測(cè)控綜合實(shí)驗(yàn)1(共12頁(yè))

1、南京(nn jn)郵電大學(xué) 自動(dòng)化 學(xué)院(xuyun)實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告實(shí)驗(yàn)(shyn)名稱： 虛擬示波器 課程名稱： 測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)所在專業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 學(xué)生姓名： 方川 班級(jí)學(xué)號(hào)： B12050507 任課教師： 戎舟 2014 /2015 學(xué)年第 二 學(xué)期實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： 教5-214 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：4摘要(zhiyo)：這次的實(shí)驗(yàn)(shyn)主要是基于labVIW 軟件(run jin)和 ELVIS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的一種虛擬儀器。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)只要利用圖形化的編程語(yǔ)言LabVIEW,實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的采集于分析，并進(jìn)行顯示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)能顯示波形，選擇通道以及顯示對(duì)象，對(duì)波形進(jìn)行疊加和相

2、減，并能夠便宜和縮放,使得儀器虛擬化。簡(jiǎn)化了儀器，方便了攜帶與搬運(yùn)，使得儀器大眾化，縮減了成本。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.理解示波器的工作原理，掌握虛擬示波器的設(shè)計(jì)方法。 2.理解數(shù)據(jù)采集的原理，掌握數(shù)據(jù)采集卡的連接、測(cè)試和編程。 3.掌握較復(fù)雜的虛擬儀器的思想和方法，用LabVIEW實(shí)現(xiàn)虛擬示波器。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1.數(shù)據(jù)采集 用ELVIS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，采用DAQmx編程，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，并進(jìn)行參數(shù)的設(shè)計(jì)。 2.示波器界面設(shè)計(jì) （1）設(shè)置運(yùn)行及停止按鈕：按運(yùn)行時(shí)，示波器工作；按停止時(shí)，示波器停止工作。 （2）設(shè)置圖形顯示區(qū)：可顯示兩路信號(hào)，并可進(jìn)行圖形的上下左右平移、圖像的縱向放大與縮小、圖形的橫向

3、擴(kuò)展與壓縮。 （3）設(shè)置示波器的顯示模式：分為單通道模式（只顯示一個(gè)通道的圖形），多通道模式（可同時(shí)顯示兩個(gè)通道），運(yùn)算模式（兩通道相加、兩通道相減等）。 （4）測(cè)量功能：可自動(dòng)測(cè)量信號(hào)的頻率、周期、幅值、占空比等參數(shù)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備（1）計(jì)算機(jī) 1臺(tái)（2）elvis數(shù)據(jù)采集(cij)平臺(tái) 1臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)(shyn)硬件原理系統(tǒng)(xtng)功能介紹1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊功能說(shuō)明：通過(guò)電腦控制ELVIS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的DAC0、DAC1輸出兩路波形，再由ADC0+、ADC1+口采集兩路輸入波形。并通過(guò)一系列運(yùn)算得出波形的顯示和加減。波形的橫軸和縱軸可調(diào)節(jié)。系統(tǒng)框圖：所用芯片或模塊介紹ELVIS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和數(shù)

4、據(jù)采集卡 NI ELVIS把硬件和軟件組成一套完整的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，圖1.1為NI ELVIS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)采集卡插在PC機(jī)的PCI插槽中，通過(guò)數(shù)據(jù)線連接到工作平臺(tái)，工作平臺(tái)上有一塊原型實(shí)驗(yàn)卡，如圖1.2示，可在上面搭建外圍電路，并連接到數(shù)據(jù)采集卡。原型實(shí)驗(yàn)板還提供易于操作的旋鈕給可變倍率電源供應(yīng)系統(tǒng)和函數(shù)發(fā)生器，并提供方便的連接和功能的BNC接頭形式和香蕉式連接器連接到函數(shù)發(fā)生器、示波器和數(shù)字萬(wàn)用表儀器。 圖1.1 ELVIS系統(tǒng)(xtng)計(jì)算機(jī)； 數(shù)據(jù)(shj)采集卡； 68針的電纜線； = 4 * GB3 * MERGEFORMAT NI ELVIS原型(yunxng)實(shí)驗(yàn)板； = 5 *

5、 GB3 * MERGEFORMAT NI ELVIS工作平臺(tái)。 圖1.2 原型實(shí)驗(yàn)板結(jié)構(gòu)圖 ，示波器信號(hào)列； 數(shù)字信號(hào)列； 組； = 4 * GB3 * MERGEFORMAT ； = 5 * GB3 * MERGEFORMAT 計(jì)時(shí)器/定時(shí)器、用戶配置的I/O口、直流電源信號(hào)列； = 6 * GB3 * MERGEFORMAT DMM（數(shù)字萬(wàn)用表），AO（模擬量輸出），信號(hào)（函數(shù)）發(fā)生器，用戶配置的I/O口，可變倍頻電源，直流電源信號(hào)列； = 7 * GB3 * MERGEFORMAT 電源； = 8 * GB3 * MERGEFORMAT BNC連接器； = 9 * GB3 * MERG

6、EFORMAT 蕉型插座連接器。 在模型板上提供了正負(fù)15V和+5V的電源，可以利用這些電壓連接許多常見(jiàn)電路。當(dāng)模型板電源打開(kāi)后，若有任何功率指示燈沒(méi)有亮，檢查(jinch)連接設(shè)備的短路現(xiàn)象，關(guān)閉模型板的電源。數(shù)據(jù)采集卡型號(hào)：PCI6251。電路圖和實(shí)物圖輸出(shch)信號(hào)界面：示波器界面(jimin)：五、軟件程序 （1）方案(fng n)選擇對(duì)于不同的模擬信號(hào)，接入到數(shù)據(jù)(shj)采集卡進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，需要采用不同的接線方式，本次(bn c)實(shí)驗(yàn)采用參考單端模式(RSE)：一個(gè)參考單端測(cè)量系統(tǒng)以系統(tǒng)地作為參考，信號(hào)源的負(fù)端是被連接到AIGND 上的，也就是說(shuō)它是被連到系統(tǒng)地上。這種連接的

7、方式使得我們?cè)跍y(cè)量時(shí)，對(duì)于每個(gè)信號(hào)只需要使用一個(gè)模擬輸入通道，所以，一個(gè)16 通道的數(shù)據(jù)采集設(shè)備在使用RSE模式時(shí)，可以測(cè)量16 路信號(hào)。如果我們想要在模擬輸入通道10 上測(cè)量一個(gè)信號(hào)，那么只需要將信號(hào)的正端連接到ACH10，負(fù)端連接到AIGND上。如圖1.5 所示。 圖1.5 參考(cnko)單端模式（RSE） 程序(chngx)中DAQ配置：如選擇差分輸入(shr)，則ACH0+和ACH0-為通道0，ACH1+和ACH1-為通道1，以此類推。如選擇參考單端（RSE）或非參考單端（NRSE）模式，則ACH0+對(duì)應(yīng)AI0(通道0)，ACH-對(duì)應(yīng)通道AI8，ACH1+對(duì)應(yīng)通道1，ACH1-對(duì)應(yīng)通

8、道9，以此類推。參考單端（RSE）模式信號(hào)的接地AIGND，非參考單端（NRSE）模式信號(hào)的接地AISENSE。（2）labVIW程序說(shuō)明輸出模塊程序框圖示波器程序框圖：Channal_Select選擇(xunz)CH1通道時(shí)，顯示ADC0+通道(tngdo)波形(b xn)以及各項(xiàng)參數(shù)，并可以進(jìn)行偏移和縮放。選擇CH2通道時(shí)，顯示ADC1+波形以及各項(xiàng)參數(shù)，并可以進(jìn)行偏移和縮放。選擇CH1&CH2通道時(shí)，顯示兩路波形以及各項(xiàng)參數(shù)，并可以進(jìn)行分別的偏移和整體縮放。Cal_Select選擇兩個(gè)通道相加或相減運(yùn)算，顯示兩路波形相加后的波形以及(yj)各項(xiàng)參數(shù)，并可以進(jìn)行偏移。這些(zhxi)都通過(guò)

9、調(diào)用子VI“示波器.vi”完成(wn chng) 五、實(shí)驗(yàn)(shyn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析 測(cè)量(cling)結(jié)果：選擇(xunz)CH1，只進(jìn)行一通道測(cè)量 選擇CH2，只進(jìn)行一通道測(cè)量 選擇(xunz)CH1&CH2并進(jìn)行(jnxng)相加測(cè)量 進(jìn)行(jnxng)相減測(cè)量六、實(shí)驗(yàn)(shyn)總結(jié)(zngji) 之前一直沒(méi)接觸過(guò)DAQ模塊的編程，在這次實(shí)驗(yàn)中得到了學(xué)習(xí)DAQ的機(jī)會(huì)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了DAQ的一些API，初步掌握(zhngw)了一些API的編程和調(diào)試技巧，以及遇到常見(jiàn)問(wèn)題的解決辦法。這次實(shí)驗(yàn)還初步學(xué)習(xí)了NI的硬件平臺(tái)：ELVIS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在對(duì)他的資源有大概的的了解后，我認(rèn)為NI的硬件平臺(tái)對(duì)電路草圖設(shè)計(jì)和調(diào)試還是很有幫助的，它提供了普通面包板和實(shí)驗(yàn)箱沒(méi)有的資源，可以說(shuō)是很多單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱和電工電子實(shí)驗(yàn)箱都提供不了的。這次試驗(yàn)后我還看了一些關(guān)于labview編程技巧的文章和書籍，比如如何減少內(nèi)存的使用、如何高效的運(yùn)行程序、局部變量和全局變量的使用等，labview編程博大精深，NI提供的豐富的API庫(kù)函數(shù)，讓開(kāi)發(fā)者更專注于算法的設(shè)計(jì)，所以labview可以面向更高級(jí)的