Labview模拟万用表设计报告

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1、1题目名称：模拟万用表设计题目：模拟万用表1.引言LabVIEW 是美国国家仪器公司（NationalInstrument,NI）推出的一门图形化编程语言，同时也是着名的虚拟仪器开发平台，它担当了“软件即仪器”这一虚拟仪器关键理念中的主角。它结合了图形化编程方式的高性能与灵活性，以及专为测试测量与自动化控制应用设计的高端性能与配置功能，能为数据采集、仪器控制、测量分析与数据显示等各种应用提供必要的开发工具。虚 拟 仪 器 和 传 统 仪 器 的 差 异 很 大 ， 具 有 很 强 的 优势 。 独 立 的 传 统 仪 器 ， 例 如 示 波 器 和 波 形 发 生 器 ， 性 能 强 大 ，

2、但 是 价 格 昂 贵 ， 且 被 厂家 限 定 了 功 能 ， 只 能 完 成 一 件 或 几 件 具 体 的 工 作 ， 因 此 ， 用 户 通 常 都 不 能 够 对 其 加 以2扩 展 或 自 定 义 其 功 能 。 仪 器 的 旋 钮 和 开 关 、 内 置 电 路 及 用 户 所 能 使 用 的 功 能 对 这 台 仪器 来 说 都 是 固 定 的 。 另 外 ， 开 发 这 些 仪 器 还 必 须 要 用 专 门 的 技 术 和 高 成 本 的 元 部 件 ，从 而 使 它 们 身 价 颇 高 且 很 不 容 易 更 新 。 基 于 PC 机 的 虚 拟 仪 器 系 统 ， 诞

3、生 以 来 就 充 分利 用 了 现 成 即 用 的 PC 机 所 带 来 的 最 新 科 技 。 这 些 科 技 和 性 能 上 的 优 势 迅 速 缩 短 了 独立 的 传 统 仪 器 和 PC 机 之 间 的 距 离 ， 包 括 功 能 强 大 的 处 理 器 （ 如 Pentium4)、 操 作 系统 及 微 软 Windows XP、 NET 技 术 和 Apple Mac OSx。 除 了 融 合 诸 多 功 能 强 大 的 特 性 ，这 些 平 台 还 为 用 户 提 供 了 简 单 的 联 网 工 具 。 此 外 ， 传 统 仪 器 往 往 不 便 随 身 携 带 ， 而 虚拟

4、 仪 器 可 以 在 笔 记 本 电 脑 上 运 行 ， 充 分 体 现 了 其 便 携 特 性 。 需 要 经 常 变 换 应 用 项 目 和系 统 要 求 的 工 程 师 和 科 学 家 们 需 要 有 非 常 灵 活 的 开 发 平 台 以 便 创 建 适 合 自 己 的 解 决 方案 。 可 以 使 用 虚 拟 仪 器 以 满 足 特 定 的 需 要 ， 因 为 有 安 装 在 PC 机 上 的 应 用 软 件 和 一 系列 可 选 的 插 入 式 硬 件 ， 无 需 更 换 整 套 设 备 ， 即 能 完 成 新 系 统 的 开 发 。 LABVIEW 有 很多 优 点 ， 尤 其

5、是 在 某 些 特 殊 领 域 其 特 点 尤 其 突 出 。 测 试 测 量 ： LABVIEW 最 初 就 是 为 测 试 测 量 而 设 计 的 ， 因 而 测 试 测 量 也 就 是 现 在LABVIEW 最 广 泛 的 应 用 领 域 。 经 过 多 年 的 发 展 ， LABVIEW 在 测 试 测 量 领 域 获 得 了 广 泛的 承 认 。 至 今 ， 大 多 数 主 流 的 测 试 仪 器 、 数 据 采 集 设 备 都 拥 有 专 门 的 LabVIEW 驱 动程 序 ， 使 用 LabVIEW 可 以 非 常 便 捷 的 控 制 这 些 硬 件 设 备 。 同 时 ， 用

6、 户 也 可 以 十 分 方 便地 找 到 各 种 适 用 于 测 试 测 量 领 域 的 LabVIEW 工 具 包 。 这 些 工 具 包 几 乎 覆 盖 了 用 户 所 需的 所 有 功 能 ， 用 户 在 这 些 工 具 包 的 基 础 上 再 开 发 程 序 就 容 易 多 了 。 有 时 甚 至 于 只 需 简单 地 调 用 几 个 工 具 包 中 的 函 数 ， 就 可 以 组 成 一 个 完 整 的 测 试 测 量 应 用 程 序 。 控 制 ： 控 制 与 测 试 是 两 个 相 关 度 非 常 高 的 领 域 ， 从 测 试 领 域 起 家 的 LabVIEW 自然 而 然

7、 地 首 先 拓 展 至 控 制 领 域 。 LabVIEW 拥 有 专 门 用 于 控 制 领 域 的 模 块 -LabVIEWDSC。 除 此 之 外 ， 工 业 控 制 领 域 常 用 的 设 备 、 数 据 线 等 通 常 也 都 带 有 相 应 的LabVIEW 驱 动 程 序 。 使 用 LabVIEW 可 以 非 常 方 便 的 编 制 各 种 控 制 程 序 。 仿 真 ： LabVIEW 包 含 了 多 种 多 样 的 数 学 运 算 函 数 ， 特 别 适 合 进 行 模 拟 、 仿 真 、 原型 设 计 等 工 作 。 在 设 计 机 电 设 备 之 前 ， 可 以 现

8、在 计 算 机 上 用 LabVIEW 搭 建 仿 真 原 型 ，验 证 设 计 的 合 理 性 ， 找 到 潜 在 的 问 题 。 在 高 等 教 育 领 域 ， 有 时 如 果 使 用 LabVIEW 进行 软 件 模 拟 ， 就 可 以 达 到 同 样 的 效 果 ， 使 学 生 不 致 失 去 实 践 的 机 会 。 儿 童 教 育 ： 由 于 图 形 外 观 漂 亮 且 容 易 吸 引 儿 童 的 注 意 力 ， 同 时 图 形 比 文 本 更 容 易被 儿 童 接 受 和 理 解 ， 所 以 LabVIEW 非 常 受 少 年 儿 童 的 欢 迎 。 对 于 没 有 任 何 计 算

9、 机 知 识的 儿 童 而 言 ， 可 以 把 LabVIEW 理 解 成 是 一 种 特 殊 的 “积 木 ”： 把 不 同 的 原 件 搭 在 一3起 ， 就 可 以 实 现 自 己 所 需 的 功 能 。 著 名 的 可 编 程 玩 具 “乐 高 积 木 ”使 用 的 就 是LabVIEW 编 程 语 言 。 儿 童 经 过 短 暂 的 指 导 就 可 以 利 用 乐 高 积 木 提 供 的 积 木 搭 建 成 各 种车 辆 模 型 、 机 器 人 等 ， 再 使 用 LabVIEW 编 写 控 制 其 运 动 和 行 为 的 程 序 。 除 了 应 用 于 玩具 ， LabVIEW 还

10、 有 专 门 用 于 中 小 学 生 教 学 使 用 的 版 本 。 快 快 速 开 发 ： 根 据 笔 者 参 与 的 一 些 项 目 统 计 ， 完 成 一 个 功 能 类 似 的 大 型 应 用 软 件 ，熟 练 的 LabVIEW 程 序 员 所 需 的 开 发 时 间 ， 大 概 只 是 熟 练 的 C 程 序 员 所 需 时 间 的 1/5左 右 。 所 以 ， 如 果 项 目 开 发 时 间 紧 张 ， 应 该 优 先 考 虑 使 用 LabVIEW， 以 缩 短 开 发 时 间 。跨 平 台 ： 如 果 同 一 个 程 序 需 要 运 行 于 多 个 硬 件 设 备 之 上 ，

11、 也 可 以 优 先 考 虑 使 用LabVIEW。 LabVIEW 具 有 良 好 的 平 台 一 致 性 。 LabVIEW 的 代 码 不 需 任 何 修 改 就 可 以 运行 在 常 见 的 三 大 台 式 机 操 作 系 统 上 ： Windows、 Mac OS 及 Linux。 除 此 之 外 ，LabVIEW 还 支 持 各 种 实 时 操 作 系 统 和 嵌 入 式 设 备 ， 比 如 常 见 的 PDA、 FPGA 以 及 运 行VxWorks 和 PharLap 系 统 的 RT 设 备 。强 大 功 能 归 因 于 它 的 层 次 化 结 构 ， 用 户 可 以 把 创

12、 建 的 VI 程 序 当 作 子 程 序 调 用 ，然 后 再 把 这 个 程 序 作 为 另 一 个 程 序 的 子 程 序 来 调 用 ， 以 创 建 更 为 复 杂 的 LabVIEW 程序 ， 而 这 种 调 用 的 层 次 是 没 有 限 制 的 ， 因 此 可 以 充 分 发 挥 个 人 的 开 发 潜 能 。 LabVIEW这 种 创 建 和 调 用 子 程 序 的 方 法 ， 使 创 建 的 程 序 结 构 模 块 化 ， 更 易 于 调 试 、 理 解 和 维护 。 下 面 的 框 图 反 映 了 常 见 的 虚 拟 仪 器 方 案 。2.虚拟万用表设计2.1 显示面板的设

13、计通过【控件/ 新式/ 数值/ 转盘】命令，在前面板放置一个转盘控件，对其设置属性：把数据类型设置为【无符号长整型】；【在文本标签】选项卡双击【文本标签】栏的选项，写入旋钮对应的名称，再单击【插入】按钮，重复多次，写入每一个项的名称。旋钮界面如图所示。4前面板包括一个转盘，一个布尔指示灯，一个开关控制，一个信号控制，一个已用时间的显示框，一个输出显示框。在编辑转盘时，需要先右键鼠标点击属性，之后将每一个量编辑写入转盘顺序由后到前，因为转盘默认第一个编辑是最后末尾的显示量52.2 虚拟万用表的软件设计在后面板中，放置一个条件结构，用于指示万用表对旋钮不同刻度执行不同动作。在条件结构中设置 32

14、个分支，这样每一个分支就对应执行 32 种不同的动作，把旋钮和条件结构的【分支选择器】连接起来。0-31 分支与旋钮的文本标签值是对应的。分支 0 显示系统的开闭状态，默认为关，指示灯灭，显示屏显示【关】。分支 1 负责检测二极管。当红表笔接二极管阳极时，系统中电路接通，显示“此时红表笔接二极管阳极”.接反时会显示“此时红表笔接二极管阴极 ”.当表笔没有接到二极管上时，显示“没有检测到任何二极管”.程序框图如图 2 所示。6而此时前面板显示为下图测量软件设计时先判断测量值的大小，再进行相应精度的选择显示。分支 2 到 6 负责电容的检测，每个分支量程不同。测量中先对数据的大小进行检测，判断测量

15、值是否超过量程。若没有超过量程，接下来读取测量精度；若超过量程，则在文本框中显示“超出测量范围，请选择高档位”,提示用户转换高档位。程序框图如下程序运行时，需要进行以下步骤测量7第一步将信号源调至电容测量第二步将 26 号开关中所对应被测量的条件变量的控制开关打开第三步进行电容测量没超出电位前面板显示如下图：超出量程范围时前面板显示如下图：8分支 7 到 10 负责交流电流测量，测量中先对数据的大小进行检测，判断测量值是否超过量程。若没有超过量程，接下来读取测量精度；若超过量程，则在文本框中显示“超出测量范围，请选择高档位”,提示用户转换高档位。最大电流为 2mA。程序框图如下：9程序运行时，

16、需要进行以下步骤测量第一步将信号源调至交流电流测量第二步将 710 号开关中所对应被测量的条件变量的控制开关打开第三步进行交流电流测量直流电流检测与交流电流检测类似因此就不做更多的解释前面板所示如下分支 15 到 21 负责电阻测量。电阻量程范围相当广泛，在量程范围内万用表才能正确测量，如果超出测量范围，前面板则显示“超出测量范围，请选择高档位”.框图如下所示10程序运行时，需要进行以下步骤测量第一步将信号源调至电阻检测量第二步将 1521 号开关中所对应被测量的条件变量的控制开关打开第三步进行电阻测量前面板显示如下11分支 22 到 31 负责电压测量。测量分支设计与上面描述的各种设计方法相同，仅仅单位和大小不同。程序框图如下程序运行时，需要进行以下步骤测量第一步将信号源调至交流电流测量第二步将 2231 号开关中所对应被测量的条件变量的控制开关打开第三步进行直流电压测量在条件框图 731 中，由于前面板中的转盘内部存在量程，因此若想实现万用表完成不同区