2006-04-27 22:13:20
基於多功能daq卡的虛擬數字示波器的設計
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引言
---虛擬儀器中有一類是基於多功能daq卡的虛擬儀器，結構簡單，開發成本低，目前已經得到了廣泛的應用。本文以乙個基於多功能daq卡的虛擬數字示波器為例，來說明如何開發基於多功能daq卡的虛擬儀器。
虛擬數字示波器的結構與組成
---虛擬數字示波器由一塊pxi匯流排的多功能資料採集卡和相應的軟體組成。將它們安裝在一台執行windows的pc上，即構成乙個功能強大的可儲存數字示波器。數字示波器的前面板如圖1所示。
● 資料採集卡
---設計中所採用的是ni公司生產的多功能資料採集卡pxi-6670e，其主要功能如下：
---64路單端/32路差分模擬輸入；12位精度；1.25msps取樣速度；1.25msps磁碟寫入速度；±0.05～±10v輸入範圍；兩路12位模擬輸出；8條數字i/o線；兩路24位計數器/定時器。
● 儀器功能。
---本例虛擬數字示波器具有實時資料採集、頻譜分析、加窗處理和濾波等功能。在虛擬數字示波器主面板上有資料採集、頻譜分析、加窗處理、濾波功能等功能鍵，按相應的功能鍵就可進入相應的子面板。
軟體的設計與實現
● 軟體開發環境。
---虛擬數字示波器軟體設計採用了基於c語言的程式設計環境labwindows/cvi。labwindows/cvi支援數值型、布林型、文字型和串等資料型別，而且最大優點是能夠通過對話方塊形式的互動式操作生成標準c程式**。另外labwindows/cvi提供了非常豐富的除錯工具,包括單步執行、斷點、變數檢視、監視視窗等，這些功能使程式的除錯變 得更為容易。
● 主要功能模組。
---虛擬數字示波器主要由軟體控制完成訊號的採集和顯示處理，功能結構框圖如圖2所示。
---在資料採集面板中主要完成以下功能：設定通道、設定取樣頻率、設定產生方式、顯示波形等，其軟面板如圖3所示。
---在資料採集面板中主要完成以下功能：對實時採集的訊號和自行產生的訊號進行頻譜分析，檢視譜線等功能，其軟面板如圖4所示。
---加窗處理面板對實時採集的訊號和自行產生的訊號加窗處理(包括海明窗、漢明窗、平滑窗和布拉克曼窗等)，其軟面板如圖5所示。
---在濾波處理面板中包括以下功能：對實時採集的訊號和自行產生的訊號進行濾波處理(包括單步濾波法、多步濾波法和傳統方法等)，其軟面板如圖6所示。
● 源程式檔案的生成。
---當完成面板各個控制項的設定後，就可以產生程式的**函式了。具體方法為：把已完成的面板定為當前響應狀態，在[code]選單中，選中[generate]中的[all code]，在彈出的對話方塊中選定函式主面板和退出函式，就能產生與使用者介面檔案相對應的框架**函式。
● 新增程式**。
---上一步自動生成的是控制項對應的函式的框架，要使控制項完成一定的功能，必須新增程式**來控制控制項。其中main()函式是程式的入口，它的功能是初始化程式，裝載使用者面板並顯示，如要完成其他功能須新增**。以下這段**實現資料採集功能，程式通過呼叫資料採集按鈕的**函式shou進行外部採集。
int cvicallback show(int panel,int control,int event,void *callbackdata,int eventdata1,int eventdata2)
return 0;
}---限於篇幅，其他功能模組的實現這裡就不一一介紹了。
● 儲存專案檔案，然後編譯執行。
結論
---本文設計的虛擬數字示波器不僅具有一般台式數字儲存器的功能，而且充分發揮了微機強大的功能和軟體設計的靈活性，而且此虛擬數字示波器的設計包含了基於多功能daq卡的虛擬儀器設計的基本思路和方法，使用者可以參照這種方法來設計其他虛擬儀器。
參考文獻
1 楊樂平,李海濤.虛擬儀器技術概論.電子工業出版社
2 劉君華.labwindows/cvi基礎教程.電子工業出版社
3 national instruments corporation.pxi-6670e user manual.2001
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