測控綜合實驗1(共12頁)

1、南京(nn jn)郵電大學(xué) 自動化 學(xué)院(xuyun)實 驗 報 告實驗(shyn)名稱： 虛擬示波器 課程名稱： 測控技術(shù)與儀器專業(yè)綜合實驗所在專業(yè)： 測控技術(shù)與儀器 學(xué)生姓名： 方川 班級學(xué)號： B12050507 任課教師： 戎舟 2014 /2015 學(xué)年第 二 學(xué)期實驗地點： 教5-214 實驗學(xué)時：4摘要(zhiyo)：這次的實驗(shyn)主要是基于labVIW 軟件(run jin)和 ELVIS實驗平臺實現(xiàn)的一種虛擬儀器。實驗系統(tǒng)只要利用圖形化的編程語言LabVIEW,實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的采集于分析，并進行顯示。實驗結(jié)果表明該系統(tǒng)能顯示波形，選擇通道以及顯示對象，對波形進行疊加和相

2、減，并能夠便宜和縮放,使得儀器虛擬化。簡化了儀器，方便了攜帶與搬運，使得儀器大眾化，縮減了成本。實驗?zāi)康?1.理解示波器的工作原理，掌握虛擬示波器的設(shè)計方法。 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實現(xiàn)虛擬示波器。實驗內(nèi)容 1.數(shù)據(jù)采集 用ELVIS實驗平臺，采用DAQmx編程，通過數(shù)據(jù)采集卡對信號進行采集，并進行參數(shù)的設(shè)計。 2.示波器界面設(shè)計 （1）設(shè)置運行及停止按鈕：按運行時，示波器工作；按停止時，示波器停止工作。 （2）設(shè)置圖形顯示區(qū)：可顯示兩路信號，并可進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（只顯示一個通道的圖形），多通道模式（可同時顯示兩個通道），運算模式（兩通道相加、兩通道相減等）。 （4）測量功能：可自動測量信號的頻率、周期、幅值、占空比等參數(shù)。實驗設(shè)備（1）計算機 1臺（2）elvis數(shù)據(jù)采集(cij)平臺 1臺四、實驗(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)及模塊功能說明：通過電腦控制ELVIS實驗平臺的DAC0、DAC1輸出兩路波形，再由ADC0+、ADC1+口采集兩路輸入波形。并通過一系列運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實驗平臺和數(shù)

4、據(jù)采集卡 NI ELVIS把硬件和軟件組成一套完整的實驗室設(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機的PCI插槽中，通過數(shù)據(jù)線連接到工作平臺，工作平臺上有一塊原型實驗卡，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。原型實驗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)字萬用表儀器。 圖1.1 ELVIS系統(tǒng)(xtng)計算機； 數(shù)據(jù)(shj)采集卡； 68針的電纜線； = 4 * GB3 * MERGEFORMAT NI ELVIS原型(yunxng)實驗板； = 5 *

5、 GB3 * MERGEFORMAT NI ELVIS工作平臺。 圖1.2 原型實驗板結(jié)構(gòu)圖 ，示波器信號列； 數(shù)字信號列； 組； = 4 * GB3 * MERGEFORMAT ； = 5 * GB3 * MERGEFORMAT 計時器/定時器、用戶配置的I/O口、直流電源信號列； = 6 * GB3 * MERGEFORMAT DMM（數(shù)字萬用表），AO（模擬量輸出），信號（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15V和+5V的電源，可以利用這些電壓連接許多常見電路。當模型板電源打開后，若有任何功率指示燈沒有亮，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：PCI6251。電路圖和實物圖輸出(shch)信號界面：示波器界面(jimin)：五、軟件程序 （1）方案(fng n)選擇對于不同的模擬信號，接入到數(shù)據(jù)(shj)采集卡進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，需要采用不同的接線方式，本次(bn c)實驗采用參考單端模式(RSE)：一個參考單端測量系統(tǒng)以系統(tǒng)地作為參考，信號源的負端是被連接到AIGND 上的，也就是說它是被連到系統(tǒng)地上。這種連接的

7、方式使得我們在測量時，對于每個信號只需要使用一個模擬輸入通道，所以，一個16 通道的數(shù)據(jù)采集設(shè)備在使用RSE模式時，可以測量16 路信號。如果我們想要在模擬輸入通道10 上測量一個信號，那么只需要將信號的正端連接到ACH10，負端連接到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+對應(yīng)AI0(通道0)，ACH-對應(yīng)通道AI8，ACH1+對應(yīng)通道1，ACH1-對應(yīng)通

8、道9，以此類推。參考單端（RSE）模式信號的接地AIGND，非參考單端（NRSE）模式信號的接地AISENSE。（2）labVIW程序說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，顯示ADC0+通道(tngdo)波形(b xn)以及各項參數(shù)，并可以進行偏移和縮放。選擇CH2通道時，顯示ADC1+波形以及各項參數(shù)，并可以進行偏移和縮放。選擇CH1&CH2通道時，顯示兩路波形以及各項參數(shù)，并可以進行分別的偏移和整體縮放。Cal_Select選擇兩個通道相加或相減運算，顯示兩路波形相加后的波形以及(yj)各項參數(shù)，并可以進行偏移。這些(zhxi)都通過

9、調(diào)用子VI“示波器.vi”完成(wn chng) 五、實驗(shyn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析 測量(cling)結(jié)果：選擇(xunz)CH1，只進行一通道測量 選擇CH2，只進行一通道測量 選擇(xunz)CH1&CH2并進行(jnxng)相加測量 進行(jnxng)相減測量六、實驗(shyn)總結(jié)(zngji) 之前一直沒接觸過DAQ模塊的編程，在這次實驗中得到了學(xué)習(xí)DAQ的機會，并通過實驗運用了DAQ的一些API，初步掌握(zhngw)了一些API的編程和調(diào)試技巧，以及遇到常見問題的解決辦法。這次實驗還初步學(xué)習(xí)了NI的硬件平臺：ELVIS實驗平臺，在對他的資源有大概的的了解后，我認為NI的硬件平臺對電路草圖設(shè)計和調(diào)試還是很有幫助的，它提供了普通面包板和實驗箱沒有的資源，可以說是很多單片機實驗箱和電工電子實驗箱都提供不了的。這次試驗后我還看了一些關(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庫函數(shù)，讓開發(fā)者更專注于算法的設(shè)計，所以labview可以面向更高級的