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设计要求:
利用数据采集卡设计虚拟示波器,实现双通道显示,时间轴,幅值轴可调,必须采用硬件实现数据的输入输出,完成传统示波器面板控件功能。
基本设计思路:
用DAQ输入模块将信号送入数据采集卡PCI6221再用DAQ输出模块将信号采集回来用波形图显示,便可验证所产生的信号,利用条件结构实现通道的选择,通过其可设置频率、幅值的调节,即可进行双路、单路等各信号输出的选择,然后用While循环使输出信号连续的动起来,所产生的信号通过波形图来显示。
程序流程图:
设计实现过程:
(1)利用DAQ数据采集卡设置信号的输入
在程序框图中右键选输入找出DAQ,用两个,双击进行属性设置;
具体设置如下:
双击进行属性设置,在
输入选A0、A1,即得采集输入模块
,通过其便可将所产生的信号送入采集卡,在第二个DAQ也双击得
选A0、A1、Nsample及RES得到采样输出模块
,并进行rate、numberofsamples的输入控件设置,值得强调的是必须在编程中选定时设置
延迟时间来作缓冲,因为经过采集卡输入到输出是需要一定时间后信号才能连续输出的,这时便可将信号从数据卡中信号输出,通过波形图便可验证所产生信号的实用性。
为保证顺利运行将采样输出也用条件结构永远为真来控制。
(2)通过“条件结构”来分配通道
在程序框图中,右键在编程—结构中如图,即可拖出条件结构
,
此条件结构通过设置条件分支来进行通道1、2、双通道波形信号的选择。
条件分支的设置可在前面板输入控件中选择“滑动杆”
在程序框图中将
连入分支选择中,对其进行属性设置得到通道选择如图,
作为所产生波形通道的选择。
在真假选择中通过右键增加输入分支分别为0、1、2,对应通道1、2、双通道。
将相关参数设置控件放条件结构内,如图a,图b,图c.
图a通道一的框图程序
图b通道二的框图程序
图c双通道的框图程序
其他输入控件放条件外,如“幅值1”,“幅值2”,“频率1”,“频率2”以实现对通道幅值,频率的控制,“垂直调节1”和“垂直调节2”以及对CH1,CH2通道幅值轴的调节。
(3)“创建波形”模块及基本参数设置
在程序框图中右键选择编程如下图,选中波形找到创建波形,将此模块放条件结构内用于产生波形信号,下图分别为通道0,通道1,双通道的波形产生。
图a
“创建波形”基本参数设置:
由“即时帮助”
可以得知其相关参数的设置,在前面板中,击右键,从Express中的数值输入控件中,选择旋钮输入控件,并将其拖入前面板中,之后,按住Ctrl键不放,一次拖动复制2个旋钮,并分别命名为“频率1”、“频率2”,控制波形的上下平移,连接“波形成分”,将采集的信号连接“波形”,然后将波形输出到“波形图”
。
(4)波形输出问题
通过“创建波形”已经产生了各类信号,但要通过在前面板中右键图形显示控件—波形图如下:
选出波形图,用于显示信号波形。
波形图的相关参数的设置:
通道的幅值,频率的设置以及幅值轴的调节由图a可以实现,时间轴的调节则如图
利用对波形图创建属性节点,如“x标尺,范围:
次增量”,“x标尺,范围:
最大值”,“x标尺,范围,最小值”等参数的设置。
信号的相关参数的显示。
(5)循环显示波形
用while结构实现循环显显示波形的功能,将上述已画好的程序框图全部嵌套在while结构中。
(6)电源及运行状态监控:
在前面板上布尔控件中选择“开关按钮”和“指示灯“,
用来作为电源开关,当程序运行起来时指示灯亮,此时按便可结束程序运行同时指示灯灭。
在程序框图中是通过非门来连接的
前面板的设计与修饰:
在前面板中右键选择新式—修饰—平面框,拖出用鼠标拉大将所有控件全部放入,如图b,再在工具栏点查看—工具选板,点字体A及字体颜色对各类字体进行设置即可。
经过一系列的修饰后,设计的示波器的前面板如下图c:
图b
图c
调试过程概述:
当用DAQ输出模块显示时将采集卡PCI6221的输入AI0与输出AO0相连,AI1与AO1相连,输入地线DGND与输出地线DGND相连。
当点击运行时其采回来的信号波只有一小部分显示,无法看到整体波,此时停止运行,将采样速度与采样点均设为1000,便可看到整个波形。
当改变频率、幅值、及上下平移时波形都可按照要求输出。
实验完整程序框图及前面板如下图:
图1通道一的信号波形显示
图2通道二的信号波形显示
图3双通道的信号波形显示
完整的程序框图如下:
图4双通道示波器的完整程序
实习总结:
在这次设计中,充分运用课堂中学习到的知识,在设计的过程中对LabVIEW软件更加了解与熟练,虽然课堂学的东西远远不能满足实际要求,但至少使自己学到一些知识。
由于知识掌握所限,与传统的示波器相比有些功能无法设计与实现,设计出来的虚拟示波器只可以实现示波器的一部分功能。
通过这次设计,我更加明白理论与实际的差距,我们应该多动手,多思考,提高自己的实践动手能力。
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