基于虛擬儀器的多功能信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)論文

1、 基于虛擬儀器技術(shù)的多功能信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)摘 要虛擬儀器技術(shù)是將儀器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、總線技術(shù)和軟件技術(shù)緊密的融合在一起，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)字處理能力實(shí)現(xiàn)儀器的大部分功能，打破了傳統(tǒng)儀器的框架，形成的一種新的儀器模式。本設(shè)計(jì)采用NI USB-6211數(shù)據(jù)采集卡，將虛擬儀器技術(shù)用于多功能信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)具有生成正弦波、方波、三角波、鋸齒波與PWM(Pulse Width Modulation)波的功能。本文首先概述了信號(hào)發(fā)生器與虛擬儀器技術(shù)在國(guó)外的發(fā)展與趨勢(shì)，然后介紹了信號(hào)發(fā)生器的相關(guān)理論與信號(hào)發(fā)生器的基本原理框圖，并探討了虛擬儀器的總線與其標(biāo)準(zhǔn)、框架結(jié)構(gòu)、LABVIEW開發(fā)平臺(tái)。在分析本

2、系統(tǒng)功能需求的基礎(chǔ)上，介紹了數(shù)據(jù)采集卡、LABVIEW的編程模式等設(shè)計(jì)中所涉與到的硬件和技術(shù)。證明本文很有參考價(jià)值。關(guān)鍵詞： 虛擬儀器，數(shù)據(jù)采集卡，信號(hào)發(fā)生器，LABVIEWThe design of multi-functional signal generator base on virtual instrument technologyABSTRACTVirtual instrument technology is formed by the instrument technology, computer technology, bus technology and software t

3、echnology. Powerful digital processings ability of computer is used to achieve the main functions of instrument. Virtual instrument broke the framework of the traditional instruments, and builta new device model. This design uses NI USB-6211 data acquisition card. The virtual instrument technology h

4、as been utilized in the design ofmulti-functional signal generator. The system has ability to produce sine wave, square wave, and triangle wave, saw tooth waveand PWM (Pulse Width Modulation) wave. This article summarizes the development and trend of the signal generator and virtual instrument at ho

5、me and abroad at first. And then introduces the theory of signal generator and gives a basic block diagram of signal generator, also the frame structure and LABVIEW development platform of the virtual instrument with the inquiry of the buss standard. Based on the analysis of this systems functional

6、requirements, this articleintroduces the hardware and technology which involved in design of the data acquisition card and the LABVIEW programming modes.Testify this article have great reference value.Key Words：Virtual Instruments， Data Acquisition Cards， Signal Generators， LABVIEW目錄第一章 緒論11.1 引言11.

7、1.1 信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展史. 11.1.2 虛擬儀器的發(fā)展趨勢(shì). 21.1.3課題的主要任務(wù).3第二章 虛擬儀器.42.1 虛擬儀器的特點(diǎn)與機(jī)制42.1.1虛擬儀器系統(tǒng)與傳統(tǒng)儀器的比較.42.1.2虛擬儀器的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì).42.1.3系統(tǒng)的組成.52.1.4 I/O接口設(shè)備.62.1.5軟件結(jié)構(gòu).82.2虛擬儀器的開發(fā)軟件.82.2.1虛擬儀器的開發(fā)語(yǔ)言.82.2.2圖形化虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)LABVIEW.92.2.3基于LABVIEW平臺(tái)的虛擬儀器程序設(shè)計(jì).9第三章系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件平臺(tái).113.1 PC機(jī).113.2數(shù)據(jù)采集卡的選擇.113.2.1數(shù)據(jù)采集卡的性能指標(biāo).113.2.2數(shù)據(jù)采集卡(D

8、AQ卡)的組成.123.2.3 NI USB-6211數(shù)據(jù)采集卡.12第四章系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).134.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)和程序框圖的流程.134.1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì).134.1.2程序框圖的主要設(shè)計(jì)流程.134.2系統(tǒng)的具體應(yīng)用程序.134.2.1程序框圖的具體設(shè)計(jì)步驟.134.2.2基本波形與PWM波形信號(hào)發(fā)生器.164.3硬件調(diào)試與程序的實(shí)現(xiàn).184.3.1硬件連接調(diào)試.184.3.2整體程序的具體實(shí)現(xiàn).18結(jié)論.20參考文獻(xiàn).21致.22第一章 緒 論1.1 引言隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)儀器開始向計(jì)算機(jī)化的方向發(fā)展。虛擬儀器是20世紀(jì)90年代提出的新概念，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，儀器技術(shù)與其他新技術(shù)

9、完美結(jié)合的產(chǎn)物。虛擬儀器技術(shù)的提出與發(fā)展，是21世紀(jì)自動(dòng)測(cè)試與電子測(cè)量?jī)x器技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向1。信號(hào)發(fā)生器作為科學(xué)實(shí)驗(yàn)必不可少的裝置，被廣泛地應(yīng)用到教學(xué)、科研等各個(gè)領(lǐng)域。如果運(yùn)用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建系統(tǒng)，代替常規(guī)儀器、儀表，不但可以滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要、節(jié)約大量的經(jīng)費(fèi)、降低實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的成本，而且能夠提高教學(xué)科研的質(zhì)量與效率2。1.1.1信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展史信號(hào)發(fā)生器是生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究中應(yīng)用十分廣泛的電子測(cè)量?jī)x器，早在20年代電子設(shè)備剛出現(xiàn)時(shí)它就產(chǎn)生了。隨著通信和雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，40年代出現(xiàn)了主要用于測(cè)試各種接收機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器，使信號(hào)發(fā)生器從定性分析的測(cè)試儀器發(fā)展成定量分析的測(cè)量?jī)x器。同時(shí)還出

10、現(xiàn)了可用來(lái)測(cè)量脈沖電路或用作脈沖調(diào)制器的脈沖信號(hào)發(fā)生器。由于早期的信號(hào)發(fā)生器外型笨重，功能單一；數(shù)字信號(hào)發(fā)生器雖然有一定的功能擴(kuò)展，但價(jià)格昂貴，維護(hù)升級(jí)成本高，短時(shí)間難以普與應(yīng)用。直到1964年才出現(xiàn)第一臺(tái)全晶體管的信號(hào)發(fā)生器。自60年代以來(lái)信號(hào)發(fā)生器有了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了函數(shù)發(fā)生器，這個(gè)時(shí)期的信號(hào)發(fā)生器多采用模擬電子技術(shù)，由分立元件或模擬集成電路構(gòu)成，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且僅能產(chǎn)生正弦波、方波、鋸齒波和三角波等幾種簡(jiǎn)單波形，由于模擬電路的漂移較大，使其輸出的波形的幅度穩(wěn)定性差，而且模擬器件構(gòu)成的電路存在著尺寸大、價(jià)格貴、功耗大等缺點(diǎn)，并且要產(chǎn)生較為復(fù)雜的信號(hào)波形則電路結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。自從70年代微

11、處理器出現(xiàn)以后，利用微處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，硬件和軟件使信號(hào)發(fā)生器的功能擴(kuò)大，產(chǎn)生比較復(fù)雜的波形。這時(shí)期的信號(hào)發(fā)生器多以軟件為主，實(shí)質(zhì)是采用微處理器對(duì)DAC的程序控制，就可以得到各種簡(jiǎn)單的波形。軟件控制波形的一個(gè)最大缺點(diǎn)就是輸出波形的頻率低，這主要是由CPU的工作速度決定的，如果想提高頻率可以改進(jìn)軟件程序減少其執(zhí)行周期時(shí)間或提高CPU的時(shí)鐘周期，但這些辦法是有限度的，根本的辦法還是要改進(jìn)硬件電路。隨著現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)和信號(hào)處理等技術(shù)的發(fā)展，極大促進(jìn)了數(shù)字化技術(shù)在電子測(cè)量?jī)x器中的應(yīng)用，使原有的模擬信號(hào)處理逐步被數(shù)字信號(hào)處理所代替，從而擴(kuò)充了儀器信號(hào)的處理能力，提高了信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確度、精

12、度和變換速度，克服了模擬信號(hào)處理的諸多缺點(diǎn)，數(shù)字信號(hào)發(fā)生器隨之發(fā)展起來(lái)。其基本原理如圖1.1所示。鍵盤顯示控制芯片D/A轉(zhuǎn)換電路波形發(fā)生器I/O控制信號(hào)采集信號(hào)輸出控制圖1.1 信號(hào)發(fā)生器基本原理框圖信號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用非常廣泛，種類繁多。首先，信號(hào)發(fā)生器可以分通用和專用兩大類，專用信號(hào)發(fā)生器主要為了某種特殊的測(cè)量目的而研制的，如電視信號(hào)發(fā)生器、脈沖編碼信號(hào)發(fā)生器等，這種發(fā)生器的特性是受測(cè)量對(duì)象的要求所制約的。其次，信號(hào)發(fā)生器按輸出波形又可分為按信號(hào)波形可分為正弦信號(hào)、函數(shù)（波形）信號(hào)、脈沖信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器等四大類。信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源或振蕩器，在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。各種波形曲

13、線均可以用三角函數(shù)方程式來(lái)表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。 1.1.2虛擬儀器的發(fā)展趨勢(shì)電子測(cè)量?jī)x器發(fā)展至今，大體可分為四代：模擬儀器，分立元件儀器，數(shù)字化儀器，智能儀器和虛擬儀器。（1）第一代模擬儀器這類儀器在某些實(shí)驗(yàn)室仍能看到，是以電磁感應(yīng)基本定律為基礎(chǔ)的指針式儀器，如指針式萬(wàn)用表，指針式電壓表等，這類指針式儀器借助指針來(lái)顯示最后結(jié)果。（2）第二代分立元件式儀器當(dāng)20世紀(jì)50年代出現(xiàn)電子管，60年代出現(xiàn)晶體管時(shí)，便產(chǎn)生了以電子管或晶體管電子電路為基礎(chǔ)的第二代測(cè)試儀器分立元件式儀表。（3）第三代數(shù)字化儀器20世紀(jì)70年代，隨著集成

14、電路的出現(xiàn)，誕生了以集成電路芯片為基礎(chǔ)的第三代儀器數(shù)字式儀器。這類儀器現(xiàn)在相當(dāng)普與，如數(shù)字式電壓表，數(shù)字頻率計(jì)等。這類儀器將模擬信號(hào)的測(cè)量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)測(cè)量，并以數(shù)字方式輸出最終結(jié)果，適用于快速響應(yīng)和較高準(zhǔn)確度的測(cè)量。(4)第四代智能儀器 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和微處理器的普與，以微處理器為核心的第四代儀器智能式儀表迅速普與。這類儀器置微處理器，既能進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，又具有一定的數(shù)據(jù)處理功能，可取代部分腦力勞動(dòng)，習(xí)慣上稱為智能儀器。其缺點(diǎn)是它的功能全部都是以硬件（或固化的軟件）的形式存在，無(wú)論是開發(fā)或者應(yīng)用都缺乏靈活性。虛擬儀器作為新興的儀器儀表，其優(yōu)勢(shì)在于用戶可自行定義儀器的功能和結(jié)構(gòu)等，且構(gòu)建容

15、易、轉(zhuǎn)換靈活，它已廣泛應(yīng)用于電子測(cè)量、聲學(xué)分析、故障診斷、航天航空、機(jī)械工程、建筑工程、鐵路交通、生物醫(yī)療、教學(xué)與科研等諸多方面。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，給虛擬儀器的發(fā)展提供了廣闊的天地，國(guó)外儀器界正看中這個(gè)大市場(chǎng)。測(cè)控儀器將會(huì)向高效、高速、高精度和高可靠性以與自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。開放式數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)將使虛擬儀器走上標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化和模塊化的道路8總之，虛擬儀器有很廣闊的發(fā)展空間，并最終要取代大量的傳統(tǒng)儀器成為儀器領(lǐng)域的主流產(chǎn)品，成為測(cè)量、分析、控制、自動(dòng)化儀表的核心。此外，新型筆記本電腦又把虛擬儀器的便攜性和強(qiáng)大功能推向一個(gè)新的水平。所有這些必將加快

16、虛擬儀器的發(fā)展，使它的功能和應(yīng)用領(lǐng)域不斷增強(qiáng)和擴(kuò)大。在測(cè)量、檢測(cè)、電信、監(jiān)控、教育等方面的應(yīng)用已廣泛開展。1.1.3課題的主要任務(wù)信號(hào)源的波形有正弦波、方波、三角波、鋸齒波、PWM(Pulse Width Modulation)波等不同種類。信號(hào)的頻率、幅值和占空比等波形參數(shù)可按需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)以數(shù)據(jù)采集卡的物理通道進(jìn)行設(shè)計(jì)，從LABVIEW設(shè)計(jì)的程序中產(chǎn)生的模擬（數(shù)字）輸入，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)節(jié)后，由數(shù)據(jù)采集卡采集并輸出信號(hào)，可同時(shí)顯示、記錄和存儲(chǔ)多通道輸入的波形，并且可以對(duì)波形進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。26 / 26第二章 虛擬儀器2.1 虛擬儀器概述虛擬儀器的概念是由美國(guó)國(guó)家儀器公司最先提出的。所

17、謂虛擬儀器，就是在以計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，其功能由用戶設(shè)計(jì)和定義，具有虛擬面板，其測(cè)試功能由測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。虛擬儀器的實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能來(lái)模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，以多種形式表達(dá)輸出檢測(cè)結(jié)果;利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析和處理;利用1/O接口設(shè)備完成信號(hào)的采集測(cè)量與調(diào)理，從而完成各種測(cè)試功能的一種計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)。使用者用鼠標(biāo)或鍵盤操作虛擬面板，就如同使用一臺(tái)專用測(cè)量?jī)x器一樣。虛擬儀器的核心技術(shù)思想就是“軟件即是儀器”。該技術(shù)把儀器分為計(jì)算機(jī)、儀器硬件和應(yīng)用軟件三部分3。虛擬儀器主要是指這種方式。2.1.1 虛擬儀器系統(tǒng)與傳統(tǒng)儀器的比較傳統(tǒng)儀

18、器虛擬儀器系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)儀器廠商定義用戶自定義系統(tǒng)關(guān)鍵硬件軟件系統(tǒng)更改儀器功能、規(guī)模固定系統(tǒng)功能、規(guī)?？赏ㄟ^(guò)軟件修改、增減系統(tǒng)連接系統(tǒng)封閉、與其他設(shè)備連接受限開放的系統(tǒng)，可方便的與外設(shè)、網(wǎng)絡(luò)與其他應(yīng)用連接價(jià)格昂貴低，可重復(fù)利用技術(shù)更新周期510年12年開發(fā)、維護(hù)費(fèi)用高低2.1.2 虛擬儀器的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)虛擬儀器虛擬儀器的實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能來(lái)模擬傳統(tǒng)儀器的控制面板，以多種形式表達(dá)輸出檢測(cè)結(jié)果;利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟件功能實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析和處理;利用1/O接口設(shè)備完成信號(hào)的采集測(cè)量與調(diào)理，從而完成各種測(cè)試功能的一種計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)。而軟件是虛擬儀器的核心，如圖2.1所示，其中軟件的基礎(chǔ)部分

19、是設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件，而這些標(biāo)準(zhǔn)的儀器驅(qū)動(dòng)軟件使得系統(tǒng)的開發(fā)與儀器的硬件變化無(wú)關(guān)。虛擬儀器有了這一優(yōu)點(diǎn)，使儀器的開發(fā)和換代時(shí)間將大大縮短。虛擬儀器開發(fā)者虛擬儀器開發(fā)者虛擬儀器軟件面板虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)臺(tái)臺(tái)tai臺(tái)臺(tái)底層驅(qū)動(dòng)程序硬件模塊操作系統(tǒng)圖2.1 虛擬儀器開發(fā)框圖虛擬儀器的主要特點(diǎn)有：（1）盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件。（2）可充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的能力，有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強(qiáng)的儀器。（3）用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器虛擬儀器的主要優(yōu)勢(shì)有：（1）性能高。（2）擴(kuò)展性強(qiáng)。（3）開發(fā)時(shí)間少。（4）無(wú)縫集成。2.1.3系統(tǒng)組成（1）高效的軟件： 軟件是虛擬

20、儀器技術(shù)中最重要的部份。使用正確的軟件工具并通過(guò)設(shè)計(jì)或調(diào)用特定的程序模塊，工程師和科學(xué)家們可以高效地創(chuàng)建自己的應(yīng)用以與友好的人機(jī)交互界面。提供的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖形化編程軟件Lab VIEW，不僅能輕松方便地完成與各種軟硬件的連接，更能提供強(qiáng)大的后續(xù)數(shù)據(jù)處理能力，設(shè)置數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)的方式，并將結(jié)果顯示給用戶。此外，還提供了更多交互式的測(cè)量工具和更高層的系統(tǒng)管理軟件工具，例如連接設(shè)計(jì)與測(cè)試的交互式軟件Signal Express、用于傳統(tǒng)C語(yǔ)言的Lab Windows/CVI、針對(duì)微軟Visual Studio的Measurement Studio等等，均可滿足客戶對(duì)高性能應(yīng)用的需求。有了功能強(qiáng)大

21、的軟件，您就可以在儀器中創(chuàng)建智能性和決策功能，從而發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)在測(cè)試應(yīng)用中的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。（2）模塊化的I/O硬件：面對(duì)如今日益復(fù)雜的測(cè)試測(cè)量應(yīng)用，已經(jīng)提供了全方位的軟硬件的解決方案。無(wú)論您是使用PCI, PXI, PCMCIA, USB或者是1394總線，都能提供相應(yīng)的模塊化的硬件產(chǎn)品，產(chǎn)品種類從數(shù)據(jù)采集、信號(hào)條理、聲音和振動(dòng)測(cè)量、視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)、儀器控制、分布式I/O到CAN接口等工業(yè)通訊，應(yīng)有盡有。高性能的硬件產(chǎn)品結(jié)合靈活的開發(fā)軟件，可以為負(fù)責(zé)測(cè)試和設(shè)計(jì)工作的工程師們創(chuàng)建完全自定義的測(cè)量系統(tǒng)，滿足各種獨(dú)特的應(yīng)用要求。（3）用于集成的軟硬件平臺(tái)：專為測(cè)試任務(wù)設(shè)計(jì)的PXI硬件平臺(tái)，已經(jīng)成為當(dāng)今測(cè)

22、試、測(cè)量和自動(dòng)化應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，它的開放式構(gòu)架、靈活性和PC技術(shù)的成本優(yōu)勢(shì)為測(cè)量和自動(dòng)化行業(yè)帶來(lái)了一場(chǎng)翻天覆地的改革。PXI作為一種專為工業(yè)數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)化應(yīng)用度身定制的模塊化儀器平臺(tái)，建有高端的定時(shí)和觸發(fā)總線，再配以各類模塊化的I/O硬件和相應(yīng)的測(cè)試測(cè)量開發(fā)軟件 ，您就可以建立完全自定義的測(cè)試測(cè)量解決方案。無(wú)論是面對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用，還是高端的混合信號(hào)同步采集，借助PXI高性能的硬件平臺(tái)，您都能應(yīng)付自如。這就是虛擬儀器技術(shù)帶給您的無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。虛擬儀器的組成與傳統(tǒng)儀器一樣，主要由數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)分析和處理、結(jié)果顯示三部分組成。如圖2.2所示。采集與控制插入式數(shù)據(jù)采集板GPIB儀器VX

23、I/PXI儀器RS-232儀器數(shù)據(jù)分析和處理數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字濾波統(tǒng)計(jì)分析數(shù)值分析結(jié)果顯示網(wǎng)絡(luò)通信硬盤拷貝輸出文件I/O圖形用戶接口圖2.2虛擬儀器的部功能的劃分2.1.4 I/O接口設(shè)備I/O接口設(shè)備主要用來(lái)完成被測(cè)輸入信號(hào)的采集、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換?？筛鶕?jù)實(shí)際情況采用不同的I/O接口硬件設(shè)備，如數(shù)據(jù)采集卡/板(DAQ)、GPIB總線儀器、VXI總線儀器、串口儀器、USB等。虛擬儀器的構(gòu)成主要有五種類型，如圖2.3所示。被測(cè)信號(hào)PXI模塊VXI模塊串口儀器GPIB儀器PC-DAQ計(jì)算機(jī)圖2.3虛擬儀器構(gòu)成方式（1）DAQ(Data Acquisition)數(shù)據(jù)采集卡是指基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線(如ISA

24、、PCI、USB等)的置功能插卡。其中USB是最新技術(shù)的數(shù)據(jù)采集卡，具有精度高，可攜性好等優(yōu)點(diǎn)，它更加充分地利用計(jì)算機(jī)的資源，大大增加了測(cè)試系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性；利用DAQ卡可方便快速地構(gòu)建虛擬儀器系統(tǒng)。在性能上，隨著A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)，濾波技術(shù)和信號(hào)調(diào)理技術(shù)的發(fā)展，DAQ卡的采樣速率已達(dá)1GB/s，精度高達(dá)24位，通道數(shù)高達(dá)64個(gè)，并具有數(shù)字I/O，模擬I/O和計(jì)數(shù)器/定時(shí)器等通道。各儀器廠家生產(chǎn)了大量的DAQ卡功能模塊供用戶選擇，如示波器、串行數(shù)據(jù)分析儀、動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀、任意波形發(fā)生器等。在計(jì)算機(jī)上掛接多個(gè)DAQ功能模塊，配合相應(yīng)的軟件，就可以構(gòu)成一臺(tái)具有多功能的測(cè)試儀器。這種基于計(jì)算機(jī)的儀器

25、，既具有高檔儀器的測(cè)量品質(zhì)，又能滿足測(cè)量需求的多樣性。對(duì)我國(guó)大多數(shù)用戶來(lái)說(shuō)，它具有很高的性價(jià)比，是一種特別適合我國(guó)國(guó)情的虛擬儀器方案。（2）GPIB(General Purpose Interface Bus)通用接口總線，是計(jì)算機(jī)和儀器的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。GPIB的硬件規(guī)格和軟件協(xié)議以納入國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IEEE-488.1和IEEE-488.2，它是最早的儀器總線，目前多數(shù)儀器都配備了遵循IEEE-488的GPIB接口。典型的GPIB測(cè)試系統(tǒng)包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)，一塊基于GPIB總線的接口卡和多臺(tái)GPBI儀器軟件與相應(yīng)的傳感模塊硬件。每臺(tái)GPIB儀器有單獨(dú)的地址，由計(jì)算機(jī)控制操作。系統(tǒng)中的儀器可以增加、

26、減少或更換，只需對(duì)計(jì)算機(jī)的控制軟件作相應(yīng)的改動(dòng)?；贕PIB總線結(jié)構(gòu)的接口卡數(shù)據(jù)傳輸速率一般低于500kb/s，不適合對(duì)系統(tǒng)速度要求較高的應(yīng)用。（3）VXI(VME bus extension for Instrumentation )是VME總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展，上個(gè)世紀(jì)1993年VXI總線1.4版本被批準(zhǔn)為IEEE-1155標(biāo)準(zhǔn)，成為開放式工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。儀器專用總線在吸收IEEE-488的成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，增加了10MHz時(shí)鐘線、模擬和數(shù)字混合總線、星形總線等高速總線，定時(shí)關(guān)系嚴(yán)格，兼有計(jì)算機(jī)總線和儀器總線的優(yōu)點(diǎn)。（4）PXI(PCI extension For Instrumentation)

27、是Compact PCI總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展，是NI公司于1997年發(fā)布的一種新的開放性、模塊化儀器總線規(guī)。其核心是Compact PCI結(jié)構(gòu)和Microsoft Windows軟件。PXI是在PCI核技術(shù)上增加了成熟的技術(shù)規(guī)和要求形成的。PXI增加了用于多個(gè)板卡同步的觸發(fā)總線和10MHz參考時(shí)鐘，用于精確定時(shí)的星形觸發(fā)總線，以與用于相鄰模塊間高速通信的局部總線等，來(lái)滿足實(shí)驗(yàn)和用戶的要求。（5）串口系統(tǒng)是以Serial標(biāo)準(zhǔn)總線儀器與計(jì)算機(jī)為儀器精簡(jiǎn)平臺(tái)組成的虛擬測(cè)試系統(tǒng)10。RS-232總線是早期采用的通用串行總線，將帶有RS-232標(biāo)準(zhǔn)總線接口的儀器作為I/O接口設(shè)備，通過(guò)RS-232串口總

28、線與計(jì)算機(jī)組成虛擬儀器系統(tǒng)目前仍然是虛擬儀器構(gòu)成方式之一，主要適用于速度較低的測(cè)試系統(tǒng)。2.1.5 軟件結(jié)構(gòu)虛擬儀器技術(shù)的核心是軟件，其軟件基本結(jié)構(gòu)如圖2.4所示。用戶可以采用各種編程軟件來(lái)開發(fā)自己所需要的應(yīng)用軟件。以美國(guó)NI公司的軟件產(chǎn)品LABVIEW和Lab Windows/CVI為代表的虛擬儀器專用開發(fā)平臺(tái)是當(dāng)前流行的集成化開發(fā)工具。這些軟件開發(fā)平臺(tái)提供了強(qiáng)大的儀器軟面板設(shè)計(jì)工具和各種數(shù)據(jù)處理工具，再加上虛擬儀器硬件廠商提供的各種硬件的驅(qū)動(dòng)程序模塊，簡(jiǎn)化了虛擬儀器的設(shè)計(jì)工作。隨著軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，軟件開發(fā)的模塊化、復(fù)用化以與各種硬件儀器驅(qū)動(dòng)軟件的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，虛擬儀器軟件開發(fā)將變得更

29、加快速、方便。用戶界面數(shù)據(jù)處理硬件驅(qū)動(dòng)程序圖2.4虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)2.2虛擬儀器的軟件開發(fā)2.2.1虛擬儀器的開發(fā)語(yǔ)言虛擬儀器系統(tǒng)的開發(fā)語(yǔ)言有：標(biāo)準(zhǔn)C、Visual C+、Visual Basic等通用程序開發(fā)語(yǔ)言。但直接由這些語(yǔ)言開發(fā)虛擬儀器系統(tǒng)，是有相當(dāng)難度的，除了要花大量時(shí)間進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)面板設(shè)計(jì)外，還要編制大量的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和底層控制程序。這些工作對(duì)于那些不熟悉這方面知識(shí)的工程設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，需要花費(fèi)大量時(shí)間和精力，這樣直接影響了系統(tǒng)開發(fā)的周期和性能。除了通用程序開發(fā)語(yǔ)言以外，還有一些專用的虛擬儀器開發(fā)語(yǔ)言和軟件，其中有影響的開發(fā)軟件有：NI公司的LABVIEW和Lab Windows/C

30、VI。LABVIEW采用圖形化編程方案，是非常實(shí)用的開發(fā)軟件。Lab Windows/CVI是為熟悉C語(yǔ)言的開發(fā)人員準(zhǔn)備的，是在Windows環(huán)境下的標(biāo)準(zhǔn)ANSIC開發(fā)環(huán)境。除此以外還有HP公司的HP-VEE ，HP-TIG開發(fā)平臺(tái)，美國(guó)Tektronix公司的TEK-Test，TEK-TNS平臺(tái)軟件，這些都是國(guó)際上公認(rèn)的優(yōu)秀的虛擬儀器開發(fā)軟件平臺(tái)4。2.2.2 圖形化虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)-LABVIEWLABVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering)是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器

31、控制軟件。LABVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件與數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還置了便于應(yīng)用TCP/PI、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)，是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，圖形化的界面使得編程與使用過(guò)程都更加形象化。-程過(guò)程和思維過(guò)程非常相似；同時(shí)LABVIEW提供了豐富的VI庫(kù)和儀器面板素材庫(kù)，近600種設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，如GPIB設(shè)備控制、VXI總線控制、串行口設(shè)備控制、以與數(shù)據(jù)分析、顯示和存儲(chǔ)；并且LABVIEW還提供了專門用于程序開發(fā)的工具箱，使得用戶能夠設(shè)置斷點(diǎn)，調(diào)試過(guò)程中可以使用數(shù)據(jù)探針和動(dòng)態(tài)執(zhí)行程序來(lái)觀察數(shù)據(jù)

32、的傳輸過(guò)程，更加便于程序的調(diào)試。因此，LABVIEW受到越來(lái)越多工程師和科學(xué)家的青睞。利用LABVIEW ，可產(chǎn)生獨(dú)立運(yùn)行的可執(zhí)行文件，它是一個(gè)真正的32編譯器。像許多通用的軟件一樣，LABVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh OS等多種版本5。2.2.3 基于LABVIEW平臺(tái)的虛擬儀器的程序設(shè)計(jì)所有的LABVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器(VI)，它包括前面板(Front Panel)、流程圖(Block Diagram)以與圖標(biāo)/連結(jié)器(Icon/Connector)三部分6。（1）前面板：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

33、和顯示輸出兩類對(duì)象，具體表現(xiàn)有開關(guān)、旋鈕、圖形以與其他控制和顯示對(duì)象。但并非畫出兩個(gè)控件后程序就可以運(yùn)行，在前面板后還有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的流程圖。（2）流程圖：流程圖提供VI的圖形化源程序。在流程圖中對(duì)VI編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能。流程圖中包括前面板上的控件連線端子，還有一些前面板上沒(méi)有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。如果將VI與傳統(tǒng)儀器相比較，那么前面板上的控件對(duì)應(yīng)的就是傳統(tǒng)儀器上的按鈕、顯示屏等控件，而流程圖上的連線端子相當(dāng)于傳統(tǒng)儀器箱的硬件電路。在許多情況下，使用VI可以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)儀器，不僅在屏幕上出現(xiàn)一個(gè)惟妙惟肖的標(biāo)準(zhǔn)儀器面板，而且其功能也與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)儀器

34、相差無(wú)幾7。這種設(shè)計(jì)思想的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在兩方面：（1）類似流程圖的設(shè)計(jì)思想，很容易被工程人員接受和掌握，特別是那些沒(méi)有很多程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的工程人員。（2）設(shè)計(jì)的思路和運(yùn)行過(guò)程清晰而且直觀。如通過(guò)使用數(shù)據(jù)探針、高亮執(zhí)行調(diào)試等多種方法，程序以較慢的速度運(yùn)行，使沒(méi)有執(zhí)行的代碼顯示灰色，執(zhí)行后的代碼會(huì)高亮顯示，同時(shí)在線顯示數(shù)據(jù)流線上的數(shù)據(jù)值，完全跟蹤數(shù)據(jù)流的運(yùn)行。這為程序的調(diào)試和參數(shù)的設(shè)定帶來(lái)很大的方便。（3）圖標(biāo)/連接設(shè)計(jì)：這部分的設(shè)計(jì)突出體現(xiàn)了虛擬儀器模塊化程序設(shè)計(jì)的思想。在設(shè)計(jì)大型自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)一步完成一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是相當(dāng)有難度的。而在LABVIEW中提供的圖標(biāo)/連接工具正是為實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)而準(zhǔn)備

35、的。設(shè)計(jì)者可把一個(gè)復(fù)雜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)分為多個(gè)子系統(tǒng)，每一個(gè)都可完成一定的功能。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）把一個(gè)復(fù)雜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)分為多個(gè)子系統(tǒng)，程序設(shè)計(jì)思路清晰，給設(shè)計(jì)者調(diào)試程序帶來(lái)了諸多的方便。同時(shí)也對(duì)于將來(lái)系統(tǒng)的維護(hù)提供了便利。（2）一個(gè)復(fù)雜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)分為多個(gè)子系統(tǒng)，每一個(gè)子系統(tǒng)都是一個(gè)完整的功能模塊，這樣把測(cè)試功能細(xì)節(jié)化，便于實(shí)現(xiàn)軟件復(fù)用，大大節(jié)省軟件研發(fā)周期，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性。（3） 便于實(shí)現(xiàn)“測(cè)試集成”和虛擬儀器庫(kù)的思想。同時(shí)為實(shí)現(xiàn)虛擬儀器設(shè)計(jì)的靈活性提供了前提。第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件平臺(tái)3.1 PC機(jī)虛擬儀器就是用通用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力代替以往需要硬件電路才能完

36、成的功能，所以現(xiàn)在隨著個(gè)人電腦的快速發(fā)展，個(gè)人電腦在許多科技領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用使其為測(cè)量?jī)x器的執(zhí)行搭建了一個(gè)理想的硬件和軟件平臺(tái)，通過(guò)增加一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，個(gè)人計(jì)算機(jī)可以仿真任何儀器。不同的儀器只要對(duì)該軟件重新編程就可以在同一硬件中實(shí)現(xiàn)。3.2 數(shù)據(jù)采集卡的選擇數(shù)據(jù)采集板卡的性能與眾多因素相關(guān)，要根據(jù)具體情況來(lái)具體分析9。所以在選擇數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)，首先必須對(duì)數(shù)據(jù)采集卡的性能指標(biāo)有所了解。3.2.1數(shù)據(jù)采集卡的主要性能指標(biāo)（1）采樣頻率采樣頻率的高低，決定了在一定時(shí)間獲取原始信號(hào)信息的多少，為了能夠較好的再現(xiàn)原始信號(hào)，不產(chǎn)生波形失真，采樣率必須要足夠高才行。根據(jù)奈奎斯特理論采樣頻率至少是

37、原信號(hào)的兩倍，但實(shí)際中，一般都需要510倍。（2）采樣方法采集卡通常都有好幾個(gè)數(shù)據(jù)通道，如果所有的數(shù)據(jù)通道都輪流使用同一個(gè)放大器和A/D轉(zhuǎn)換器，要比每個(gè)通道單獨(dú)使用各自的經(jīng)濟(jì)的多，但這僅適用于對(duì)時(shí)間不是很重要的場(chǎng)合。如果采樣系統(tǒng)對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格，則必須同時(shí)采集，這就需要每個(gè)通道都有自己的放大和A/D轉(zhuǎn)換器。但是處于成本的考慮，現(xiàn)在普遍流行的是各個(gè)數(shù)據(jù)通道公用一套放大器和A/D轉(zhuǎn)換器。（3）分辨率ADC的位數(shù)越多，分辨率就越高，可區(qū)分的電壓就越小。例如，三位的A/D轉(zhuǎn)換把模擬電壓圍分成23=8段，每段用二進(jìn)制代碼在000到111之間表示。如果增加到十二位，代碼數(shù)從8增加到212=4096，這樣就可

38、以獲得就能獲得十分精確的模擬信號(hào)數(shù)字化表示。（4）電壓動(dòng)態(tài)圍電壓圍指ADC能掃描到的最高和最低電壓。一般最好能夠使進(jìn)入采集卡的電壓圍剛好與其符合，以便利用其可靠的分辨率圍。例如，一個(gè)12位多功能DAQ卡，其可選的圍從0到10V，或5到5V，其可選增益有1，2，5，10，20，50或100。電壓取值圍從0到10V，增益為50，則理想分辯電壓是：（5）I/O通道數(shù)該參數(shù)表明了數(shù)據(jù)采集卡所能夠采集的最多的信號(hào)路數(shù)。3.2.2數(shù)據(jù)采集卡（DAQ卡）的組成(1)多路開關(guān)。將各路信號(hào)輪流切換至放大器的輸入端，實(shí)現(xiàn)多參數(shù)多路信號(hào)的分時(shí)采集。(2)放大器。將切換進(jìn)入采集卡的信號(hào)放大至需要的量程。通常的放大器都

39、是增益可調(diào)的，使用者可根據(jù)需要來(lái)選擇不同的增益倍數(shù)。(3)采樣保持器。把采集到的信號(hào)瞬間值保持在A/D轉(zhuǎn)換的過(guò)程中不變化。(4)A/D轉(zhuǎn)換器。將模擬的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出，完成信號(hào)幅值的量化。3.2.3 NI USB6211數(shù)據(jù)采集卡NI USB(Universal Serial Bus)6211是NI公司的M系列中的一款多功能數(shù)據(jù)采集卡，是一個(gè)USB 總線供電的多功能DAQ模塊，在高采樣率下也能保持高精度。該板卡的主要性能如下：（1）16路模擬輸入, 250KS/s單通道采樣率，2路模擬輸出；（2）8路數(shù)字輸入線, 8路數(shù)字輸出線；（3）每通道有4個(gè)可編程輸入圍(±0.2 V&

40、#177;10 V)；（4）數(shù)字觸發(fā),2個(gè)32位定時(shí)計(jì)數(shù)器；（5）NI USB-6211在移動(dòng)應(yīng)用或空間方面專門設(shè)計(jì)，即插即用最大程度地降低了配置和設(shè)置時(shí)間，同時(shí)直接與螺絲端子相連，削減了成本并簡(jiǎn)化了信號(hào)的連接；（6）USB總線可以供電，使用戶不再需要攜帶多余的外部電源?；谝陨显颍驹O(shè)計(jì)選擇了NI USB-6211數(shù)據(jù)采集卡。第四章 系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)和程序框圖流程4.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)程序框圖和前面板，在設(shè)計(jì)這兩部分時(shí)若沒(méi)有出現(xiàn)數(shù)據(jù)類型不匹配、控件的屬性設(shè)置等問(wèn)題，再跟硬件連接，看是否可以產(chǎn)生各種信號(hào)，并且能被數(shù)據(jù)采集卡采集到，并在硬件允許的圍

41、顯示比現(xiàn)有信號(hào)發(fā)生器更寬廣的信號(hào)圍。4.1.2 程序框圖的設(shè)計(jì)流程用LABVIEW設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器的主要步驟是在設(shè)計(jì)程序框圖上，圖4.1是設(shè)計(jì)程序框圖的主要流程。創(chuàng)建通道選擇連續(xù)采樣寫入采樣等待生成所有采樣指定采樣率、采樣數(shù)開始停止并清楚任務(wù)圖4.1 程序框圖的主要流程4.2系統(tǒng)的具體應(yīng)用程序按系統(tǒng)的總體要求，可以分為兩部分來(lái)設(shè)計(jì)，一個(gè)是基本波形的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，如正弦波，方波，三角波和鋸齒波，另一個(gè)是基于數(shù)字脈沖的PWM波設(shè)計(jì)。然后用條件結(jié)構(gòu)將它們組合在同一個(gè)程序框圖中進(jìn)行運(yùn)行。4.2.1程序框圖的具體設(shè)計(jì)步驟利用LABVIEW開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，其中最主要的部分是程序框圖的設(shè)計(jì)，下面就是程序框

42、圖設(shè)計(jì)的基本過(guò)程：（1）創(chuàng)建虛擬通道：根據(jù)輸出的波形的類型設(shè)置物理通道的性質(zhì)、波形的一些基本參數(shù)。圖4.2是輸出基本波形的虛擬通道，圖4.3是輸出PWM波的虛擬通道。圖4.2基本波形虛擬通道圖4.3PWM波虛擬通道（2）設(shè)置基本波形的緩沖區(qū)和采樣時(shí)鐘：緩沖區(qū)可以對(duì)信號(hào)的頻率、幅值、采樣值、波形類型等進(jìn)行設(shè)置，采樣時(shí)鐘設(shè)置為模擬。本文設(shè)計(jì)中的PWM波是基于計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的，采樣時(shí)鐘設(shè)置成計(jì)數(shù)器（隱式）。時(shí)鐘采樣方式均設(shè)置為連續(xù)采樣的方式。圖4.4是基本波形信號(hào)的時(shí)鐘，圖4.5則是PWM波信號(hào)的時(shí)鐘。圖4.4基本波形信號(hào)時(shí)鐘圖4.5PWM波信號(hào)時(shí)鐘（3）基本波形信號(hào)發(fā)生器需要先設(shè)置模擬信號(hào)的通道數(shù)與采

43、樣數(shù)，然后再運(yùn)行；PWM波則是在設(shè)置好波形參數(shù)和時(shí)鐘后直接運(yùn)行。圖4.6為基本信號(hào)波形運(yùn)行圖，圖4.7為PWM波運(yùn)行圖。圖4.6基本信號(hào)波形運(yùn)行圖4.7PWM波運(yùn)行（4）運(yùn)行后，需要不斷循環(huán)該程序，在兩個(gè)程序后都添加循環(huán)程序，并可以根據(jù)用戶的需求隨時(shí)按下停止按鈕。在程序停止后，添上任務(wù)清除控件，若有錯(cuò)誤產(chǎn)生，則在最后加上可以提示錯(cuò)誤的錯(cuò)誤對(duì)話框。具體程序如圖4.8所示。圖4.8循環(huán)與清除程序4.2.2 基本波形信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)采用的是NI USB6211數(shù)據(jù)采集卡，由于該卡支持DAQ m x驅(qū)動(dòng)程序，所以本設(shè)計(jì)是直接使用DAQ m x-Data Acquisition開發(fā)的。在這部分中，主要是采

44、集參數(shù)的設(shè)置，其中包括物理通道的選擇，采樣模式、采樣率、每通道采樣數(shù)、每緩沖的循環(huán)次數(shù)的配置，采樣最大最小值、預(yù)設(shè)頻率、幅值、波形類型的設(shè)置。具體程序見(jiàn)圖4.910。圖4.9基本信號(hào)發(fā)生器程序該程序運(yùn)行時(shí)的具體步驟如下：（1）先創(chuàng)建一個(gè)模擬輸出的電壓任務(wù)；（2）以波形緩沖區(qū)的采樣速率為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)定采樣時(shí)鐘速率，采樣模式設(shè)置為連續(xù)采樣模式；（3）給輸出緩沖區(qū)編寫波形；（4）開始運(yùn)行任務(wù)；（5）不斷循環(huán)，直到用戶按下停止按鈕，每100毫秒查核錯(cuò)誤，看任務(wù)是否完成；（6）調(diào)用清除任務(wù)來(lái)清除任務(wù)，若出現(xiàn)錯(cuò)誤，則使用彈出對(duì)話框顯示錯(cuò)誤或警告。在設(shè)計(jì)好程序之后，圖4.10是基本信號(hào)發(fā)生器程序所對(duì)應(yīng)的前面板，

45、分別顯示了波形參數(shù)、采樣參數(shù)、物理通道參數(shù)和輸出波形等控件，可以很方便地進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)、物理通道修改和觀察輸出波形是否出現(xiàn)失真或噪聲的現(xiàn)象。圖4.10基本信號(hào)發(fā)生器前面板4.2.3 PWM波信號(hào)發(fā)生器脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)可以使用計(jì)數(shù)器或數(shù)字I/O輸出等數(shù)字信號(hào)來(lái)產(chǎn)生，也可以利用任意波形發(fā)生器或RF信號(hào)發(fā)生器之類的模擬信號(hào)來(lái)產(chǎn)生。NI很多的多功能數(shù)據(jù)采集(DAQ)設(shè)備都可以用來(lái)產(chǎn)生脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)。該設(shè)計(jì)的PWM波是基于NI USB-6211的計(jì)數(shù)器來(lái)設(shè)計(jì)的。圖4.11是PWM波信號(hào)發(fā)生程序。圖4.11PWM波信號(hào)發(fā)生程序該程序運(yùn)行時(shí)的具體步驟如下：(1)先創(chuàng)建一個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出通道，在一個(gè)頻率圍產(chǎn)生脈沖。如果脈沖空閑狀態(tài)設(shè)置為低信號(hào)，則生成的第一個(gè)轉(zhuǎn)換是從低電平到高電平；(2)使用DAQ m x的定時(shí)（隱式）來(lái)配置的脈沖產(chǎn)生的時(shí)間；(3)調(diào)用Start，并開始產(chǎn)生脈沖序列；(4)不斷循環(huán)，直到用戶按下停止按鈕，每100毫秒查核錯(cuò)誤，看任務(wù)是否完成；(5)調(diào)用清除任務(wù)來(lái)清除任務(wù)，若有錯(cuò)誤出現(xiàn)，使用彈出對(duì)話框顯示錯(cuò)誤或警告。該程序所對(duì)應(yīng)的前面板如圖4.12所示，顯示了PWM的基本參數(shù)，可以很方便地修改波形的計(jì)數(shù)器通道、頻率、占空比等波形輸出條件。圖4.12PW