测控设备或系统 , 它通常由计算机、测控电路模块和专门应用
软件组成 ,通过人机交互来完成对信号的采集、分析、处理和显
示。虚拟仪器具有性能高、功能强、操作方便、自动化程度高、开
发周期短 , 以及易于实现软硬件的系统集成和构建多用途的测
控系统等优点。而 L abV IEW 是一种图形化的编程语言和开
发环境 , 是由美国国家仪器公司研制的虚拟仪器图形编程语
言 ,它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受 ,被公认为
是标准的数据采集和仪器控制软件 。本文就是在 L abV IEW
环境下设计了一台虚拟仪器 ,用来进行数据记录、频谱分析、数
据波形有效回放 ,并在窗口显示器上显示。
2 信号发生器和虚拟示波器综合测试仪的实现
2. 1 数据采集
数据采集(DAQ) 是通过 DAQ 卡采集数据和输出数据。通
常一块 DAQ 卡能实现多种功能 , 其中包括模数转换 (A/ D) 、
数模转换 (D/ A) 、数字输入输出 (D I/ O) 和计算器/ 定时器功
能。
2. 2 系统软件设计方法
系统设计软件是基于 N I 公司的 L abV IEW 软件包设计
的 ,L abV IEW 开发环境分为前面板和方框图程序两部分。前
者是实际仪器的虚拟面板 , 后者是程序的图形化源代码。本文
设计的虚拟仪器具有对电压信号进行采集 , 对采集到的电压信
号能够在面板上显示 , 电压的最大值、最小值、有效值、交直流
电压、幅度和频率结果显示 ,且可对信号进行频谱分析 ,测量到
的数据可存储为 . t xt 文本文件 , 可对保存数据进行数据波形
回放 ,并在窗口显示器上显示。
2. 2. 1 前面板的设计
为保证数据采集的准确 ,要对软、硬件进行合理的设置 ,即
设置数据采集卡输入量程和信号的接法。运行自动检测硬件的
软件程序 —Measurement &Automation , 该程序可以检测到
与系统相连的设备 ,并可对设备进行设置 ,在前面板中 ,可以设
置数据采集卡的采样点数、采样率、扫描速率、模拟通道、设备
收稿日期 :2006 - 03 - 21 修回日期 :2006 - 04 - 21
研究论著
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号、采集模式、电压范围、信号类型等 ,程序中提供了关闭采集、
回放和分析按钮的功能 , 便于采集信号的同时对采集的信号进
行观察、频谱分析和数据波形回放(图 1) 。
2. 2. 2 方框图程序设计
2. 2. 2. 1 虚拟示波器信号采集和实时显示 首先通过模拟输
入 V I : 对 DAQ mx Create Virt ual Channel. vi 和 DAQ mx
Timing. vi 进行设定 A/ D 卡的电压的最大最小值、物理通道、
采样模式、采样速率 、通道的采样数 。下一步是用 DAQ mx
Read. vi 读取 A/ D 卡的采样数据 , 利用相关函数对有效值进
行计算 , 若最大值、最小值在误差范围内相等 , 则为直流 ; 若最
大值、最小值不相等 ,再判断最大值最小值之和是否为零 ,若为
零 , 取最大值最小值的差的平均值 , 然后再除以 , 即为有效值 ;
若不为零 , 则在前面计算值的基础上再加上最大值最小值之和
的平均值 ,即得真正的有效值 ,且数据值显示在前面板中 ,同时
测得交直流电压、幅度和频率结果显示 , 可对信号进行频谱分
析。数据存储在指定路径中 ,测量到的数据可存储为 . t xt 文本
文件 ,以供直接观察数据或其他软件处理数据(图 2) 。
2. 2. 2. 2 信号发生器的生成和显示 通过模拟输出 V I : 对
DAQ mx Create Virt ual Channel. vi 和 Waveform Buffer
Generation . vi 设定电压的最大最小值、物理通道、信号类型、
幅度、频率等 ; 下一步是用 DAQ mx Write. vi 读取采样数据 ,
其中数据波形显示在前面板的信号发生器中 , 并可调节幅度、
频率(图 3) 。
2. 2. 2. 3 数据波形回放显示 程序通过 Read From Sp read2
sheet File. vi 的设定 , 按下回放开关按钮时 , 读取存储的文本
文件数据 , 并还原采样的电压信号波形 , 显示在前面板的数据
波形回放显示器中(图 4) 。
3 结束语
虚拟仪器技术是当今计算机技术和新仪器技术相结合的
产物 , 是现代测试技术与系统的发展趋势 , 本文是在 L ab2
V IEW 环境下设计的虚拟仪器 , 利用本文设计的虚拟仪器可
以方便、快捷实现对电压信号的采集、分析、数据存储与回放 ,
取得了较好的效果。 随着虚拟仪器技术的发展 , 加上信号
处理方法越来越成熟 , 其在日常方面应用将会越来越受到重
视。
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图 3 信号发生器的生成和显示的方框图程序
图 1 信号发生器和虚拟示波器综合测试仪前面板图
图 2 虚拟示波器信号采集和实时显示的方框图程序
图 4 数据波形回放显示的方框图
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