《虚拟仪器》课程设计-基于mfc和单片机的智能电压表

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1、武汉理工大学《虚拟仪器》课程设计说明书目录绪论1I.虚拟仪器的组成1II.虚拟仪器的特点11方案确定21.1设计要求21.2方案确定32硬件模块32.1系统总流程图32.2CD4051多路选择开关32.3PGA202程控放大器42.4AD7705模数转换器53单片机程序93.1主函数93.2AD7705相关程序103.3PGA放大倍数选择程序123.4CD4051通道选择函数123.5串口函数123.6其它子函数134上位机程序135元件清单146小结15参考文献1618武汉理工大学《虚拟仪器》课程设计说明书绪论虚拟

2、仪器（virtual instruction,简称为VI）是虚拟技术的一个重要组成部分。它是由计算机技术、测量技术和微电子技术高速发展而孕育出的一项革命性技术。这一创新使得用户能够根据自己的需要定义仪器功能，而不像传统仪器那样受到仪器厂家的限制。虚拟仪器的出现彻底改变了传统的仪器方法，开辟了测控技术的新纪元。20 世纪80 年代中期，美国国家仪器公司（NationalInstrument，简称为NI） 首先提出的“软件就是仪器”（TheSoftware is the Instrument）这一概念便是对虚拟仪器最本质

3、的论述和表达。正是这个概念为用户定义、构造自己的仪器系统提供了完美的解决途径。   I.虚拟仪器的组成     虚拟仪器由硬件和软件两部分构成。硬件由计算机和I/O 接口设备组成，按功能可分为3 个主要部分：①信号输入：完成信号的采集、放大和A/D 转换，将被测信号变成标准信号（一般用电压信号）以利于计算机处理。对于多量程采集卡，只需根据传感器输出选择量程即可。②信号输出：将计算机产生的数字信号经过信号调理转换成适合于被测系统的激励信号。这两部分由I/O 接口设备（如：数据采集卡、GPIB 总线仪器、VXI 总线仪器

4、、PXI 总线仪器和串口系统等）完成。③信号处理：利用计算机对所采集的信号进行分析、显示和存储等，PC 机是硬件平台的核心。软件是虚拟仪器的核心，仪器的功能由用户在软件平台上编程实现。目前最常用的软件开发工具是美国NI 公司的LabWindows/CVI [2] 和LabVIEW。NI 公司的虚拟仪器平台———LabVIEW 简化了虚拟仪器系统的开发过程，缩短了系统开发和调试的周期。即使是个编程的新手，也能用全图形化方式编程的LabVIEW 很快地”画”出程序来。因为LabVIEW 是真正面向科学家和工程师的编程语言

5、。II.虚拟仪器的特点      与传统仪器相比，虚拟仪器具有下面一些特点：（1）虚拟仪器的软硬件都具有开放性、模块化、互换性、可重复使用等特点。一般运行于Windows 环境，可以同时启用多个应用，而且用户可以根据需要灵活组合，大大提高了使用效率，克服了传统仪器功能专一限制很死的缺点。（2）大大地降低了测试成本。传统测量多采用硬件设备或仪器，这些设备本身的制造成本就很高，在实验室或研究所内使用还可以。但是，在野外、工作现场，设备的搬运、维护费用很高，使测试成本大大地提高，有时甚至无法实现。而虚拟仪器是借助于计算机以

6、软件为核心，随着计算机的微型化，携带非常方便，有人形象地说“把实验室拎着走”。由于所有信号有一个公用的量化、分析和处理通道，减少了复杂的开关矩阵和信号电缆。因此，采用虚拟仪器既省去了大量设备硬件的制造成本，也减少了搬运维护等费用，对于经济条件较紧张的我国来说更具有现实意义。（3）使用效率高。传统仪器都是自成系统、功能单一、体积庞大、仪器繁多，而虚拟仪器只需要一台计算机，其它必须的硬件如A/D、D/A 18武汉理工大学《虚拟仪器》课程设计说明书等都是固定在计算机插槽上的，体积小，使用起来非常方便。虚拟仪器是一种软件化的

7、测量装置，软件的灵活性与复用性使用户可以根据自己的需要定义测量装置，也可以灵活地组合仪器。模块化和规范化的设计为虚拟仪器组建自动测试系统提供了极大的方便。资源可重复使用，做完实验后，PC 机又可转入它用，不仅虚拟仪器工作台的PC 机可以一机多用，而且即使实验室也可以一室多用，节约了设备资源，提高了利用率，可缓解高校实验室空间不足的局面。（4）功能更强大，处理能力更强。信号处理理论的不断完善和计算机运算能力的大大提高，使虚拟仪器具有强大的数据处理能力。这就是通常所说的“一台有采集卡的计算机加上用户自己开发的VI，就具有

8、了几个实验室仪器的测试能力”。（5）远程访问和交互式操作。通过InterNET 真正实现软硬件资源的共享。这样研究人员可不到现场就能高效地进行实验，而把工作重点放在实验结果的处理分析上，大大提高了科技人员的工作效率，降低了劳动强度。将多种测试集于一体的方法缩短了测试时间，提高了测试速度。（6） 测量精度更高。传统仪器的操作件都是物理实体，操作次