基于LABVIEW的二極管伏安特性

西南交通大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)（論文）第2頁(yè)西南交通大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)（論文）課程名稱：虛擬儀器課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：元件伏安特性的測(cè)量院系：電氣工程系專業(yè)：城軌電子本年級(jí)：2012姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：摘要虛擬儀器技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)的儀器及測(cè)量技術(shù)。與傳統(tǒng)技術(shù)不同，虛擬儀器技術(shù)指在包括數(shù)據(jù)采集設(shè)備的通用計(jì)算機(jī)的平臺(tái)，根據(jù)需求可以高效地構(gòu)建起形形色色的測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)大多數(shù)用戶而言，主要的工作變成了軟件設(shè)計(jì)。虛擬儀器技術(shù)突破了傳統(tǒng)儀器的局限，可以將許多信號(hào)處理的方法方便的應(yīng)用于測(cè)量中，并且為自動(dòng)測(cè)量和網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量創(chuàng)造條件。早期的虛擬儀器技術(shù)主要用于軍事、航空、航天等領(lǐng)域和科研院所，現(xiàn)在已經(jīng)越來(lái)越多地出現(xiàn)在工廠及其他民用場(chǎng)合。虛擬儀器技術(shù)反映了當(dāng)前測(cè)量技術(shù)的發(fā)展方向：涉及面廣，包括數(shù)學(xué)、物理、電工電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件、信號(hào)處理及相關(guān)專業(yè)的測(cè)試技術(shù)。LabView(laboratoryvirtualinstrumentengineeringworkbench)是一種圖形化的編程語(yǔ)言和開發(fā)環(huán)境，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，被公認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。虛擬儀器的硬件系統(tǒng)由PC機(jī)和數(shù)據(jù)采集器組成.數(shù)據(jù)采集器包括多路開關(guān)、放大器、采樣/保持器、A/D轉(zhuǎn)換器以及其它有關(guān)電路組成.這些部分共同配合完成對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)的采集、放大以及模/數(shù)轉(zhuǎn)換任務(wù).同時(shí)數(shù)據(jù)采集器上的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（D/A）可用于將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，從而實(shí)現(xiàn)控制功能.數(shù)據(jù)采集卡的種類非常多，其功能也有很大不同.使用時(shí)可根據(jù)需要選擇.使用數(shù)據(jù)采集卡時(shí)必須對(duì)其性能指標(biāo)有所了解，主要包括輸入通道數(shù)、信號(hào)輸入方式、輸入范圍、阻抗、A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率和位數(shù)、分辨率和精度等.關(guān)鍵詞：虛擬儀器；LABVIEW；線性電阻;二極管；電壓源；伏安特性第1章緒論1.1虛擬儀器簡(jiǎn)介1.1.1虛擬儀器概念虛擬儀器的概念是美國(guó)NI公司(NationalIn-argument)在20世紀(jì)80年代中期提出來(lái)的。虛擬儀器技術(shù)（Virtualinstrument）就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。自1986年問(wèn)世以來(lái)，世界各國(guó)的工程師和科學(xué)家們都已將NILabView圖形化開發(fā)工具用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而改善了產(chǎn)品質(zhì)量、縮短了產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間，并提高了產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)效率。使用集成化的虛擬儀器環(huán)境與現(xiàn)實(shí)世界的信號(hào)相連，分析數(shù)據(jù)以獲取實(shí)用信息，共享信息成果，有助于在較大范圍內(nèi)提高生產(chǎn)效率。虛擬儀器提供的各種工具能滿足我們?nèi)魏雾?xiàng)目需要。1.1.2虛擬儀器組成虛擬儀器由硬件設(shè)備與接口、設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件和虛擬儀器面板組成。其中，硬件設(shè)備與接口可以是各種以PC為基礎(chǔ)的內(nèi)置功能插卡、通用接口總線接口卡、串行口、VXI總線儀器接口等設(shè)備，或者是其它各種可程控的外置測(cè)試設(shè)備，設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件是直接控制各種硬件接口的驅(qū)動(dòng)程序，虛擬儀器通過(guò)底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件與真實(shí)的儀器系統(tǒng)進(jìn)行通訊，并以虛擬儀器面板的形式在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示與真實(shí)儀器面板操作元素相對(duì)應(yīng)的各種控件。用戶用鼠標(biāo)操作虛擬儀器的面板就如同操作真實(shí)儀器一樣真實(shí)與方便。虛擬儀器的硬件系統(tǒng)一般分為計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)和測(cè)控功能硬件。計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)可以是各種類型的計(jì)算機(jī)，如臺(tái)式計(jì)算機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)、工作站、嵌入式計(jì)算機(jī)等。它管理著虛擬儀器的軟件資源，是虛擬儀器的硬件基礎(chǔ)。因此，計(jì)算機(jī)技術(shù)在顯示、存儲(chǔ)能力、處理器性能、網(wǎng)絡(luò)、總線標(biāo)準(zhǔn)等方面的發(fā)展，導(dǎo)致了虛擬儀器系統(tǒng)的快速發(fā)展。按照測(cè)控功能硬件的不同，VI可分為DAQ、GPIB、VXI、PXI和串口總線五種標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，它們主要完成被測(cè)輸入信號(hào)的采集、放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)試軟件是虛擬儀器的主心骨。NI公司在提出虛擬儀器概念并推出第一批實(shí)用成果時(shí)，就用軟件就是儀器來(lái)表達(dá)虛擬儀器的特征，強(qiáng)調(diào)軟件在虛擬儀器中的重要位置。NI公司從一開始就推出豐富而又簡(jiǎn)潔的虛擬儀器開發(fā)軟件。使用者可以根據(jù)不同的測(cè)試任務(wù)，在虛擬儀器開發(fā)軟件的提示下編制不同的測(cè)試軟件，來(lái)實(shí)現(xiàn)當(dāng)代科學(xué)技術(shù)復(fù)雜的測(cè)試任務(wù)。在虛擬儀器系統(tǒng)中用靈活強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的某些硬件，特別是系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)直接參與測(cè)試信號(hào)的產(chǎn)生和測(cè)量特性的分析，使儀器中的一些硬件甚至整個(gè)儀器從系統(tǒng)中消失，而由計(jì)算機(jī)的軟硬件資源來(lái)完成它們的功能。虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)的軟件主要分為以下四部分。儀器面板控制軟件數(shù)據(jù)分析處理軟件儀器驅(qū)動(dòng)軟件通用I/O接口軟件1.2LabView簡(jiǎn)介1.2.1LabView概念LabView(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench，實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境)是一個(gè)基于G（Graphic）語(yǔ)言的圖形編程開發(fā)環(huán)境，在工業(yè)界和學(xué)術(shù)界中廣泛用作開發(fā)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、儀器控制軟件和分析軟件的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，對(duì)于科學(xué)研究和工程應(yīng)用來(lái)說(shuō)是很理想的語(yǔ)言。與C和BASIC

一樣，LabView也是通用的編程系統(tǒng)，有一個(gè)完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫(kù)。LabView

的函數(shù)庫(kù)包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，等等。LabView

也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、以動(dòng)畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序（子VI）的結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試。LabView（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench）是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語(yǔ)言。傳統(tǒng)文本編程語(yǔ)言根據(jù)語(yǔ)句和指令的先后順序決定程序執(zhí)行順序，而LabView則采用數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流向決定了VI及函數(shù)的執(zhí)行順序。VI指虛擬儀器，是LabView的程序模塊。LabView

提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器（如示波器、萬(wàn)用表）類似的控件，可用來(lái)方便地創(chuàng)建用戶界面。用戶界面在LabView中被稱為前面板。使用圖標(biāo)和連線，可以通過(guò)編程對(duì)前面板上的對(duì)象進(jìn)行控制。這就是圖形化源代碼，又稱G代碼。LabView的圖形化源代碼在某種程度上類似于流程圖，因此又被稱作程序框圖代碼。1.2.2LabView特點(diǎn)盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件?？沙浞职l(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。用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。虛擬儀器研究的另一個(gè)問(wèn)題是各種標(biāo)準(zhǔn)儀器的互連及與計(jì)算機(jī)的連接。目前使用較多的是IEEE488或

GPIB協(xié)議。未來(lái)的儀器也應(yīng)當(dāng)是網(wǎng)絡(luò)化的。圖形化的程序語(yǔ)言，又稱為“G”語(yǔ)言。使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念，因此，LabView是一個(gè)面向最終用戶的工具。它可以增強(qiáng)你構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。使用它進(jìn)行原理研究、設(shè)計(jì)、測(cè)試并實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)時(shí)，可以大大提高工作效率。1.2.3LabView應(yīng)用領(lǐng)域測(cè)試測(cè)量：LABVIEW最初就是為測(cè)試測(cè)量而設(shè)計(jì)的，因而測(cè)試測(cè)量也就是現(xiàn)在LABVIEW最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，LABVIEW在測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域獲得了廣泛的承認(rèn)。至今，大多數(shù)主流的測(cè)試儀器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備都擁有專門的LabView驅(qū)動(dòng)程序，使用LabView可以非常便捷的控制這些硬件設(shè)備。同時(shí)，用戶也可以十分方便地找到各種適用于測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域的LabView工具包。這些工具包幾乎覆蓋了用戶所需的所有功能，用戶在這些工具包的基礎(chǔ)上再開發(fā)程序就容易多了。有時(shí)甚至于只需簡(jiǎn)單地調(diào)用幾個(gè)工具包中的函數(shù)，就可以組成一個(gè)完整的測(cè)試測(cè)量應(yīng)用程序?？刂疲嚎刂婆c測(cè)試是兩個(gè)相關(guān)度非常高的領(lǐng)域，從測(cè)試領(lǐng)域起家的LabView自然而然地首先拓展至控制領(lǐng)域。LabView擁有專門用于控制領(lǐng)域的模塊LabVIEWDSC。除此之外，工業(yè)控制領(lǐng)域常用的設(shè)備、數(shù)據(jù)線等通常也都帶有相應(yīng)的LabView驅(qū)動(dòng)程序。使用LabView可以非常方便的編制各種控制程序。仿真：LabView包含了多種多樣的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，特別適合進(jìn)行模擬、仿真、原型設(shè)計(jì)等工作。在設(shè)計(jì)機(jī)電設(shè)備之前，可以先在計(jì)算機(jī)上用LabView搭建仿真原型，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，找到潛在的問(wèn)題。在高等教育領(lǐng)域，有時(shí)如果使用LabView進(jìn)行軟件模擬，就可以達(dá)到同樣的效果，使學(xué)生不致失去實(shí)踐的機(jī)會(huì)。兒童教育：由于圖形外觀漂亮且容易吸引兒童的注意力，同時(shí)圖形比文本更容易被兒童接受和理解，所以LabView非常受少年兒童的歡迎。對(duì)于沒有任何計(jì)算機(jī)知識(shí)的兒童而言，可以把LabView理解成是一種特殊的“積木”：把不同的原件搭在一起，就可以實(shí)現(xiàn)自己所需的功能。著名的可編程玩具“樂(lè)高積木”使用的就是LabView編程語(yǔ)言。兒童經(jīng)過(guò)短暫的指導(dǎo)就可以利用樂(lè)高積木提供的積木搭建成各種車輛模型、機(jī)器人等，再使用LabView編寫控制其運(yùn)動(dòng)和行為的程序。除了應(yīng)用于玩具，LabView還有專門用于中小學(xué)生教學(xué)使用的版本。快速開發(fā)：根據(jù)筆者參與的一些項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)，完成一個(gè)功能類似的大型應(yīng)用軟件，熟練的LabView程序員所需的開發(fā)時(shí)間，大概只是熟練的C程序員所需時(shí)間的1/5左右。所以，如果項(xiàng)目開發(fā)時(shí)間緊張，應(yīng)該優(yōu)先考慮使用LabView，以縮短開發(fā)時(shí)間?？缙脚_(tái)：如果同一個(gè)程序需要運(yùn)行于多個(gè)硬件設(shè)備之上，也可以優(yōu)先考慮使用LabView。LabView具有良好的平臺(tái)一致性。LabView的代碼不需任何修改就可以運(yùn)行在常見的三大臺(tái)式機(jī)操作系統(tǒng)上：Windows、MacOS及Linux。除此之外，LabView還支持各種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和嵌入式設(shè)備，比如常見的PDA、FPGA以及運(yùn)行VxWorks和Pharaoh系統(tǒng)的RT設(shè)備。

第2章總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)思路及原理獨(dú)立電源和電阻元件的伏安特性可以用電壓表、電流表測(cè)定，稱為伏安測(cè)量法（伏安表法）。伏安表法原理簡(jiǎn)單，測(cè)量方便，同時(shí)適用于非線性元件伏安特性測(cè)量理想電壓源的內(nèi)部電阻值Rs為零，其端電壓US（t）是確定的時(shí)間函數(shù)，而與流過(guò)電源的電流大小無(wú)關(guān)。如果US（t）不隨時(shí)間變化（即為常數(shù)），則該電壓源稱為直流理想電壓源Us，其伏安特性曲線如圖2-1中曲線a所示，實(shí)際電源的伏安特性曲線如圖2-1中曲線b所示，它可以用一個(gè)理想電壓源Us和電阻Rs相串聯(lián)的電路模型來(lái)表示（圖2-2）。顯然Rs越大,圖2-1中的角θ也越大，其正切的絕對(duì)值代表實(shí)際電源的內(nèi)阻Rs。圖2-1理想電壓源與實(shí)際電壓源伏安特性圖2-2實(shí)際電壓源模型理想電流源向負(fù)載提供的電流Is（t）是確定的函數(shù)，與電源的端電壓大小無(wú)關(guān)。如果Is(t)不隨時(shí)間變化（即為常數(shù)），則該電流源為直流理想電流源Is，其伏安特性曲線如圖2-3中曲線a所示。實(shí)際電源的伏安特性曲線如圖2-3中曲線b所示，它可以用一個(gè)理想電流源Is和電導(dǎo)Gs相并聯(lián)的電路模型來(lái)表示（圖2-4）。顯然，其正切的絕對(duì)值代表實(shí)際電源的電導(dǎo)值Gs。圖2-3理想電流源與實(shí)際電流源伏安特性圖2-4實(shí)際電流源模型電阻元件的特性可以用該元件兩端的電壓U與流過(guò)元件的電流I的關(guān)系來(lái)表征。即滿足于歐姆定律：R=U/I.在U-I坐標(biāo)平面上，線性電阻的特性曲線是一條通過(guò)原點(diǎn)的直線。如圖2-5所示2-5線性電阻伏安特性非線性電阻元件的電壓、電流關(guān)系，不能用歐姆定律來(lái)表示，它的伏安特性一般為一曲線。圖2-6給出的是一般晶體二極管的伏安特性曲線。2-6普通二極管伏安特性在本次設(shè)計(jì)中，我們只考慮對(duì)二極管的伏安特性進(jìn)行測(cè)量與研究，其他元件的測(cè)量方法與之相同，不必過(guò)多闡述。2.2設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介電壓掃描法測(cè)量二級(jí)管的伏安特性主要包括硬件電路的連接，數(shù)據(jù)采集器BNC16S將采集的數(shù)據(jù)送入軟件系統(tǒng)，通過(guò)軟件程序?qū)⒉杉Y(jié)果進(jìn)行處理分類并將其送入XYGraph波形顯示器顯示輸出結(jié)果三個(gè)大部分。硬件電路由信號(hào)源（即電源，由LabView的程序產(chǎn)生）、二極管及限流電阻組成；硬件電路和軟件程序通過(guò)數(shù)據(jù)采集器BNC16S連接，數(shù)據(jù)采集器采集二極管兩端的電壓和電阻兩端的電壓；采集到的數(shù)據(jù)送入電腦程序，由程序算得通過(guò)二極管的電流，將二極管兩端的電壓信號(hào)和通過(guò)二極管的電流信號(hào)送入波形顯示器，得到二極管的伏安特性曲線。2.3設(shè)計(jì)流程根據(jù)設(shè)計(jì)思路及原理，我們可以得出總體的設(shè)計(jì)步驟，從而畫出程序流程圖如下圖2-7所示。開始開始LabView軟件程序LabView軟件程序波形、參數(shù)可調(diào)的隨機(jī)電壓信號(hào)波形、參數(shù)可調(diào)的隨機(jī)電壓信號(hào)硬件電路硬件電路二極管、電阻兩端電壓信二極管、電阻兩端電壓信號(hào)LabView軟件程序LabView軟件程序處理信號(hào)使產(chǎn)生通過(guò)二極管的電流信號(hào)處理信號(hào)使產(chǎn)生通過(guò)二極管的電流信號(hào)顯示二極管的伏安特性曲線顯示二極管的伏安特性曲線結(jié)束結(jié)束圖2-7設(shè)計(jì)程序流程圖2.4設(shè)計(jì)的硬件電路將被測(cè)二極管與一個(gè)10kΩ的電阻串聯(lián)，得到所需要的測(cè)量電路，如圖2-8所示。在輸入端口施加電壓，令U2為二極管的端電壓，流經(jīng)二極管的電流為U1/R。通過(guò)測(cè)得這兩個(gè)數(shù)據(jù)即可得二極管的伏安特性曲線。該電路非常簡(jiǎn)單，直接在面板上連接。圖2-8硬件電路2.5數(shù)據(jù)采集器BNC16S的采集原理BNC16S型多功能接口盒各部分的功能。多功能接口盒具有16路單端/8路差分模擬輸入，可以測(cè)量三種模擬輸入信號(hào)：差分浮地信號(hào)（DIFF_FS）、差分有參考地信號(hào)（DIFF_GS）、單端有參考地信號(hào)（SINGLE_RSE）。多功能接口盒的信號(hào)發(fā)生器可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波以及TLL信號(hào)，并可通過(guò)旋鈕調(diào)節(jié)信號(hào)的幅值和頻率。該多功能接口盒還具有2路模擬輸出。在關(guān)機(jī)狀態(tài)，將BNC16S多功能接口盒與PC機(jī)上的數(shù)據(jù)采集卡聯(lián)結(jié)。如果連接正常，則多功能接口盒上的紅色電源指示燈處于點(diǎn)亮狀態(tài)。將接口盒的信號(hào)發(fā)生器SOURCE端口與某一模擬輸入通道相連。要將數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)里，并對(duì)其進(jìn)行合理的組織，需要構(gòu)建一個(gè)完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它包括：傳感器和變換器、信號(hào)調(diào)理設(shè)備、數(shù)據(jù)采集卡、驅(qū)動(dòng)程序、硬件配置管理軟件、應(yīng)用軟件和計(jì)算機(jī)等。使用不同的傳感器和變換器可以測(cè)量各種不同的物理量，并將它們轉(zhuǎn)化成電信號(hào)；信號(hào)調(diào)理設(shè)備可對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行加工，使它們適合數(shù)據(jù)采集卡等設(shè)備的需求；計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡等獲得測(cè)量數(shù)據(jù)；軟件則控制著整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，它告訴采集設(shè)備什么時(shí)候從哪個(gè)通道獲取設(shè)備，同時(shí)還對(duì)原始數(shù)據(jù)作分析處理，并將最后的結(jié)果表示成容易理解的方式。在該設(shè)計(jì)中，用輸出端口OUT采集LabView程序產(chǎn)生的電壓信號(hào)，將此信號(hào)送入硬件電路充當(dāng)電路中的電源。設(shè)置“0”通道和“1”通道，分別將數(shù)據(jù)采集器的輸入端口IN0和輸入端口IN1接在電阻和二極管的一端測(cè)量電阻和二極管各自產(chǎn)生的電壓信號(hào)，再將此信號(hào)送給LabView程序。第3章LabVIEW下的程序設(shè)計(jì)3.1各個(gè)子VI的介紹3.1.1基本函數(shù)發(fā)生器(BasicFunctionGenerator)LabVIEW提供了一個(gè)產(chǎn)生波形、幅值、頻率可調(diào)的波形發(fā)生器，通過(guò)輸入?yún)?shù)即可獲得相應(yīng)的信號(hào)，操作簡(jiǎn)單方便。這里發(fā)生的信號(hào)僅僅是仿真信號(hào)，它的作用是供給DAC，以發(fā)生真正的模擬信號(hào)。該設(shè)計(jì)中采用的是基本函數(shù)發(fā)生器BasicFunctionGenerator.vi來(lái)發(fā)生信號(hào)。圖3-1基本函數(shù)發(fā)生器其功能是根據(jù)設(shè)定的類型及參數(shù)產(chǎn)生一個(gè)輸出波形。各參數(shù)的含義如下：Offset：波形的直流偏移量，默認(rèn)值為0.0Resetsignal：將波形相位重置為相位初值，且將時(shí)間標(biāo)志置為0。默認(rèn)值為FALSE。Signaltype：產(chǎn)生波形的類型，包括正弦波（默認(rèn)）、三角波、方波和鋸齒波。Frequency：產(chǎn)生頻率（單位為Hz），默認(rèn)值為10。Amplitude：波形幅值，也稱為峰值電壓，默認(rèn)值為1.0。Phase：波形的初始相位（單位為度）默認(rèn)值為1.0。Samplinginfo：一個(gè)包括采樣信息的簇，共有Fs和#s兩個(gè)參數(shù)：Fs采樣率，單位是樣本數(shù)/s，默認(rèn)值為1000；#s波形的樣本數(shù)，默認(rèn)值為1000。Dutycycle(%)：占空比，對(duì)方波形信號(hào)而言，反映了一個(gè)周期內(nèi)高低電平所占的比例，默認(rèn)值為50%。Signalout：信號(hào)輸出端。Phaseout：波形的相位，單位為度。3.1.2AOContinuousGen其功能是將仿真信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并將該模擬信號(hào)傳輸給外圍硬件電路。其各參數(shù)的含義如下：圖3-2AOContinuousGen單元Waveformdata：波形數(shù)據(jù)，接受由程序產(chǎn)生的虛擬信號(hào)。Cleargeneration：虛擬信號(hào)傳輸允許端口，當(dāng)選擇為true時(shí)，虛擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)傳輸給外部電路。3.1.3AIAcquireWaveformsAIAcquireWaveforms的圖標(biāo)如下:圖3-3AIAcquireWaveforms單元Device：為設(shè)備號(hào)，在NI采集設(shè)置工具中設(shè)定。Channels：用于指定數(shù)據(jù)樣本的物理源（信號(hào)源）。Scanrate：為采樣頻率，默認(rèn)值是1000。Numberofsamples/ch：是每通道要采集的樣本數(shù)，默認(rèn)值是1000。High(low)limit：為被測(cè)信號(hào)的最高（低）電平，其默認(rèn)值是0，當(dāng)high(low)limit為默認(rèn)值時(shí)系統(tǒng)按照采集卡設(shè)定程序MAX中的設(shè)定來(lái)處理。Waveforms：為A/D轉(zhuǎn)換后的輸出。輸出可以是一維波形數(shù)組或二維數(shù)值數(shù)組。波形數(shù)組的每個(gè)元素表示的是一個(gè)對(duì)應(yīng)通道的波形；數(shù)值數(shù)組的每一列表示的是一個(gè)對(duì)應(yīng)通道的數(shù)據(jù)。3.1.4IndexWaveformArray主要端口說(shuō)明：圖3-3IndexWaveformArray單元該單元的主要作用是將數(shù)組信號(hào)進(jìn)行提取，提取出單一的信號(hào)，為之后的信號(hào)輸出提供方便。主要端口說(shuō)明：Waveformarray：從數(shù)組中提取出單一信號(hào)，并對(duì)波形進(jìn)行分析。Index：從數(shù)組中提取出的單一信號(hào)的指數(shù)。Waveform：輸出該單一信號(hào)的波形。3.2軟件層設(shè)計(jì)該程序是一個(gè)含兩幀的順序結(jié)構(gòu)： 在第0幀中，先產(chǎn)生一個(gè)周期性的電壓掃描信號(hào)，其信號(hào)類型、頻率及幅值是可控的。這里需要注意兩個(gè)問(wèn)題：一是這個(gè)信號(hào)是連續(xù)發(fā)生的，而不是只提供有限個(gè)樣本；而是對(duì)所發(fā)生的信號(hào)加了偏移量（offest），其大小與信號(hào)的幅值相同，這樣使得電壓信號(hào)的值均大于0。在本程序中，產(chǎn)生一個(gè)正弦波，調(diào)整其頻率為10Hz，幅值電壓為1V，偏移量同幅值相等，為1V。圖3-4第“0”幀程序框圖在第一幀中，從0，1兩個(gè)通道各采集一個(gè)波形，其中通道0是u1，將其除以電阻值10kΩ后得到電流,單位是mA；通道1是u2。將這兩個(gè)波形經(jīng)Bundle后送給XYGraph，就可以得到所需的特性曲線。在該程序中，信號(hào)源樣本為0：1頻道，采樣頻率為1000Hz，每通道采集1000個(gè)樣本。圖3-5第“0”幀程序框圖圖3-6總體的程序框圖總體的程序框圖如圖3-6所示，該程序按照順序執(zhí)行，產(chǎn)生參數(shù)可調(diào)的虛擬電壓信號(hào)，將該信號(hào)用示波器顯示，并通過(guò)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集器，將模擬電壓信號(hào)提供給外接電路，再通過(guò)采集二極管及電阻的端電壓并將其通過(guò)數(shù)據(jù)采集器送入軟件程序，在通過(guò)抽取信號(hào)使信號(hào)稱為單一信號(hào)，即分離二極管及電阻的端電壓，將電阻的端電壓值除以其電阻10kΩ，得到通過(guò)二級(jí)管的電流。將二極管兩端的電壓信號(hào)和通過(guò)其的電流信號(hào)送入XYGraph中，其中，X表示電壓信號(hào)，Y表示電流信號(hào)。第4章結(jié)果分析4.1運(yùn)行檢驗(yàn)圖4-1運(yùn)行結(jié)果圖圖4-2實(shí)際二極管伏安特性如圖上圖所示，左圖示波器是虛擬信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的頻率為10Hz，幅值為1V的正弦波形，右圖的XY示波器是測(cè)量的二極管的伏安特性曲線，其結(jié)果符合二極管實(shí)際的伏安特性。4.2調(diào)試分析在實(shí)驗(yàn)調(diào)試過(guò)程中遇到了很多問(wèn)題，尤其是對(duì)數(shù)據(jù)采集器BNC16S不熟悉，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)從下手，不知該如何將其連接至硬件電路，導(dǎo)致多次測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)混亂的情況，其次，對(duì)Labview軟件的熟悉度