LabView虛擬示波器實驗報告

1、、實驗?zāi)康?1、掌握虛擬儀器的設(shè)計思想和方法；2、掌握 labVIEW 編程、調(diào)試等技能；3、學(xué)習(xí)“波形圖”控件各種復(fù)雜功能的使用；4、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)采集卡的使用。二、 實驗設(shè)備1、計算機；2、軟件；3、PLC-6221數(shù)據(jù)采集卡及集線盒；三、 實驗步驟1 、硬件設(shè)計計算機、PLC-6221集線盒、導(dǎo)線等2 、軟件設(shè)計數(shù)據(jù)連續(xù)采集（AI）、數(shù)據(jù)處理、顯示主要功能：1 、運行、停止；2、可顯示兩路以上波形， X，Y 軸調(diào)整；3、顯示模式：單通道、多通道模式、運行模式；4、測量：頻率、周期、幅值： 5、高級功能：FFT儲存、網(wǎng)絡(luò)等?；贚ABVIEW的虛擬示波器設(shè)計1 LabVIEW軟件及其基本設(shè)計原理

2、簡介LabVIEW簡介LabVIEW(Laboratory Virtual instrument Engineering)與 C 和 BASIC 一樣，LabVIEW也是通用的編程系統(tǒng)，有一個完成任何編程任務(wù)的龐大函 數(shù)庫。LabVIEW的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、GPIB串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù) 據(jù)。LabVIEW標(biāo)志顯示及數(shù)據(jù)存儲，等等。LabVIEW也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試 工具，如設(shè)置斷點、以動畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序(子VI)的結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試。LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一種用圖標(biāo)代替

3、文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言。傳統(tǒng)文本編程語言 根據(jù)語句和指令的先后順序決定程序執(zhí)行順序，而LabVIEW則采用數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流向決定了VI及函數(shù)的執(zhí)行順序。VI指虛擬儀器，是LabVIEW的程序模塊。LabVIEW提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器(如示波器、萬用表)類似的控件， 可用來方便地創(chuàng)建用戶界面。用戶界面在LabVIEW中被稱為前面板。使用圖 標(biāo)和連線，可以通過編程對前面板上的對象進(jìn)行控制。這就是圖形化源代碼， 又稱G代碼。LabVIEW的圖形化源代碼在某種程度上類似于流程圖，因此又 被稱作程序框圖代碼。LabVIEW軟件設(shè)計基本原理我們把用LabVIEW實現(xiàn)的

4、一個完整的LabVIEW應(yīng)用程序成為一個虛 擬儀器，稱為VI。所有的VI,它包括前面板、程序框圖圖以及圖標(biāo)/連結(jié)器三 部分。1）前面板。前面板是圖形用戶界面，也就是 VI的虛擬儀器面板， 前面板直接面向用戶，是用戶使用虛擬儀器的基本操作面板。這一界 面上有用戶輸入和顯示輸出兩類對象，具體表現(xiàn)有開關(guān)、旋鈕、圖形 以及其他控制和顯示對象。一個典型實現(xiàn)正弦波顯示和幅值調(diào)節(jié)的前 面板。2）程序框圖提供VI的圖形化源程序。它的功能是對前面板上 的控件進(jìn)行定義、操作和連線以實現(xiàn)虛擬儀器的功能，是LabVIEW程序設(shè)計的核心。在程序框圖中存在著對VI編程，以控制和操縱定義在前面板上 的輸入和輸出。它包括前面

5、板上的控件和控件的連線端子，還有一些前面 板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。如果將 VI 與標(biāo)準(zhǔn)儀器相比較，那么前面板上的東西就是儀器面板上的東西，而流程 圖上的東西相當(dāng)于儀器箱內(nèi)的東西。 在許多情況下，使用VI可以仿真標(biāo)準(zhǔn) 儀器，不僅在屏幕上出現(xiàn)一個惟妙惟肖的標(biāo)準(zhǔn)儀器面板，而且其功能也與 標(biāo)準(zhǔn)儀器相差無幾。上述正弦波的程序框圖如圖1。圖1正弦波顯示及幅值調(diào)節(jié)VI程序框圖3）圖標(biāo)/連接器。VI具有層次化和結(jié)構(gòu)化的特征，一個 VI可以作 為子程序，這里稱為子VI，被其他VI調(diào)用。圖標(biāo)與連接器在這里相當(dāng) 于圖形化的參數(shù)。LabVIEW的強大功能歸因于它的層次化結(jié)構(gòu)，用戶 可以把

6、創(chuàng)建的VI程序當(dāng)作子程序調(diào)用，以創(chuàng)建更復(fù)雜的程序，而這種 調(diào)用的層次是沒有限制的。在VI設(shè)計過程中，可以利用工具選板、前面板中的控件選板、程 序框圖中的函數(shù)選板進(jìn)行設(shè)計。這些選板的詳細(xì)功能及用法通過不斷 的學(xué)習(xí)設(shè)計VI的過程逐漸地掌握。2關(guān)于虛擬示波器的設(shè)計思路及方案的實現(xiàn)設(shè)計思路本設(shè)計的想法是盡量與現(xiàn)實中的面板相一致，實現(xiàn)示波器最基本的顯示和調(diào)節(jié)功能。所以本設(shè)計我設(shè)計了包含CH1和CH2的雙通道示 波器，即雙蹤示波器。設(shè)計時考慮的是分幾個部分 ：1） CH1和CH2通道設(shè)計及選擇。設(shè)置兩個開關(guān)控制 CH1和CH2 選通狀況，開即顯示波形，關(guān)不顯示，同時選擇了開就在波形圖上同 時顯示兩個波形。

7、2）波形產(chǎn)生。由于沒有外界信號輸入設(shè)備，所以不能用外部數(shù)據(jù) 采集的方法輸入信號波形，那么自己設(shè)計一個建議信號發(fā)生器，使兩 個通道都能實現(xiàn)基本模擬信號正弦波、 三角波、方波、鋸齒波的輸入。3）波形顯示。采用波形圖控件。4）波形控制部分。包括 CH1信號幅度調(diào)節(jié)和幅度偏移、CH2信 號幅度調(diào)節(jié)和幅度偏移、時間掃描速率、同時開的時候兩個信號疊加 開關(guān)。5）停止示波器。通過while循環(huán)的停止按鈕設(shè)置示波器停止工作。 方案的實現(xiàn)前面板的設(shè)計根據(jù)設(shè)計思路，設(shè)計成的前面板如圖 2所示。圖2虛擬雙蹤示波器前面板設(shè)計的基本原理和設(shè)計步驟1）通道CH1和CH2選擇即波形產(chǎn)生。在程序框圖上創(chuàng)建兩個條件結(jié)構(gòu)。把CH

8、1和CH2的開關(guān)控制（布爾開關(guān)）分別接到這兩個條件 結(jié)構(gòu)的條件輸入端，然后在每個“真”條件下，并且通過再添加條件 結(jié)構(gòu)，在這個子條件結(jié)構(gòu)里面，并在分置里面選擇產(chǎn)生相應(yīng)的波形， 這樣就產(chǎn)生了大條件結(jié)構(gòu)的“真”操作，也即在 CH1或CH2通道開的 情況下，通過文本下拉列表控制波形產(chǎn)生。然后將外部條件結(jié)構(gòu)的輸 出隧道在“假”的條件下，設(shè)為“未連接時使用默認(rèn)”并且處理“假” 分支，這樣，當(dāng)通道選擇開關(guān)“關(guān)”時就不輸出波形。如圖3所示。圖32）波形顯示控制部分。這部分是控制波形在波形圖上更好的顯示 出來?？刂艭H1、CH2通道幅值，調(diào)節(jié)波形圖上每單位表示多少電壓 值；控制時間掃描速率，調(diào)節(jié)時間軸上每單位

9、表示多少時間。這些都 是為了讓波形以最直觀、最清楚的方式顯示在波形圖上。如圖4、5所示。圖4波形顯示控制部分前面板時間HiliMaxi mum:? I31YScalenM-axinnLim液形囹圖5波形顯示控制部分程序框圖3）輸入信號測量值的顯示部分。通過“獲取單頻信息”子圖6測量參數(shù)顯示VI獲設(shè)計帀汽-i, vs'. w. rt-'h 冷.違: w ：w 記眷進(jìn)=圖7測量參數(shù)模塊程序框圖4）停止測量部分。通過while循環(huán)的STOP按鈕停止測量。程序 框圖如圖8所示。 I status圖8 while循環(huán)以及STOP按鈕5）整個程序框圖的設(shè)計圖圖9所示。至此為止設(shè)計全部完成圖

10、 9 虛擬雙蹤示波器的整個程序框圖3 設(shè)計心得此次labVIEW虛擬示波器的設(shè)計，首先我看了幾本介紹虛擬儀器 和LabVIEW方面的書籍，隨即對這個軟件強大的仿真功能產(chǎn)生了極大 的興趣，并且自己動手做了一些簡單的仿真程序，比如利用調(diào)用 for 循環(huán)和移位寄存器計算數(shù)學(xué)遞歸公式、產(chǎn)生數(shù)字波形、建立數(shù)學(xué)計算 的子 VI 等。做的程序漸漸從簡單到難，學(xué)的東西也越來越多。直到這 個設(shè)計完畢，除了這個設(shè)計里面的知識外，我還了解了公式節(jié)點的用 法；濾波器的用法；圖形編輯器的用法和子 VI的建立過程及調(diào)用；掌 握了 while 循環(huán)、 for 循環(huán)、條件結(jié)構(gòu)循環(huán)的用法；初步了解了順序結(jié) 構(gòu)的用法；了解了數(shù)據(jù)

11、采集的基本知識；熟悉了寫入測量文件及保存 數(shù)據(jù)的基本操作、程序調(diào)試過程中的單步執(zhí)行、斷點設(shè)置以及探針工 具的使用方法、延時程序的調(diào)用方法等等。剛開始我還覺得做能力拓 展耽誤了自己學(xué)習(xí)的時間，后來感覺到學(xué)了LabVIEW之后也很充實。也為自己能做出這個“不簡單”的虛擬示波器而感到驕傲。在此過程 中，班上的同學(xué)給了我不少幫助，比如他們把借的的資料給我看，還 有一起動腦動手實現(xiàn)了某個困難的操作，這讓我深深體會到團(tuán)隊協(xié)作 的重要性和同學(xué)之間友誼的可貴。4 參考Search Examples Demonstrations Instrument I/O Two-Channel Oscilloscope5

12、程序調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題和解決辦法1）完成了一部分并查看波形的時候， 發(fā)現(xiàn)波形向左移動的非常快，這樣很不利于觀察波形信號。通過查資料發(fā)現(xiàn)可以通過在前面板上添 加時間延遲 Express V，I 設(shè)置程序循環(huán)延時時間可以解決這一問題。 但 是要在程序框圖上添加并設(shè)置，這很不方便，后來發(fā)現(xiàn)模板上的VI波形圖都可以均勻的慢速的向左移，經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，只要修改配置仿 真信號的屬性即可，具體操作時將定時區(qū)域的“以可達(dá)到的最快速度 運行”取消，并勾選中“仿真采集時鐘” 。2）在選擇 CH1 條件結(jié)構(gòu)的“假”分支時，因為不用輸出波形， 所以我沒有連接輸出隧道，這是幸運星出現(xiàn)錯誤，這個錯誤是因為條 件結(jié)構(gòu)中多個分支的輸出隧道公用輸出。僅執(zhí)行結(jié)構(gòu)的某一幀時，各 個幀必須給所有的輸出賦值，不賦值時要使用默認(rèn)。解決辦法是右鍵 單擊隧道并選擇“未連線時使用默認(rèn)” ，即可以滿足該要求。3）幅值測量用模擬波形 -波形測量里