虛擬儀器課程的設計報告
今天小編為大家收集資料整理回來了關於虛擬儀器課程的相關內容，希望能夠為大家帶來幫助，希望大家會喜歡。同時也希望給你們帶來一些參考的作用。
虛擬儀器課程的設計報告
一．課程設計題目與任務書
1. 設計題目：基於PCI6024_E的虛擬示波器 2. 課程設計任務及要求
1）波形來自外來的訊號發生器；
2）透過PCI6024採集此訊號（波形採集）；
3）主介面要求為一個典型的示波器介面，各個調節按鈕的功能應該均具備； 4）要求顯示波形的特徵量； 5）儲存並回放波形。
二．課程設計儀器裝置
1. 實驗用PC機一臺； 2. 函式訊號發生器一臺；
3. NI公司生產的PCI6024-E資料採集卡及配套裝置。
三．設計過程
1. 前言
20年來，無論是初學乍用的新手還是經驗豐富的程式開發人員，虛擬儀器（Virtual Instrument）在各種不同的工程應用和行業的測量及控制的使用者中廣受歡迎，這都歸功於其直觀化的圖形程式語言。虛擬儀器的圖形化資料流語言和程式框圖能自然地顯示您的資料流，同時地圖化的使用者介面直觀地顯示資料，使我們能夠輕鬆地檢視、修改資料或控制輸入。
美國國家儀器公司NI（National Instruments）提出的虛擬測量儀器（VI）概念，引發了傳統儀器領域的一場重大變革，使得計算機和網路技術得以長驅直入儀器領域，和儀器技術結合起來，從而開創了“軟體即是儀器”的先河。
“軟體即是儀器”這是NI公司提出的虛擬儀器理念的核心思想。從這一思想出發，基於電腦或工作站、軟體和I/O部件來構建虛擬儀器。I/O部件可以是獨立儀器、模組化儀器、資料採集板（DAQ）或感測器。NI所擁有的虛擬儀器產品包括軟體產品（如LabVIEW）、GPIB產品、資料採集產品、訊號處理產品、影象採集產品、DSP產品和VXI控制產品等。
該設計內容基於LabVIEW開發平臺，應用美國NI公司的PCI-6024採集卡設計書通道數字儲存虛擬示波器。PCI-6024資料採集卡主要效能指標引數為:它集12位A/D轉換器、12位D/A轉換器、16路中端接地的模擬輸入通道、8位並行TTL輸入輸出線及兩路24位定時器與計數器為一體，支援DMA方式和雙緩衝區模式，保證了實時訊號不間斷採集與儲存。在雙極性時，輸入電汪範圍選擇有1 0 0 m V 、1V、10V、20V四種，，它的最高取樣率為200kbit/s，主要完成資料採集功能。
使用採集卡PCI-6024基於PC機實現的虛擬示波器，能夠實現對外部低頻訊號的'測量，而內建的虛擬訊號發生器可產生正弦波、鋸齒波。
本設計共分以下幾大模組：外部資料採集模組，內部簡單的函式發生器，簡單的資料分析模組，資料的儲存與回放及顯示模組，以下就各個模組展開論述。
該示波器內建有訊號源， 因此既可以透過資料採集卡測量外界訊號， 又可以用其自身訊號源進行自測演示。示波器主要由波形顯示、波形測量、波形儲存、波形回放、採集卡輸入輸出通道等幾部分組成， 其前面板框圖如圖所示。在虛擬示波器的前面板上有數字測量、頻譜分析、模式選擇、資料採集卡的設定等按鍵， 按下相應的功能鍵即可進行測量與設定。其中， 自測／ 採集按鍵用來選擇使用模式， 當按下自測按鍵， 該示波器進入採集外界訊號狀態， 否則它將呼叫自身訊號此時可做示教軟體使用。資料採集卡設定包括：取樣頻率設定、取樣點數設定、裝置號選擇及輸入通道選擇；時域分析模組要對採集到的訊號進行直流分量、交流分量、均方值、平均值、佔空比等基本量的測量， 顯示模式選擇模組包括：A，B分別顯示，對A、B訊號的位置分別進行調節。
2. 資料的儲存與回放及顯示模組
(1)資料的儲存
資料的儲存呼叫子VI的路徑為：All Factions—File I/O—“Write LabVIEW Measurement File”，選該子VI的好處在於呼叫它時能夠自動彈出對話方塊，並且能夠很簡單的設定儲存路徑。在該設計中把採取到的波形資料直接儲存到相應的路徑檔案中。
(1)資料的回放
關於回放環節在呼叫了All Factions—File I/O—Read LabVIEW Measurement File”，關於如何回放？首先透過儲存從外部採集到的資料或從多訊號發生器得到訊號，然後把用於顯示的Graph建立一個區域性變數，並將該區域性變數引入上述子VI，從而實現回放資料。
3. 內部簡單的函式發生器
這裡直接呼叫labview內部提供的函式訊號發生子模組Basic Function Generator相應的設定訊號型別選擇，就可以產生不同的訊號型別，並且把頻率，幅度和相位及直流偏置引出至前面板，就可以調整自身產生訊號的相關引數；並且將得到的波形轉化成陣列。
4. 外部資料採集模組
利用LabVIEW強大的資料採集功能，透過DAQ卡的模擬輸入來達到資料採集的目的。
5. 簡單的資料處理分析模組
本模組同樣是直接呼叫了Labview中提供的訊號子VI，直接對採集到的訊號進行相關分析即可，在這個小模組中輸出了被測訊號的交流和直流分量，以及均方差，平均值，標準方差，….等測量值，注意的一點就是在引入這些子VI之前必須要先前採到的波形資料轉化為陣列量。
6. 系統的除錯
在該小節中主要介紹一下系統的操作流程及各個環節間是如何準確實現切換的。首先為了保證各個環節的連續執行，在本設計的總程式框圖的最外層使用了一個While迴圈。在while迴圈內總共有三層CASE結構，現在一一介紹。第一層是為了選擇是開啟採集（包括儲存）模式還是選擇回放模式；第二層是選擇從外部採集資料還是從自身的函式訊號發生器得到資料；第三層（前提是第二層選）為從外部採集資料時選擇哪個通道的問題？是選擇A通道?選擇B通道?
故系統除錯執行的第一步必須是先選擇第一層CASE的採集（儲存）環節，即只有實現儲存之後才能實現回放，否則的話程式就會報錯而崩潰。
四．課程設計心得
透過本次課程設計，使我進一步加深了虛擬儀器理論知識的深刻理解與領悟，這次課程設計是在不斷煩人查閱資料、學習和除錯中完成的，透過上網形成具體的設計思路，在學習和除錯中不斷鞏固和完善程式，虛擬示波器實現了引數的自動測量、分析處理功能，節省了測量時間，提高了引數測量的精度，實現了波形、資料的儲存和顯示與回放。
五．設計缺陷
由於時間關係，本次程式設計採集並沒有完全完成，只能實現資料的回放和儲存及時域分析，希望以後能夠更深入的學習。