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1、 计算机辅助测试实 验 指 导 书陈曼龙 王占领 梁应选 编 写适用专业： _测控技术与仪器陕 西 理 工 学 院 机 械 工 程 学 院2007 年 4 月前 言本课程系统地论述了计算机测试系统设计的各个重要环节。介绍构成计算机测试系统所需的计算机和测控总线技术，计算机和测试系统接口技术，模 /数转换技 术及应用中的注意事 项；测试系统抗干扰的若干方法；介绍虚拟仪器、 现场总线与测控网络技术；给出测试系统设计方法和几个典型的设计实例。为了使学生更好地理解和深刻地把握所学知识，结合目前主流计算机测试系统，设置实验项目有：实验一 可重构虚拟仪器实验；实验二 虚拟示波器综合实验。实验一可重构虚拟仪
2、器实验 主要让学生了解虚拟仪器的概念和基于组件的装配及软件设计方法，掌握用 DRVI 可重构虚拟仪器平台进行计算机测试系统设计的方法。实验二 虚拟示波器综合实验 主要了解并掌握虚拟仪器的设计方法，具备初步的独立设计能力。初步掌握对图形化编程语言 LabVIEW 的编程、调试等基本技能。提高综合运用所学的知识独立解决问题和分析问题的能力。本实验指导书根据“测 控技术与仪器” 专业教学和 选修课的特点出发， 结合当前 计算机测试系统的发展与实际使用情况分别开设验证和综合实验。 实验内容除涵盖目前流行的计算机测试系统DRVI、LABIEW 测试平台 编程和使用外，还 包括计算机辅助测试课程的部分教学
3、内容。使学生在巩固所学的基础上，还熟悉和掌握先进的测试系统原理、方法，更能适应实际生产需要。本指导书适合于测控技术与仪器专业本科学生。目 录实验规则1实验一 可重构虚拟仪器实验2实验二 虚拟示波器综合实验8实验规则一、实验课前必须按实验指导书作好预习及准备工作。二、进入实验室后，应更换拖鞋。书包、雨伞等不得带入仪器室，只准带进实验指导书、报告及有关的书籍和文具。三、保持实验室的整洁和安静，严禁喧哗、打闹、及随地吐痰。四、经指导教师同意后，方可接通电源使用仪器，操作要细心正确，不得用手触摸光学镜头表面。五、实验时应每个人独立完成。六、凡与本次实验无关的仪器设备等，均不得使用或触摸。七、所有实验用
4、仪器和量具，均不得擅自拆开，不得随意删除计算机内软件。若发生故障时，及时报告老师。八、实验完毕后，应将所用过的仪器、工件用汽油清洗，并用棉花擦干放回原处、凳子摆放整齐。九、学生做完实验后应将实验数据交指导教师检查后方可离开实验室。实验一、可重构虚拟仪器实验实验学时：2实验类型：（常规、综合、设计）实验要求：（必修、选修）一、 实验目的通过本实验让学生了解虚拟仪器的概念和基于组件的装配及软件设计方法，掌握用DRVI可重构虚拟仪器平台进行计算机测试系统设计的方法。二、 实验内容1. 设计一个李沙育图形演示实验，显示两路正弦信号在不同相位差下的李沙育图形。2. 设计一个李沙育图形实验演示系统，显示两
5、路正弦波信号在不同频率差的李沙育图形。3. 利用 PC 机资源完成色彩合成（ T0 标签）、灰度处理（T2 标签）、边缘检测等项目（选作内容）。三、 实验原理、方法与基础知识1. DRVI 可重构虚拟仪器实验平台概述DRVI 可重构虚拟仪器实验平台是新型装配架构的虚拟仪器。其设计思想是按照 PC机的装配生产模式，将计算机虚拟仪器测试系统分解成若干个具有独立功能的模块，然后根据测量任务，用软件底盘把若干独立功能模块装配起来，形成一个满足测量任务的独立测量系统，当测量对象或测量任务发生变化时可以通过重新组建各个功能模块，快速调整成另外一个测试系统。DRVI 的主体为一个带软件控制线和数据线的软主板
6、，其上可插接软仪表盘、软信号发生器、软信号处理电路、软波形显示芯片组，并能与 A/D 卡、I/O 等信号采集硬件进行组合与连接。直接在以软件总线为基础的面板上通过简单的可视化插拔软件芯片和连线，就可以完成对仪器功能的裁减、重组和定制，快速搭建一个按应用需求定制的虚拟仪器测量系统。2. DRVI 可重构虚拟仪器实验平台软件主界面DRVI 通过在前面板上可视化插接虚拟仪器软件芯片来搭构虚拟仪器或测量实验。插接虚拟仪器软件的 过程很简单，从 软件芯片表中点击需要的软件芯片，将其添加到 DRVI 前面板上，然后在新插入的 软 件芯片上压下鼠标不放，将其拖动到合适位置。插接在 DRVI 前面板上的虚拟仪
7、器软件芯片的屏幕位置是可以移动和调整的，点击快捷工具条中的“移动软件芯片位置 ”图标，然后在待移动的软件芯片上压下鼠标不放，就可以将其拖动到新位置，从而实现屏幕布局的调整（如图 3 示）。图 3 DRVI 的虚拟仪器3. DRVI 软件概念和芯片连线为实现虚拟仪器软件芯片间的数据交换， DRVI中设置了一组软件总线，包括 256条Double图 4、虚拟仪器芯片连线单变量数据线和 32 条 Double 型数组型数据线，可传输有效值等单变量数据，也可传输波形、频谱等数组数据。虚拟仪器软件芯片可以通过这组透明的数据总线进行数据传输和命令交换，连线的方法是在软件芯片上点击右鼠标键，弹出该芯片的属性
8、表，修改其中的连接数据线号就可以实现软件芯片间的连线（如图 4 示）。4. DRVI 常用软件芯片见文末附表一。5. PC 机图象处理图 4 色彩合成计算操作界面图 5 色彩合成操作界面四、 实验组织运行要求本实验为软件编程与硬件介绍相结合的实践环节，采用集中讲授与个别辅导结合进行。集中讲述测试平台组成、原理、演示软件使用情况；对使用中出现的问题进行个别辅导。五、 实验设备实验条件打印机；USB 插口计算机用摄相头；DRVI 快速可重组虚拟仪器平台；计算机；六、 实验步骤1、运行 DRVI 主程序，点击 DRVI 快捷工具条上的联机注册图标，选择其中的“采集仪主卡检测（USB）”2、从芯片表中
9、拖拉软件芯片到软件面板上，熟悉软件芯片的放置、移动、连线和删除操作；然后采用 DRVI 上的软件芯片搭建一个李沙育图形实验演示系统；3、把摄相头连接至计算机 USB 端口，并打开“CCD 摄相头彩色图像采集”项目；4、完成色彩合成（T0 标签）、灰度处理（T2 标签）、边缘检测等项目。七、 思考题1.结合计算机测试系统组成分析 DRVI 可重组虚拟仪器实验平台结构特点。八、 实验报告要求1. 实验预习 实验要求先预习 DRVI 实验平台相关知识，了解 DRVI 软件使用方法，初步编写实验程序流程。2. 实验记录 记录 DRVI 硬件平台的组成部分与实现原理知识概貌、实验操作步骤和实验中的调试过
10、程3. 实验报告a) 简述实验的目的和原理。b) 给出实验的运行界面过程和结果截图。c) 写出所设计演示实验的认识性结论。附表一 DRVI 常用软件芯片实验二 虚拟示波器综合实验实验学时：4实验类型：（常规、综合、设计）实验要求：（必修、选修）一、实验目的（1）了解并掌握虚拟仪器的设计方法，具备初步的独立设计能力。（2）初步掌握对图形化编程语言 LabVIEW 的编程、调试等基本技能。（3）提高综合运用所学的知识独立分析和解决问题的能力。二、实验内容(1)利用实验所提供的仪器设备搭建硬件测试系统；(2)编写相应软件完成对一至二个工程信号的测试并初步做相应分析；三、实验原理、方法1.信号源信号的
11、获取可采用以下方式中的任何一种。（1）从外部硬件获取信号在熟悉 ZCY-1 传感器综合实验仪输出信号的基础上，选择适合的输出信号作为待测量信号，首先利用实验室提供的示波器观察输出信号，并使用 ZCY-1 做适当调整。如果选择外部信号则还必须配置数据采集卡，具体方法如下：1) 运行 NI Device Manager，在 Installed Devices 中选择 NI-6024E 数据采集卡2) 在 NI-6024E 数据采集卡右侧选择 Setup，弹出 NI-6024EDevice Setting 对话框， 3) 在 NI-6024E 数据采集卡右侧选择 Test，弹出 Test Panel
12、s 窗口。在该窗口中可以通过实际信号测试数据采集卡的全部功能。（2）利用 LABVIEW 设计虚拟信号发生器虚拟信号发生器产生的信号频率通过软件延时的方法实现，即在相邻两个离散函数值之间进行加数循环。例如，当采样延时为 1000(次) 时，即在相邻两个 离散函数值之间进行加数循环 1000 次，就有某个信号频率与之对应。虚拟信号发生器面板需设置以下主要控件：1) “图形显示” 窗：用来显示图形。2) “幅度选择” 输入窗：用来选择模拟输出信号的幅值，范围为 15 V。3) “波形选择” 键：用来选择待输出的机内周期信号的波形。该开关掷于上方时由软件 自动生成正弦波，掷于中间时机内软件自动生成方
13、波，掷于下方时机内软件自动生 成三角波。4) “延时选择” 输入窗：延时范围为 1500，改变此值，可改变模拟输出信号的频率。5) “Sigpoints”输入窗：输入模拟输出信号一个周期内的离散点数。6) “波形发生” 命令键：指令启动 D/A 转换，输出模拟电压信号。7) “停止”键：终止正在进行的 D/A 转换。8) “关闭仪器” 键：具有关机功能。参考前面板（图 1）：图 1 虚拟信号发生器参考前面板2.学习掌握 LABVIEW 语言编程方法见附录3.虚拟示波器设计以下是参考的示波器面板，允许学生根据实验实际情况自行设计，也可简化其部分功能。图 2 虚拟示波器参考面板四、实验组织运行要求
14、本实验为软件编程与硬件介绍相结合的实践环节，采用学生自行设计实验方案并加以实现的实验。实验可根据需要集中讲述测试平台组成、原理、采集卡使用情况；对使用中出现的问题进行个别辅导。五、实验设备实验条件打印机；ZCY-1 综合传感器实验仪；工业计算机；多功能数据采集卡；采集卡端子板、连接线等附件。六、实验步骤1.利用工业计算机、数据采集卡、传感器、信号调理器、端子板完成工业计算机测试系统的搭建。2.绘制虚拟示波器的功能框图，虚拟示波器主要由软件控制完成信号的采集、处理和显示。系统软件总体上包括数据采集、波形显示、参数测量、频谱分析及波形存储和回放等五大模块。图 3.虚拟示波器软件结构参考用图3. 分
15、别编成完成各功能模块。1）数据采集模块：数据采集模块主要完成数据采集的控制，包括触发控制、通道选择控制、时基控制等。2）波形显示模块：通过显示通道的选择，可以任意显示某一通道或两通道输入信号的波形；3）参数测量模块：参数测量模块主要模拟示波器或电参数仪表的参数测量功能，完成对待测参数的测量并显示其测量结果。七、思考题1.说明 LABVIEW 控制面板和前面板的作用。2.基于虚拟仪表技术的数据采集系统有哪些组成部分和哪些特点。八、实验报告要求1. 实验预习 实验要求先预习工业计算机和 DAQ NI6024E 采集卡相关知识，了解 LABVIEW 软件使用方法，初步编写实验程序流程。2. 实验记录
16、 记录所搭建测试系统的组成部分与实现原理、实验操作步骤和实验中的调试过程。3. 实验报告a) 简述实验的目的和原理。b) 给出实验的运行界面过程、程序流程、结果截图。c) 写出所设计测试系统的认识性结论。附录在 LabVIEW 的用户界面上，应特别注意它提供的操作模板，包括工具（Tools）模板、控制（Controls ）模板和函数（ Functions）模板。这些模板集中反映了该软件的功能与特征。下面我们来大致浏览一下。1. LabVIEW 的操作模板工具模板（Tools Palette ）该模板提供了各种用于创建、修改和调试 VI 程序的工具。如果该模板没有出现，则可以在 Windows 菜单下选择 Show Tools Palette 命令以显示该模板。当
