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1、第25卷第11期甘肃科技Vol.25No.112009年6月GansuScienceandTechnologyJun.2009基于LabVIEW的虚拟数字示波器的设计吴小红(甘肃政法学院计算机学院,甘肃兰州730070)摘要:介绍了虚拟仪器的基本概念及构成虚拟仪器的基本结构,并对图形化编程语言LabVIEW进行了介绍。在此基础上结合一个虚拟数字示波器的设计与实现过程的实例,具体阐述使用开发软件工具LabVIEW进行虚拟仪器设计的方法、步骤与实现技术。关键词:虚拟仪器;示波器;LabVIEW;教学仪器中图分类号:TP216传统的实验室使用的实体实验仪器一般
2、由3个以充分利用计算机资源。在实验过程中,通过声、功能模块组成:信号的采集与控制单元、信号的分析光、动画等手段的结合,教学将会更加生动形象,实与处理单元、结果的表达与输出单元。由于这些功验结果将会更加精确。将来进入网络教学时代,虚能模块基本上是以硬件或固化的软件形式存在,仪拟仪器将更加显示出其优越性。器只能由生产厂家来定义、制造。因此,传统仪器设1.2虚拟仪器的结构计复杂、灵活性差,没有摆脱独立使用、手动操作的虚拟仪器包括硬件平台和软件两部分,具体示模式;投资费用高、运行成本高、仪器设备利用率低、意图,如图1所示。实验次数低的缺点(俗称“两高两低”),而
3、且这些传统的仪器大多缺乏相应的计算机接口,因而在配合数据采集和处理方面显得比较困难。计算机科学和微电子技术的迅速发展和普及,有力地促进了多年来发展相对缓慢的仪器技术,于是一个新型的仪器概念————虚拟仪器(VirtualInstrument,VI)出现了。1虚拟仪器1.1虚拟仪器介绍图1虚拟仪器结构示意图虚拟仪器就是在通用仪器硬件平台上定义和设构成虚拟仪器的硬件平台包括二部分:计仪器的功能,用户在操作虚拟仪器的同时就是在①计算机:各种类型的计算机均可,主要用来管使用一台专门的电子仪器。理虚拟仪器的软、硬件资源,是构成虚拟仪器的硬件首先,虚拟仪器使用软件实
4、现。软件就是仪器,基础。一个机房就可以是一个多功能实验室;其次,虚拟仪②输入/输出接口设备:主要用来完成被测量器人机界面好,内容丰富,借助虚拟仪器的功能,可信号的采集、放大、模/数转换等功能。可以根据实以直观生动地展示其物理实质,减轻实验人员的教际的情况采用不同的接口硬件设备,如,数据采集卡学负担,加深学生的理解;再次,使用虚拟仪器,可以((DAQ),GPIB总线仪器、VXI总线仪器模块、串提高实验效率,降低教学成本。在教学中,调试和校口仪器等。准往往比较费时,而虚拟仪器恰好可以避免这一点,构成虚拟仪器的软件有二部分:参数输入简便,结果显示明确,且仪器不
5、会有任何损①输入/输出接口驱动程序:主要用来完成特坏。实际设备的更新只是软件的更新而已;最后,利定外部硬件设备的扩展、驱动与通信等。用网络教学,可以实现教学手段现代化。借助虚拟②应用软件:建立在仪器驱动程序之上,直接面仪器技术,可以把仪器技术与计算机技术相结合,可对操作用户,通过提供直观、友好的操作界面,丰富16甘肃科技第25卷的数据分析和处理功能完成测试任务。言写的程序代码;利用LabVIEW中的CallLibraryFunction,可以调用标准动态链接库。总之,Lab22LabVIEW图形化编程语言VIEW作为图形化编程语言环境,为虚拟仪器开发La
6、bVIEW是美国国家仪器公司(NationalInst提供了一种快捷、方便和功能强大的软件工具,因ru2ments)推出的一种基于图形开发、调试和运行此,本虚拟数字示波器采用LabVIEW进行设计开程序的集成化环境,是目前国际上惟一的编译型图发。形化编程语言,使用“所见即所得”的可视化技术建3.3虚拟数字示波器的实现过程立人机界面,使用图标表示功能模块,使用图标之间这个系统的基本工作原理是对模拟信号进行数的连线表示各模块间的数据传递。同时,LabVIE继据采集后存入数据文件,根据使用者的不同要求由承了高级编程语言的结构化和模块化编程的优点,软件对数据进行
7、相应分析、处理,最终在屏幕上显示支持模块化与层次化的设计,这种结构的设计增强处理结果。系统要求支持双通道工作,即可以同时了程序的可读性。LabVIEW使不熟悉文本式语言分析扫描两路信号,这种功能的简易实现也得益于编程的设计者也可以建立计算机仪器系统————虚计算机的高速运算能力。计算机只需要多做一组运拟仪器,被誉为“科学家与工程师”的语言。算,在速度上不会有问题;而如果是传统仪器,就需要增加电路器件,提高了电路的复杂度,而且要同时3虚拟数字示波器的实现显示分析结果也不方便。由于系统运行需要具备较设计的虚拟数字示波器主要由一块PCI总线的高的精度,因此对电
8、源的稳定性和系统的抗干扰去多功能数据采集卡和相应的软件组成。将他们安装噪能力提出
