使用NILabVIEW和NIMultisim實現(xiàn)數(shù)字電路和模擬電路的聯(lián)合仿真

1、使用 Nl LabVIEW和 NI Multisim 實現(xiàn)數(shù)字電路和模擬電路的聯(lián)合仿真概覽以下文檔介紹了如何在 Nl LabVIEW和Multisim 軟件之間實現(xiàn)模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的 聯(lián)合仿真。學(xué)習(xí)如何使用LabVIEW來改變Multisim 軟件中的一個串聯(lián)RLC電路 中直流電源的電壓輸出值，然后將仿真后的電路輸出電壓回傳給LabVIEW并在LabVIEW顯示圖形中進(jìn)行顯示。目錄1. 簡介2. 軟件需求3. 在Multisim 中創(chuàng)建一個模擬電路4. 在LabVIEW中創(chuàng)建一個數(shù)字控制器5. 在LabVIEW和 Multisim 之間實現(xiàn)聯(lián)合仿真6. 結(jié)論7. 相關(guān)鏈接簡介在設(shè)計和分析一些完整

2、系統(tǒng)（例如電力和機(jī)械行業(yè)的一些工程應(yīng)用）的時候，您需 要有效地在模擬部分和數(shù)字部分之間進(jìn)行設(shè)計。傳統(tǒng)的平臺不能準(zhǔn)確地將模擬和 數(shù)字部分進(jìn)行綜合仿真，所以設(shè)計錯誤會影響到物理原型，進(jìn)而造成低效率而且 冗長的設(shè)計過程。現(xiàn)在，使用具有全新聯(lián)合仿真能力的Multisim和LabVIEVy您可以為整個模擬及數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計出精確的，閉環(huán)逐點仿真。軟件需求在開始LabVIEW® Multisim的聯(lián)合仿真之前，你必須按照順序安裝下面的軟件1. 安裝LabVIEW 2011完整版/專業(yè)版或更新的版本2.安裝LabVIEW腔制設(shè)計與仿真模塊2011或更新版本LabVIEW 2011 PlAtteon D

3、VDEvahjhon Piadwl Luit&eted rtwi produces 拠 w*it to rrtltf andevueuuouuu 就也!9由GBIS®R-LAbYIEWEngh (BascE 加 liesoruQ DevceDwers-R«i-TlmeFPGABrbedded and Rd»Ks) Image Acqggn And XmaQC PrKessng Indus MontampIntaC&ve DdtaAoggng wd Measijefwtts fM&bdn 5t陰沁北血i&ndi Str母” PW jn

4、d Fvny Loc TwMCfln&fli Dm仰 E SBTWbon ModuleW*HTsMktThe CoH&oi De 芒if Custom ifisjll e preides took to ertftte wdeta from first. pmoH umg*Ets砧 fine yUean 8*甘切苗心,You 加 can “丘 andtynthme 啊蘭丄巴竺國陽曲mdeRjh5fr"MiiBfce#bieW0lftnelysbems, nd dJrKutl pii|FKA iifjisviBiiuibonE- T#ce Mvantage af mii

5、Atori cafsbdK to onnlaEE and imptement ine< and nontaw 噹料m- Oct如 加密哄 w terns 悼 reaf-ire target witin the Real-Tme Moduk for rapd wrd protolwng snd harctwarehe-toop 妙心Mr亂 Use Khe卡<<B«k Ntid 2Caned3.安裝Multisim 12.0 或更新版本。在安裝 Multisim 的過程中選擇安裝NI LabVIEW-Multisim Co-Simulatio n插件。4.現(xiàn)在，你已經(jīng)成

6、功安裝了 LabVIEW與Multisim聯(lián)合仿真所需的開發(fā)環(huán)境。在Multisim中創(chuàng)建一個模擬電路1.放置一個壓控電壓源，這樣在仿真的過程中就可以使用LabVIEW來調(diào)整直流電壓輸出值。右鍵單擊，從彈出的快捷菜單中選擇放置元件。選擇以下參數(shù)：數(shù)據(jù)庫：Master Database元件組:Sources類別:Controlled_Voltage_Sources元件：Voltage_Controlled_Voltage_Source 點擊確認(rèn)來將元件放置到電路原理圖上。雙擊該元件可以改變控制電壓與輸出電 壓的比率。如果設(shè)置比率為1 V/V，那么當(dāng)LabVIEW改變1V的時候，Multisim

7、中的壓控電壓源也會改變1V。數(shù)控庫：Master Database元件組:Basic類別：CAPACITOR, INDUCTOR, RESISTOR元件：C=50 卩 F, 1=20 mH, R=10 Q隨著Multisim 12.0的發(fā)布，您可以使用非理想電阻，電容和電感，添加元件的寄生參數(shù)。對非理想元件，使用以下參數(shù)：數(shù)控庫：Master Database元件組:Basic類別:NON_IDEAL_RLC元件: NON_IDEAL_CAPACITOR, NON_IDEAL_INDUCTOR, NON_IDEAL_RESISTOR放置元件以后，你必須雙擊每一個元件來改變非理想元件的值。 這個

8、時候也同時 可以修改可靠的寄生參數(shù)。N0NJDEAl_CAPA<rTORLabe) Display 匕竝Fadt | Pins | User fieldsCoremodri type:Capacitance:SOUOpbond parargbcsSeries resstance (ESR):I !3.最后，在電路圖中放置電路的地。在選擇元件對話框中，選擇以下參數(shù):數(shù)據(jù)庫：Master Database 元件組:Sources 類另廿:Power Sources 元件: Ground4.現(xiàn)在，你已經(jīng)可以在電路圖中添加LabVIEW交互接口，用以與LabVIEW仿真引擎之間的數(shù)據(jù)收發(fā)。這些M

9、ultisim中的接口是分級模塊(Hierarchical Block) 和子電路(Sub-Circuit )接口(HB/SC)。右鍵點擊鼠標(biāo)并從彈出的快捷菜單中選 擇Place on schematic?HB/SC，或者簡單地點擊鍵盤<Ctrl-l> 。放置一個HB/SC 接口在電路圖的左上方，另一個放置在右上方。按住Ctrl并點擊R將第二個接口旋轉(zhuǎn)180度。按照下圖將電路與接口連接起來。5. 然后，你必須打開 LabVIEW Co-simulation Terminals窗口來將 HB/SC接口設(shè)置為針對LabVIEW的輸入或者輸出。瀏覽到View?LabVIEW Cosimu

10、lationTerminals。注意前面放置在本窗口中的HB/SC接口，為了將各個接口配置為輸入或者輸出， 在模式設(shè)置中選擇所需要的選項，然后可以在類型設(shè)置中將各個接口設(shè)置為電壓 或者電流輸出/輸出。最后，如果你想將放置的輸入輸出接口設(shè)置為不同的功能 對，你可以選擇Negative Conn ection。將IO1配置為輸入，然后將IO2配置為 輸出。心回!dHigri VI previewLabVIEW terrnmal Positive cornecticn Negative connflction ModeInputVohagejn O 1010OutpurtVohige_Out020U

11、nusediifFor Help, pr酣孟 llrrrrrrr6. 注意 Multisim design VI preview會根據(jù)你所作的選擇的不同不斷更新鼻！ RLC_Co_si mutation - Multisim * RLC_Co_simiullation *IBn Fite £dit View Place MCU gi-mutrte Tranrfer Tgls Reports Qptions Window Hrfp固m囤u囚繪3 雪in LBf Ull 盤血at HH這個預(yù)覽是之后你會放入LabVIEW用作與Multisim電路交互的虛擬儀器（VI）如果你希望改變這個

12、Multisim VI中輸入與輸出接口的名字，可以修改LabVIEWTermin al設(shè)置中的文本。例如，為輸入和輸出模塊更改Voltage_ln和Voltage_Out 文本。7. 完整的電路包括一個與電感，電容和電阻串聯(lián)的壓控電壓源。壓控電壓源的輸 出電壓由LabVIEW中的一個控件控制，RLQ8波器的輸出傳送回給LabVIEW，然 后在圖形化顯示控件中將輸入電壓和輸出電壓同時進(jìn)行顯示，以便于比較。下圖給出了 Multisim 的設(shè)計片段(Multisim Design Snippet )，你可以將該片段直 接拖放到Multisim 環(huán)境中，將自動生成代碼。8.保存Multisim 設(shè)計于

13、一個常用的位置，這樣你可以在編寫LabVIEW的時候再 次調(diào)用它?，F(xiàn)在你可以進(jìn)行LabVIEW VI的編程，以完成與Multisim的通訊。在LabVIEW中創(chuàng)建一個數(shù)字控制器1. 要在LabVIEW和Multisim 之間傳送數(shù)據(jù)，首先需要使用 LabVIEW中的控制與 仿真循環(huán)(Control & Simulation Loop)。瀏覽到LabVIEW的程序框圖(后面板)， 右鍵點擊，打開函數(shù)選板，瀏覽到Control Design &Simulatio n?Simulatio n?C on trol & Simulation Loop。左鍵點擊，并將其拖放到程序框

14、圖上。2. 要修改控制仿真循環(huán)的求解算法和時間設(shè)置，雙擊輸入節(jié)點，打開Con figureSimulation Parameters窗口。輸入如下圖的參數(shù)；在這些選項中使用本文后面 提供參數(shù)，可以有效地在LabVIEW的波型圖表中顯示數(shù)據(jù)。你也可以根據(jù)自己的 需求改變這些參數(shù)。no匸口 ntrolSimu怙tion Loop3. 現(xiàn)在，在你的VI中添加仿真掛起(Halt Simulation)函數(shù)來停止控制仿真循環(huán)。右鍵點擊，打開函數(shù)選板，瀏覽到Control Design &Simulation?Simulation?Utilities?Halt Simulation。左鍵點擊，并將

15、其拖放到程序框圖上，然后在布爾輸入上右鍵點擊并選擇 Create?Control。這樣就可 以在VI的前面板上創(chuàng)建一個布爾控件來控制程序的掛起， 來停止仿真VI的運行'4. 接下來，將管理LabVIEW和Multisim 仿真引擎之間通訊的 Multisim Design VI 放置到程序框圖中。右鍵點擊，打開 函數(shù)選板，瀏覽到Control Design & Simulatio n? Simulatio n?External Models?Multisim?Multisim Desig n ，左鍵點擊，并將其拖放到控制與仿真循環(huán)之中，注意，這個VI必須放置到控制仿真循環(huán)中。當(dāng)

16、你將Multisim Design VI放置到程序框圖上以后，會彈出 選擇一個Multisim設(shè)計(Select a Multisim Design)對話框。在對話框中你可以直接輸出文件的路徑，或者瀏覽到文件所在的位置來進(jìn)行指定?，F(xiàn)在Multisim Design VI會生成接線端，接線端的形式與Multisim 環(huán)境中的Multisim Design VI預(yù)覽一致，具有相對應(yīng)的輸入與輸出。如果接線端沒有顯示出來。左鍵點擊下雙箭頭，展開接線端。R5T5. 要向Multisim中的電路傳送數(shù)據(jù)，你必須首先在前面板上創(chuàng)建一個數(shù)字控件?？梢酝ㄟ^右鍵點擊輸入接線端，Voltage_ln，然后選擇Cre

17、ate?Control來方便地完成創(chuàng)建命令。這樣就能夠在程序框圖中放置一個數(shù)字控件的接線端，并且該接線端已經(jīng)連接到了 Multisim VI的輸入上。程序框圖中的控件在前面板上 有一個對應(yīng)的控件。這就是LabVIEW中的用戶界面?？梢园碈trl-E來快速地在 前面板和程序框圖之間進(jìn)行切換。Carvol & Simulation Loop3D E"Of HRLC_Co_simulationHalt SimulationHatt?如果你想要改變前面板中數(shù)字控件的外觀，你可以調(diào)整它的大小，并隨意移動它 同樣，你也可以用一個轉(zhuǎn)盤，旋鈕，滑動桿來代替這個控件，還可以右鍵點擊該 控件，選

18、擇Replace?Silver?Numeric，然后你需要的數(shù)字控件。雙擊控件的最 大值和最小值可以調(diào)整控件的可調(diào)范圍。這里，我們將范圍設(shè)置為-25到25。VoltagejnHalt?6. 要將Multisim中的數(shù)據(jù)顯示到LabVIEW中，你需要創(chuàng)建一個顯示控件來展示 數(shù)據(jù)。因為你需要同時顯示輸入電壓和Multisim 仿真以后的輸出電壓結(jié)果，一個波型圖表可以做得很好。在前面板的空白位置點擊右鍵，瀏覽到Silver?Graph?Waveform Chart (Silver)，放置并調(diào)整大小。Waveform ChartVoltagejn*10-45-20-2520-upn 左 dE<-

19、I O2025- -25-7. 為了準(zhǔn)確地將輸入電壓和輸出電壓顯示在一起，你需要將兩個信號創(chuàng)建到一 個數(shù)組中，右鍵點擊程序框圖，瀏覽到Programming?Array?Build Array函數(shù),左鍵點擊并將其拖放到程序框圖中。將你的鼠標(biāo)指針放到Build Array函數(shù)下面中間位置，會變成大小調(diào)整指針，然后左鍵點擊，拖動函數(shù)，將Build Array函數(shù)調(diào)整會兩個輸入端口。將電壓調(diào)控件的輸出端連接到上面的輸入端口，然后將Multisim Design VI的輸出電壓Voltage_Out端口連接到下面的輸入端口上。 這樣就可以創(chuàng)建一個兩個元素的一維數(shù)組。MrtF eg aWmIvm58.

20、最后，你需要在循環(huán)中放置一個函數(shù)來創(chuàng)建仿真時間波型以正確地顯示兩個 波型。右鍵點擊程序框圖并瀏覽到Co ntrol Design &Simulation?Simulation?Graph Utilities?Simulation Time Waveform。這個VI會自動地放置一個波型圖表。方便地刪除點這個新的圖表，并將SimulationTime Waveform VI輸出端連接重新連接到已經(jīng)創(chuàng)建好的波型圖表上。將BuildArray函數(shù)的輸出端連接到 Simulation Time Waveform 的輸入端上。ChirtVoh>9t!alnSTtmrW. Buffer XV

21、電 RtriM St SwtMJLvtiM Lgp9. 如果想要創(chuàng)建更具有可讀性的波型圖表。瀏覽到前面板，右鍵點擊波型圖表, 選擇屬性，瀏覽到顯示格式選項卡，在類型中選擇自動格式，在位數(shù)中選擇4Chart Praperties： Waveform Chart然后瀏覽到縮放選項卡，取消 時間（X軸）的自動縮放。最后，從時間（X軸）切換 到幅值（丫軸），同樣取消其自動縮放。這樣就可以將圖表的范圍固定下來。點 擊確認(rèn)應(yīng)用所作的修改。10. 接下來，雙擊幅值標(biāo)尺的最大值和最小值，分別輸入40和-40。這樣就可以 顯示超過范圍的顯示值。雙擊 時間軸的最大值，將該值設(shè)置為0.25，或250毫 秒。4025

22、20201051025RLCCo simutrticn：（§卜甘（jltBgqJnVottmgdOut Record kiputs?:GO11保存這個LabVIEW VI到一個常用的位置，最好是與前面創(chuàng)建的 Multisim 設(shè) 計放置在一個路徑下面，因為他們是一個仿真應(yīng)用組。下圖給出了該程序的VI片段，你可以拖放到一個空白的 LabVIEWVI中，它會自動生成代碼。點擊 more in formation about LabVIEW VI Sn ippets了解更多相關(guān)信息?，F(xiàn)在你已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)行LabVIEW和Multisim聯(lián)合仿真了。注意：一些瀏覽器不支持拖放LabVIEW V

23、I片段功能。一個解決的辦法是右鍵點 擊圖片，選擇Save image as來保存圖片?，F(xiàn)在你就可以將保存后的圖片拖放 到LabVIEW的程序框圖中。2011Control & Simulation Loop卜 ” Bos Halt Simulation H 就？VoltjgeJnD柳野1_*Waveform <hartPlotO 1/V30-10-10-30-”20 0.2500TimeWaveform Chart-20-Hatt?JVoltagejnRjvtfmm Out¥cftdge_ln l/'v Voh«ge_OutV«4t*g«_lh'5- 10- 15'20.25-Trrnr40和2OW 01020 « ipnmdul