基于labview的虛擬儀器開題報(bào)告_畢業(yè)論文

1、 PAGE11 / NUMPAGES11畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告課 題： 基于Labview虛擬示波器的設(shè)計(jì) 院 系： 電氣信息學(xué)院 專 業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 學(xué)生：成和學(xué) 號(hào)：6指導(dǎo)教師： 亞 2012年 1月 16 日開題報(bào)告填寫要求1開題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見與所在專業(yè)審查后生效。2開題報(bào)告容必須用黑墨水筆工整書寫或按此電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從電氣系網(wǎng)頁或各教研室FTB上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)與時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見。3“

2、文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打印）在本開題報(bào)告第一欄目，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于10篇（不包括辭典、手冊(cè)），其中至少應(yīng)包括1篇外文資料。4統(tǒng)一用A4紙，并裝訂單獨(dú)成冊(cè)，隨畢業(yè)設(shè)計(jì)論文等資料裝入文件袋中。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告1文獻(xiàn)綜述：結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫2500字以上的文獻(xiàn)綜述，文后應(yīng)列出所查閱的文獻(xiàn)資料。文獻(xiàn)綜述一、引言隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，儀器技術(shù)領(lǐng)域發(fā)生了巨大的變化，美商國家儀器公司(National Instruments)于八十年代中期首先提出基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的虛擬儀器的概念

3、，把虛擬測(cè)試技術(shù)帶入新的發(fā)展時(shí)期，隨后研制和推出了基于多種總線系統(tǒng)的虛擬儀器。虛擬儀器就是在通用計(jì)算機(jī)上加上軟件和（或）硬件，使得使用者在操作這臺(tái)計(jì)算機(jī)時(shí)，就象是在操作一臺(tái)他自己設(shè)計(jì)的專用的傳統(tǒng)電子儀器。在虛擬儀器系統(tǒng)中，硬件僅僅是為了解決信號(hào)的輸入輸出，軟件才是整個(gè)儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵，任何一個(gè)使用者都可以通過修改軟件的方法，很方便地改變、增減儀器系統(tǒng)的功能與規(guī)模，所以有“軟件就是儀器”之說。虛擬儀器技術(shù)的出現(xiàn)，徹底打破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義，用戶無法改變的模式，虛擬儀器技術(shù)給用戶一個(gè)充分發(fā)揮自己的才能、想象力的空間。用戶（而不是廠家）可以隨心所欲地根據(jù)自己的需求，設(shè)計(jì)自己的儀器系統(tǒng)，滿足多種多樣的

4、應(yīng)用需求。虛擬儀器系統(tǒng)概念是對(duì)傳統(tǒng)儀器概念的重大突破，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與儀器系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的強(qiáng)大功能，結(jié)合相應(yīng)的硬件，大大突破傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、顯示、傳送、處理等方面的限制，使用戶可以方便地對(duì)其進(jìn)行維護(hù)、擴(kuò)展、升級(jí)等。虛擬儀器技術(shù)已成為測(cè)試、工業(yè)I/O和控制和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主流技術(shù)，隨著虛擬儀器技術(shù)的功能和性能已被不斷地提高，如今在許多應(yīng)用中它已成為傳統(tǒng)儀器的主要替代方式。隨著PC、半導(dǎo)體和軟件功能的進(jìn)一步更新，未來虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展將為測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一個(gè)極佳的模式，并且使工程師們?cè)跍y(cè)量和控制方面得到強(qiáng)大功能和靈活性?；诖吮敬萎厴I(yè)設(shè)計(jì)就是通過虛擬儀器來完成的，以下是對(duì)該

5、軟件的一些介紹。二、虛擬儀器概述Labview是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器（NI）公司研制開發(fā)的，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，但是Labview與其他計(jì)算機(jī)語言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而Labview使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式?，F(xiàn)有的虛擬儀器系統(tǒng)按硬件工作平臺(tái)主要可分為基于PC總線的虛擬儀器、基于VXI的虛擬儀器、基于PXI的虛擬儀器，所應(yīng)用場合不同各有其特點(diǎn)。虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。靈活高效的軟件能幫助您創(chuàng)建完全自定義的用戶界面，模塊化的硬件能方便地

6、提供全方位的系統(tǒng)集成，標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件平臺(tái)能滿足對(duì)同步和定時(shí)應(yīng)用的需求。這也正是NI近30年來始終引領(lǐng)測(cè)試測(cè)量行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的原因所在。只有同時(shí)擁有高效的軟件、模塊化I/O硬件和用于集成的軟硬件平臺(tái)這三大組成部分，才能充分發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)、開發(fā)時(shí)間少，以與出色的集成這四大優(yōu)勢(shì)。虛擬儀器技術(shù)的三大組成部分，首先是高效的軟件，軟件是虛擬儀器技術(shù)中最重要的部份。使用正確的軟件工具并通過設(shè)計(jì)或調(diào)用特定的程序模塊，工程師和科學(xué)家們可以高效地創(chuàng)建自己的應(yīng)用以與友好的人機(jī)交互界面。NI公司提供的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖形化編程軟件LabVIEW，不僅能輕松方便地完成與各種軟硬件的連接，更能提供強(qiáng)大的后續(xù)數(shù)據(jù)處理

7、能力，設(shè)置數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)的方式，并將結(jié)果顯示給用戶。此外，NI 提供了更多交互式的測(cè)量工具和更高層的系統(tǒng)管理軟件工具，例如連接設(shè)計(jì)與測(cè)試的交互式軟件SignalExpress、用于傳統(tǒng)C語言的LabWindows/CVI、針對(duì)微軟Visual Studio的Measurement Studio等等，均可滿足客戶對(duì)高性能應(yīng)用的需求。有了功能強(qiáng)大的軟件，您就可以在儀器中創(chuàng)建智能性和決策功能，從而發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)在測(cè)試應(yīng)用中的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。其次是模塊化的I/O硬件，面對(duì)如今日益復(fù)雜的測(cè)試測(cè)量應(yīng)用，NI提供了全方位的軟硬件的解決方案。無論您是使用PCI, PXI, PCMCIA, USB或者是139

8、4總線，NI都能提供相應(yīng)的模塊化的硬件產(chǎn)品，產(chǎn)品種類從數(shù)據(jù)采集、信號(hào)條理、聲音和振動(dòng)測(cè)量、視覺、運(yùn)動(dòng)、儀器控制、分布式I/O到CAN接口等工業(yè)通訊，應(yīng)有盡有。NI高性能的硬件產(chǎn)品結(jié)合靈活的開發(fā)軟件，可以為負(fù)責(zé)測(cè)試和設(shè)計(jì)工作的工程師們創(chuàng)建完全自定義的測(cè)量系統(tǒng)，滿足各種獨(dú)特的應(yīng)用要求。目前，NI已經(jīng)達(dá)到了每2個(gè)工作日推出一款硬件產(chǎn)品的速度，大大拓寬了用戶的選擇面：例如NI新近推出的新一代數(shù)據(jù)采集設(shè)備先期推出的20款M系列DAQ卡，就為數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域設(shè)定了全新的標(biāo)準(zhǔn)。最后是用于集成的軟硬件平臺(tái)。NI首先提出的專為測(cè)試任務(wù)設(shè)計(jì)的PXI硬件平臺(tái)，已經(jīng)成為當(dāng)今測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，它的開放式構(gòu)架

9、、靈活性和PC技術(shù)的成本優(yōu)勢(shì)為測(cè)量和自動(dòng)化行業(yè)帶來了一場翻天覆地的改革。由NI發(fā)起的PXI系統(tǒng)聯(lián)盟現(xiàn)已吸引了68家廠商，聯(lián)盟屬下的產(chǎn)品數(shù)量也已激增至近千種。PXI作為一種專為工業(yè)數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)化應(yīng)用度身定制的模塊化儀器平臺(tái)，建有高端的定時(shí)和觸發(fā)總線，再配以各類模塊化的I/O硬件和相應(yīng)的測(cè)試測(cè)量開發(fā)軟件 ，您就可以建立完全自定義的測(cè)試測(cè)量解決方案。無論是面對(duì)簡單的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用，還是高端的混合信號(hào)同步采集，借助PXI高性能的硬件平臺(tái)，您都能應(yīng)付自如，這就是虛擬儀器技術(shù)帶給您的無可比擬的優(yōu)勢(shì)。三、虛擬示波器概述虛擬示波器是虛擬儀器平臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)輸出部分中常用的電子測(cè)量儀器之一，是一種分析和比較信號(hào)的綜

10、合性儀器，能在熒光屏上將電壓或電流以時(shí)間函數(shù)的形式描繪出來，是電信號(hào)的時(shí)域測(cè)量和顯示儀器。它的主要功能是精確復(fù)現(xiàn)作為時(shí)間函數(shù)的電壓波形，顯示的波形用來確定數(shù)量的信息（如幅度、頻率），也可用來獲得其質(zhì)量的信息（如波形），還可以用來比較兩個(gè)不同的波形，并測(cè)兩它們的時(shí)間和相位的關(guān)系。虛擬示波器由硬件設(shè)備與接口、設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件和虛擬儀器面板組成。其中硬件設(shè)備與接口包括儀器接口設(shè)備和計(jì)算機(jī)，設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件是直接控制各種硬件接口的驅(qū)動(dòng)程序。 虛擬示波器是由一塊基于PC總線的多功能數(shù)據(jù)采集卡和相應(yīng)的軟件組成，將它們安裝在一臺(tái)PC機(jī)上，采集卡選用NI公司的PC-6041,系統(tǒng)的軟件采用模塊化思想編寫，每個(gè)功能的實(shí)

11、現(xiàn)由一個(gè)模塊完成，即可構(gòu)成一個(gè)功能強(qiáng)大的數(shù)字虛擬示波器。虛擬數(shù)字示波器的原理是對(duì)信號(hào)波形進(jìn)行密集的采樣，采樣值被數(shù)字化后存儲(chǔ)起來，當(dāng)重建波形時(shí)便從緩沖區(qū)取數(shù)，然后用清晰、均勻一致的軌跡映現(xiàn)在屏幕上。對(duì)虛擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后存入數(shù)據(jù)文件，由軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)分析、處理，并在屏幕上顯示處理結(jié)果。兩道示波器可以同時(shí)分析掃描兩路信號(hào)，這種功能的實(shí)現(xiàn)得益于計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算能力，計(jì)算機(jī)只需要多做一組或幾組運(yùn)算即可。 參考文獻(xiàn)1健，薪莘.Labview圖形化編程與實(shí)例應(yīng)用.：中國鐵道 2戴鵬飛.測(cè)試工程與Labview應(yīng)用.：電子工業(yè) 3路林吉.虛擬儀器的應(yīng)用.電子技術(shù) 4侯國屏.Labview7.1編程與

12、虛擬儀器設(shè)計(jì).清華大學(xué)5樂平,海濤,宵相生,等. Labview程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用.:電子工業(yè)6 Labview0 Graphical Programming（Fourth edition）M大學(xué), 20027Labviewfor Everyone: Graphical Programming Made Easy and Fun (3rd Edition) (National Instruments Virtual Instrumentation Series)8文慶,黎瓊,溫泉徹.通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理N.師學(xué)院學(xué)報(bào),2004/ Z5 A3 v% V4 N4 y% J) L9梁森,王侃夫,歐

13、陽三泰.自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用M.:機(jī)械工業(yè),2007.10繼文.傳感器與應(yīng)用電路設(shè)計(jì)M.:科學(xué),2002.11晶彥.傳感器與檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用M.:機(jī)械工業(yè),2005.畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告開題報(bào)告：一、課題的目的與意義；二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望；三、課題主要容和要求；四、研究方法、步驟和措施開 題 報(bào) 告1 課題的目的與意義測(cè)量儀器發(fā)展至今，大體經(jīng)歷了四代發(fā)展歷程，即模擬儀器、分立式元件儀器、數(shù)字化儀器、智能儀器和虛擬儀器。模擬式儀器是指針式的，它基于電磁原理進(jìn)行測(cè)量；數(shù)字式儀器則適應(yīng)了快速響應(yīng)和高精度的要求，將對(duì)模擬信號(hào)的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)數(shù)字信號(hào)的測(cè)量來顯示測(cè)量結(jié)果；智能化儀器儀表則

14、運(yùn)用了微處理器芯片，通過將程序固化在ROM中以與將測(cè)量結(jié)果儲(chǔ)存在RAM中自動(dòng)完成各種測(cè)量功能。但以往的智能儀器儀表的智能化程度其實(shí)并不高，特別是在圖形顯示、顏色判別等方面的能力還十分有限，因此，在此基礎(chǔ)上一種更高級(jí)的智能化儀器虛擬儀器便應(yīng)運(yùn)而生.虛擬儀器以透明的方式把計(jì)算機(jī)資源(如CPU、存、顯示器等)和儀器硬件(如A/D. D/A、數(shù)字I/O等)的測(cè)量功能、控制能力結(jié)合在一起，完成對(duì)被測(cè)量的采集、傳輸、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等工作。對(duì)于虛擬儀器來說計(jì)算機(jī)是動(dòng)力，軟件是主宰，高質(zhì)量的A/D采集卡與調(diào)理放大器與互感器是關(guān)鍵。虛擬儀器的突出優(yōu)點(diǎn)在于能夠與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，將計(jì)算機(jī)資源與儀器硬件，

15、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)與不同功能的軟件模塊結(jié)合，組成不同的儀器功能。用戶可根據(jù)測(cè)試的需要，自己設(shè)計(jì)所需要的儀器系統(tǒng)，即利用數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)外圍硬件進(jìn)行信號(hào)的采集與檢測(cè)，然后用計(jì)算機(jī)所編的軟件來實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的處理、計(jì)算和分析以與對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行顯示。虛擬示波器的出現(xiàn)改變了原有示波器的整體設(shè)計(jì)思路，用軟件代替了硬件。將傳統(tǒng)儀器由硬件實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)分析與顯示功能，改由功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)與其顯示器來完成，使工程技術(shù)人員可以用一部筆記本電腦到現(xiàn)場就可輕松完成信號(hào)的采集、處理與頻譜分析和波形分析。綜上所述，本設(shè)計(jì)選用國外較為先進(jìn)的虛擬示波器軟件是美國NI公司的LABVIEW，使我們了解PC的測(cè)量系統(tǒng)組成與實(shí)現(xiàn),掌握基于

16、LABVIEW 虛擬儀器的基本概念和圖形化編程語言的基本知識(shí)，掌握LABVIEW在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理等方面的基礎(chǔ)與實(shí)際應(yīng)用。課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望虛擬儀器的概念最初是由美國國家儀器公司（National Instruments Corp，簡稱NI）于1986年提出，NI公司在80年代研制和推出了許多總線系統(tǒng)的虛擬儀器，后來，美國HP公司，Tektronic公司，Racal公司也在此方面有了很多進(jìn)展。虛擬儀器在國外發(fā)展很快，以NI公司為首的很多公司已經(jīng)在市場上推出了大量基于虛擬儀器技術(shù)的電子儀器產(chǎn)品。據(jù)“世界儀表與自動(dòng)化”雜志預(yù)測(cè)，虛擬儀器在21世紀(jì)中期將占到儀器市場50%左右的份額。虛擬儀

17、器在本世紀(jì)發(fā)展很快，大有取代傳統(tǒng)儀器的趨勢(shì)。近年來，世界很多公司推出了不少虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)，使儀器的使用者可以開發(fā)組建自己需要的虛擬儀器。其中，比較具有代表性的是NI公司Labview平臺(tái)和Labwindows/CVI平臺(tái)。相比而言，Labwindows是為熟悉C語言的傳統(tǒng)軟件開發(fā)人員所設(shè)計(jì)的。作為一本新興技術(shù)，虛擬儀器在國尚屬于起步階段，但也初步取得了一些成果。國已有幾家廠家在開發(fā)研制虛擬儀器，在數(shù)據(jù)處理軟件方面做出了一些成就。比如測(cè)量結(jié)果的頻譜分析，快速傅里葉變換，各種數(shù)字濾波器，卷積分析，微積分等。課題主要容和要求我國在科學(xué)技術(shù)方面與世界頂級(jí)國家還有一定距離，我國的高檔儀器大部分還要依賴進(jìn)口，這種儀器往往價(jià)格昂貴，使用面窄，花很多的外匯只能起到有限的作用，因此，研究虛擬儀器對(duì)我國來說具有很重要的意義。開發(fā)虛擬儀器不僅可以實(shí)現(xiàn)儀器的自我生產(chǎn)，而且虛擬儀器易于改進(jìn)，提升性能，通過軟件和硬件的更換，還可以實(shí)現(xiàn)多方面的用途，大大提高了儀器的性價(jià)比。本論文主要介紹虛擬示波器硬件和軟件的開發(fā)過程，以與相關(guān)數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)知識(shí)。虛擬示波器主要有硬件和軟件兩部分構(gòu)成。硬件部分主要是普通PC機(jī)和數(shù)據(jù)采集卡；軟件部分則包括了前面板，采集卡驅(qū)動(dòng)程序與相關(guān)的應(yīng)用軟件（主要有頻譜分析，數(shù)字