LabView虚拟示波器实验报告.docx
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LabView虚拟示波器实验报告.docx
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LabView虚拟示波器实验报告
1、实验目的
1、掌握虚拟仪器的设计思想和方法;
2、掌握labVIEW编程、调试等技能;
3、学习“波形图”控件各种复杂功能的使用;
4、学习数据采集卡的使用。
二、实验设备
1、计算机;
2、软件;
3、PLC-6221数据采集卡及集线盒;
三、实验步骤
1、硬件设计
计算机、PLC-6221、集线盒、导线等
2、软件设计
数据连续采集(AI)、数据处理、显示
主要功能:
1、运行、停止;
2、可显示两路以上波形,X,Y轴调整;
3、显示模式:
单通道、多通道模式、运行模式;
4、测量:
频率、周期、幅值:
5、高级功能:
FFT、储存、网络等。
基于LABVIEW的虚拟示波器设计
1LabVIEW软件及其基本设计原理简介
LabVIEW简介
LabVIEW(LaboratoryVirtualinstrumentEngineering)与C和BASIC一样,LabVIEW也是通用的编程系统,有一个完成任何编程任务的庞大函数库。
LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据。
LabVIEW标志显示及数据存储,等等。
LabVIEW也有传统的程序调试工具,如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序(子VI)的结果、单步执行等等,便于程序的调试。
LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench)是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。
传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序,而LabVIEW则采用数据流编程方式,程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。
VI指虚拟仪器,是LabVIEW的程序模块。
LabVIEW提供很多外观与传统仪器(如示波器、万用表)类似的控件,可用来方便地创建用户界面。
用户界面在LabVIEW中被称为前面板。
使用图标和连线,可以通过编程对前面板上的对象进行控制。
这就是图形化源代码,又称G代码。
LabVIEW的图形化源代码在某种程度上类似于流程图,因此又被称作程序框图代码。
LabVIEW软件设计基本原理
我们把用LabVIEW实现的一个完整的LabVIEW应用程序成为一个虚拟仪器,称为VI。
所有的VI,它包括前面板、程序框图图以及图标/连结器三部分。
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,前面板直接面向用户,是用户使用虚拟仪器的基本操作面板。
这一界面上有用户输入和显示输出两类对象,具体表现有开关、旋钮、图形以及其他控制和显示对象。
一个典型实现正弦波显示和幅值调节的前面板。
2)程序框图提供VI的图形化源程序。
它的功能是对前面板上的控件进行定义、操作和连线以实现虚拟仪器的功能,是LabVIEW程序设计的核心。
在程序框图中存在着对VI编程,以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出。
它包括前面板上的控件和控件的连线端子,还有一些前面板上没有,但编程必须有的东西,例如函数、结构和连线等。
如果将VI与标准仪器相比较,那么前面板上的东西就是仪器面板上的东西,而流程图上的东西相当于仪器箱内的东西。
在许多情况下,使用VI可以仿真标准仪器,不仅在屏幕上出现一个惟妙惟肖的标准仪器面板,而且其功能也与标准仪器相差无几。
上述正弦波的程序框图如图1。
图1正弦波显示及幅值调节VI程序框图
3)图标/连接器。
VI具有层次化和结构化的特征,一个VI可以作为子程序,这里称为子VI,被其他VI调用。
图标与连接器在这里相当于图形化的参数。
LabVIEW的强大功能归因于它的层次化结构,用户可以把创建的VI程序当作子程序调用,以创建更复杂的程序,而这种调用的层次是没有限制的。
在VI设计过程中,可以利用工具选板、前面板中的控件选板、程序框图中的函数选板进行设计。
这些选板的详细功能及用法通过不断的学习设计VI的过程逐渐地掌握。
2关于虚拟示波器的设计思路及方案的实现
设计思路
本设计的想法是尽量与现实中的面板相一致,实现示波器最基本的显示和调节功能。
所以本设计我设计了包含CH1和CH2的双通道示波器,即双踪示波器。
设计时考虑的是分几个部分:
1)CH1和CH2通道设计及选择。
设置两个开关控制CH1和CH2选通状况,开即显示波形,关不显示,同时选择了开就在波形图上同时显示两个波形。
2)波形产生。
由于没有外界信号输入设备,所以不能用外部数据采集的方法输入信号波形,那么自己设计一个建议信号发生器,使两个通道都能实现基本模拟信号正弦波、三角波、方波、锯齿波的输入。
3)波形显示。
采用波形图控件。
4)波形控制部分。
包括CH1信号幅度调节和幅度偏移、CH2信号幅度调节和幅度偏移、时间扫描速率、同时开的时候两个信号叠加开关。
5)停止示波器。
通过while循环的停止按钮设置示波器停止工作。
方案的实现
前面板的设计
根据设计思路,设计成的前面板如图2所示。
图2虚拟双踪示波器前面板
设计的基本原理和设计步骤
1)通道CH1和CH2选择即波形产生。
在程序框图上创建两个条件结构。
把CH1和CH2的开关控制(布尔开关)分别接到这两个条件结构的条件输入端,然后在每个“真”条件下,并且通过再添加条件结构,在这个子条件结构里面,并在分置里面选择产生相应的波形,这样就产生了大条件结构的“真”操作,也即在CH1或CH2通道开的情况下,通过文本下拉列表控制波形产生。
然后将外部条件结构的输出隧道在“假”的条件下,设为“未连接时使用默认”并且处理“假”分支,这样,当通道选择开关“关”时就不输出波形。
如图3所示。
图3
2)波形显示控制部分。
这部分是控制波形在波形图上更好的显示出来。
控制CH1、CH2通道幅值,调节波形图上每单位表示多少电压值;控制时间扫描速率,调节时间轴上每单位表示多少时间。
这些都是为了让波形以最直观、最清楚的方式显示在波形图上。
如图4、5所示。
图4波形显示控制部分前面板
图5波形显示控制部分程序框图
3)输入信号测量值的显示部分。
通过“获取单频信息”子VI获取波形频率;通过“幅值和电平测量”子VI获取波形幅值电压。
设计的前面板如图6所示,程序框图如图7所示。
图6测量参数显示
图7测量参数模块程序框图
4)停止测量部分。
通过while循环的STOP按钮停止测量。
程序框图如图8所示。
图8while循环以及STOP按钮
5)整个程序框图的设计图图9所示。
至此为止设计全部完成。
图9虚拟双踪示波器的整个程序框图
3设计心得
此次labVIEW虚拟示波器的设计,首先我看了几本介绍虚拟仪器和LabVIEW方面的书籍,随即对这个软件强大的仿真功能产生了极大的兴趣,并且自己动手做了一些简单的仿真程序,比如利用调用for循环和移位寄存器计算数学递归公式、产生数字波形、建立数学计算的子VI等。
做的程序渐渐从简单到难,学的东西也越来越多。
直到这个设计完毕,除了这个设计里面的知识外,我还了解了公式节点的用法;滤波器的用法;图形编辑器的用法和子VI的建立过程及调用;掌握了while循环、for循环、条件结构循环的用法;初步了解了顺序结构的用法;了解了数据采集的基本知识;熟悉了写入测量文件及保存数据的基本操作、程序调试过程中的单步执行、断点设置以及探针工具的使用方法、延时程序的调用方法等等。
刚开始我还觉得做能力拓展耽误了自己学习的时间,后来感觉到学了LabVIEW之后也很充实。
也为自己能做出这个“不简单”的虚拟示波器而感到骄傲。
在此过程中,班上的同学给了我不少帮助,比如他们把借的的资料给我看,还有一起动脑动手实现了某个困难的操作,这让我深深体会到团队协作的重要性和同学之间友谊的可贵。
4参考
SearchExamples》Demonstrations》InstrumentI/O》Two-ChannelOscilloscope
5程序调试过程中发现的问题和解决办法
1)完成了一部分并查看波形的时候,发现波形向左移动的非常快,这样很不利于观察波形信号。
通过查资料发现可以通过在前面板上添加时间延迟ExpressVI,设置程序循环延时时间可以解决这一问题。
但是要在程序框图上添加并设置,这很不方便,后来发现模板上的VI波形图都可以均匀的慢速的向左移,经过对比发现,只要修改配置仿真信号的属性即可,具体操作时将定时区域的“以可达到的最快速度运行”取消,并勾选中“仿真采集时钟”。
2)在选择CH1条件结构的“假”分支时,因为不用输出波形,所以我没有连接输出隧道,这是幸运星出现错误,这个错误是因为条件结构中多个分支的输出隧道公用输出。
仅执行结构的某一帧时,各个帧必须给所有的输出赋值,不赋值时要使用默认。
解决办法是右键单击隧道并选择“未连线时使用默认”,即可以满足该要求。
3)幅值测量用模拟波形-波形测量里面的“幅值和电平”函数时发现,当北侧通道处于关的状态时发生了错误,显示的是“输入波形的大小为0”,这是因为这个函数测量模块当波形输入为0时就会发生错误。
解决办法是将它替换为波形测量里面的“幅值和电平测量”子VI,这个子VI在输入波形为0时满足了输出幅值电平是0。
虚拟仪器课程设计
报告
题目:
双通道虚拟示波器
姓名:
张彦吉
学号:
10
班级:
10自动化2班
指导教师:
肖俊生
- 配套讲稿:
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