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1、基于LabVIEW的电子测量系统的设计摘要：随着科技的开展，虚拟仪器在数据处理中的作用越来越重要。虚拟仪器的出现，打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的工作模式，使得用户可以根据自己的需求，设计自己的仪器系统。在电子测量中，运用虚拟仪器不仅可以实现对数据模拟仿真，而且可进行采集分析。本设计主要通过软件LabVIEW编程,实现一个电子测量系统。其主要功能包括虚拟信号发生器、信号调幅解调器、数据采集与分析。虚拟信号发生器实现对正弦波、三角波、方波、锯齿波的产生。信号调幅解调器，是对信号的调制与复原。数据采集与分析，通过硬件产生信号，应用数据采集卡采集信号到系统中，并进行读取与处理。通过LabVI
2、EW的编程，完成了电子测量系统的设计，在一定程度上节约了对仪器经费的投入，提高了教学科研的质量和效率。关键词：LabVIEW；虚拟信号；调幅解调；采集；处理Design of Electronic Measurement System Based on LabVIEWAbstract:With the development of science and technology, virtual instrument in data processing is becoming more an more important. The appearance of virtual instrumen
3、t has broken the working style that the traditinoal instrument was defined by the factory and the users cant change. The virtual instrument can make users design their own instrument system according to their own demands. In electronic measurement, the virtual instrument can be used to realize the d
4、ata simulation, data acquisition and analysis.Through the software LabVIEW, the design realizes a electronic measurement system. Its main functions include virtual signal generator, signal amplitude modulation demodulator, data acquisition and analysis. The virtual signal generator can produce sine
5、wave,triangle wave, square wave and sawtooth wave.The signal amplitude modulation demodulator can realize signal modulation and signal recovery. In the data acquisition and analysis, a data acquisition card can be used to collect signals produced by hardware, and begin to read and process.The design
6、 of electronic measurement system based on LabVIEW can save the equipment investment and improve the quality and efficiency of teaching and scientific research.Keywords:LabVIEW; virtual signals; amplitude modulation and demodution; collection; processing目录序 言1第1章 虚拟仪器系统的概论21.1虚拟仪器简介21.2 LabVIEW的定义21
7、.3 LabVIEW的运行机制3第2章 总体设计介绍62.1总体设计62.2主程序前面板的设计72.3主程序的程序框图设计82.31 子VI的翻开92.3.2 VI的链接12第3章 虚拟信号发生器的实现1431信号发生器的介绍143.2虚拟信号发生器的设计143.21虚拟信号发生器前面板的设计143.22虚拟信号发生器程序框图的设计15第4章 信号调幅解调器的设计174.1调制解调原理17解调原理174.1.2 乘积型同步检波器原理184.2 信号调幅解调器功能194.3 虚拟调幅波解调器设计过程194.3.1 选用同步解调的理由194.3.2 低通滤波环节194.3.3 虚拟调幅波解调器前面
8、板设计194.3.4 调幅波解调器程序框图的设计20第五章 数据采集分析系统的设计225.1数据采集系统结构22基于LabVIEW的数据采集卡225.2数据采集系统的设计23数据采集功能模块的实现23数据存储模块的实现245.3数据的读取与分析系统的设计255.4函数信号发生器265.4.1电路原理275.4.2函数发生器的设计275.5 数据采集分析调试28结束语30参考文献31致谢32附录33附录一 实物图33附录二 元器件清单34附录三 中英文翻译35序 言电子测量仪器是电子行业的根底，它在电子行业中长期占据着十分重要的地位，是一个时代的电子行业开展水平的标志，并随着科学技术的开展而不断
9、地更新变化着。传统的测量仪器由于功能固定，研制生产周期长等缺点，越来越不能满足信息时代的要求。这就给一种新型的测量仪器虚拟仪器提供了极大的开展空间，由于其硬件结构简单，以软件为主实现各种功能，且随计算机的开展不断提高其性能，具有很强的适应性，所以越来越引起世人的高度关注。虚拟仪器利用个人计算机强大的图形环境和在线帮助功能1，建立虚拟仪器面板，完成对仪器的控制、数据分析和显示，代替传统仪器，改变传统仪器的使用方式，提高仪器的功能和使用效率，大幅度降低仪器价格，使用户可以根据自己的需要定义仪器的功能。虚拟仪器广泛应用于电子测量、化学工业、电力工程、物矿勘探、医疗、振动分析、声学分析、故障诊断及教学
10、科研等诸多领域。本设计运用LabVIEW编程，实现一个电子测量系统，功能主要包括虚拟信号发生器、信号调幅解调、数据采集分析三大内容。虚拟信号发生器由根本函数发生器构成，可以实现正弦波、三角波、方波、锯齿波四种信号的产生，并且参数可调。信号调幅解调包括信号解幅与解调，将高频载波信号与低频信号相乘，实现信号的调幅功能。利用乘积型同步检波器原理，将调幅信号与同步信号经过乘法器和滤波器就可以得到原调制信号。数据采集分析包括数据的采集与分析，通过数据采集卡，使硬件和电脑相连接，把外部硬件产生信号采集到编程系统中进行显示与存储，从而进行读取与处理分析。本文共分五章，第一章简要介绍了虚拟仪器及LabVIEW
11、的编程环境，第二章阐述了设计的总体思路及具体功能，第三章说明了虚拟信号发生器的设计，第四章讨论了信号调幅解调的内容，第五章那么介绍了数据采集与分析的设计。第1章 虚拟仪器系统的概论1.1虚拟仪器简介 虚拟仪器Virtual Instrument,简称VI是基于计算机的仪器,是现代计算机技术和仪器技术深层次结合的产物，是当今计算机辅助测试领域的一项重要技术2。所谓虚拟仪器，就是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。使用者用鼠标或键盘操作虚拟面板，就如同使用一台专用测量仪器。虚拟仪器的出现使测量仪器与个人计算机的界线模糊了。计算
12、机和仪器的密切结合是目前仪器开展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机，以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。图1-1常见的虚拟仪器方案图1.2 LabVIEW的定义LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench,实验室虚拟仪器集成环境)是一种图形化的编
13、程语言，具有数据采集、数据分析、信号发生、信号处理、输入输出控制等功能3。它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。图形化的编 程语言，又称为“G语言。使用这种语言编程时，根本上不写程序代码，取而代之的是流程图或程序框图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图
14、标和概念，因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。利用LabVIEW可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的32位编译器。像许多重要的软件一样，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。1.3 LabVIEW的运行机制使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为4。VI包括三个局部：前面板、程序框图、图标和连线板1前面板前面板是图形用户界面，也就是VI的虚拟仪器面板，这一
15、界面上有用户输入控制和输出显示两类对象，具体表现有开关、旋钮、图形、指示灯以及其他控制和显示对象。图1-2所示是一个随机信号发生器的前面板，上面有一个显示对象，以曲线的方式显示了所产生的一系列随机数。还有一个控制对象开关，可以结束while循环。显然，并非简单地画两个控件就可以运行，在前面板后还有一个与之配套的程序框图。图1-2 随机信号发生器的前面板2程序框图程序框图是提供VI的图形化源程序。在程序框图中对VI编程，以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。程序框图由接线端、节点、连线和结构等构成。图1-3所示是随机信号发生器的程序框图，可以看到程序框图中包括了前面板上的开关和随机数显示器的连线端子，还有一个随机数发生器的函数及程序的循环结构。随机数发生器通过连线将产生的随机信号送到显示控件，为了使它持续工作下去，设置了一个While Loop循环，由开关控制这一循环的结束。图1-3 随机信号发生器程序框图3. 图标和连线板创立VI的前面板和程序框图后，请创立图标和连线板，以便将该VI作为子VI调用。图标是子VI在其他程序框图中被调用的节点表现形式；连线板那么
