基于虚拟仪器labview万用表的课程设计

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1、 - 1 -沈阳工程学院沈阳工程学院课程设计任务书课程设计任务书课程设计题目：课程设计题目： 基于基于 LabviewLabview 的万用表的设计的万用表的设计系系 别别 自控系自控系 班级班级 测控本测控本 091091 学生姓名学生姓名 学号学号 指导教师指导教师 职称职称 教授教授 课程设计进行地点：课程设计进行地点： 实训实训 F430F430 任任 务务 下下 达达 时时 间：间： 20122012 年年 2 2 月月 2727 日日起止日期：起止日期：20122012 年年 2 2 月月 2727 日起日起至至 20122012 年年 3 3 月月 2 2 日止日止教教研研室室主

2、主任任 年年 月月 日批准日批准- 2 -摘 要虚拟仪器技术的实质是利用最新的计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能，在许 多方面具有传统仪器所没有的优越性，在实验教学和工程领域具有极大的应用潜力。实 验表明，设计的虚拟函数信号发生器输出信号性能优于普通传统的信号源。 虚拟仪器是 1986 年美国国家仪器公司（NI）提供的一种新型一起概念。它是计算机 技术介入仪器领域所形成的一种新型的、富有生命力的仪器种类。在虚拟仪器中计算机 处于核心地位，计算机软件技术和测试系统更紧密地结合成一个有机整体，仪器的结构 概念和设计观点都发生了根本变化。 虚拟仪器技术的实质是利用最新的计算机技术来实现和扩展传统仪

3、器的功能。其基 本构成包括计算机、虚拟仪器软件、硬件接口模块等。在这里，硬件仅是为了解决信号 的输入输出，软件才是整个系统的关键。当基本硬件确定后，就可以通过不同的软件实 现不同的功能。虚拟仪器应用软件集成了仪器的所有采集、控制、数据分析、结果输出 和用户界面等功能。使传统仪器的某些硬件甚至整个仪器都被计算机软件所代替。因此 从某种意义上说，计算机既是仪器，软件即是仪器。 虚拟仪器的软件是其最核心、最关键的部分，其主要功能是对硬件执行通信和控制， 对信号进行分析和处理，以及对结果进行恰当的表达和输出等。虚拟仪器的软件开发平 台目前主要有两类：第一类是基于传统语言的 Turbo C，Micros

4、oft 公司的 Visual Basic ，Borland 公司的 Delphi，Sybase 公司的 PowerBuilder。这类语言具有适应面广、开发灵 活的特点，但开发人员需有较多的编程经验和较强的调试能力；第二类用专业图形化编 程软件进行开发。如 HP 公司的 VEE,NI 公司的 LabVIEW 和 Lab Windows/CVI 等。NI 公 司的 LabVIEW 软件开发平台是一种专业图形化编程软件，采用图形化编程方式，结构流 程清晰，但缺点是对硬件的要求较高，比较依赖 NI 的专用产品，对信号控制方式不够灵活。而 Lab Windows/CVI 以 ANSI C 为核心。将功

5、能强大，使用灵活的 C 语言平台与数 据采集，分析和表达的测控专业工具有机地接合起来。它的集成化开发平台，交互式编 程方法，丰富的控件和库函数大大增强了 C 语言的功能，为熟悉 C 语言的开发人员建立 检测系统，自动测量环境，数据采集系统，过程监控系统等提供了一个理想的软件开发 环境。关键词 函数信号发生器, 数据采集卡,LabVIEW，DAQ 卡，示波器- 3 -目录1设计任务描述 .4 1.1 设计题目:.4 1.2 设计要求：.5 1.3 报告要求：.5 1.4 时间进度安排：.5 2设计思路 .6 3软件流程图 .7 4各部分程序设计 .8 4.1 数据采集.8 4.2 程序框图设计.

6、8 4.2.3 函数信号输出设计 .10 4.2.4 前面板设计.10 4.3 基本波形检验.11 5工作过程分析 .13 5.1 设计中的程序结构.13 5.2 切换开关的介绍.14 5.3 程序简化设计及波形参数计算.14 5.3.1 简化设计思路.14 5.3.2 参数计算.14 6元件清单 .16 7主要元器件介绍 .17 7.1 DAQ 数据采集卡 .17 7.2 模拟示波器.17 7.3 LabVIEW 简介 .18 总 结.19 致 谢.20 参考文献.21 附录.22 附录.23- 4 -1设计任务描述1.1 设计题目:设计基于 Labview 的函数信号发生器的设计。1.2

7、设计要求：1）掌握 NI-DAQ 使用方法。2）了解函数信号产生方法。3） 输出一路占空比可调的方波信号，一路函数信号（输出信号类型可选择） 。1.3 报告要求：（1）.课程设计论文是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于 3000 字。（2）.学生应撰写的内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。课程设计论文的结构及各部分内容要求可参照沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范执行。应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。（3）.论文要求打印，打印时按沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范的要求进行打印。（4）.课程设计论文装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关

8、键词、目录、正文、参考文献。1.4 时间进度安排：顺序阶段日期计 划 完 成 内 容备注 12 月 27 日教师讲解题目，学生查阅相关资料 22 月 28 日进行方案论证，确定程序流程，熟悉 NI- DAQ 使用方法 32 月 29 日程序设计 43 月 1 日调试程序 53 月 2 日撰写论文，成果验收- 5 -2设计思路本次设计的是虚拟的可以显示正弦波、方波、三角波及锯齿波四种波形的函数信号 发生器。 创建波形时首先根据题目要求，在 LabVIEW 函数选版内选择 “编程”到“波形” 到“模拟波形”子选板下还提供了“波形生成”子选板。选择不同的波形就产生正弦波 波形（Sine Wave）

9、、三角波形(Triangle Wave)、方波波形(Squre Wave)、锯齿波波形 (Sawtooth Wave)四种基本类型信号波形。并且要对这些波形的频率、幅值、初始相位进 行可调节控制。其中只有方波有占空比，所以在创建方波时需要加入占空比。 由于在虚拟仪器 LabVIEW 内产生的是模拟信号，所以不需要进行 D/A 转化。直接将 转化后的信号接入示波器，即可以观察到这几类基本波形。 该函数信号发生器除了可以显示四种基本波形外，还加入了参数计算功能，例如波 峰、均值、有效值及波峰因数和波形因数的计算，利用计算公式就可以得出参数数值。 其中由于有效值与均值需要积分与微分，所以积分与微分可

10、以在 LABVIEW 函数选板下 的“数学”子选板下的“积分与微分”选板中选择。- 6 -3软件流程图图 3.1 软件流程图开始开始DAQ 初始化初始化生成信号生成信号波峰因数波峰因数信号选择信号选择占空比占空比波形因数波形因数正正弦弦波波锯锯齿齿波波方方波波三三角角波波波形参数计算波形参数计算显显 示示是否停止是否停止 ？While 循环循环结结 束束否否是是有效值有效值波峰波峰平均值平均值- 7 -4各部分程序设计4.1 数据采集虚拟仪器获取数据的方法是通过对 I/O 接口设备的驱动完成的。通过数据采集获取数 据是虚拟仪器获取数据的渠道之一，通过数据采集卡获取数据在虚拟仪器中又称为 NI- DAQ 卡式仪器。 此次虚拟函数信号发生器数据的输入输出靠对数据采集卡输出输入口的定义来实现。 本设计采用的 SC-2075 数据采集卡是一块性价比较好的产品, 具备数/模转换的功能,能将 产生的数字信号转换成模拟信号且数模转换精度高。同时也可以进行模/数转换。 首先要建立 DAQ,然后对其进行初始化。操作方法如图 4.1.1、图 4.1.2 所示（a）初始化前 （b）初始化后图4.1.1 建立DAQ 图4.1.2 DAQ初