基于DAQ及LabVIEW的虛擬數(shù)字電壓表的設計

摘要：為解決實驗室建設中成本高、技術更新慢及維護等方面的困難，適應現(xiàn)代測量儀器系統(tǒng)發(fā)展的要求，本文在分析數(shù)字電壓表原理的基礎上，利用虛擬儀器技術設計了一種新型數(shù)字電壓表。虛擬數(shù)字電壓表除數(shù)據(jù)采集由DAQ實現(xiàn)外，其他功能均由軟件LabVIEW實現(xiàn)。其設計具有較高的靈活性和可擴展性，有利于系統(tǒng)集成。經(jīng)測試，此數(shù)字電壓表性能可靠，能達到測試者的要求。
關鍵詞：虛擬儀器；數(shù)字電壓表；LabVIEW；DAQ

O 引言
電子儀器與測試實驗室是高等工科院校必備的教學實驗條件。為了提供一定的實驗規(guī)模，保證每個學生得到實際動手能力的訓練，傳統(tǒng)的教學實驗室一般需購置大量的基礎測量儀器，如示波器、電壓表、信號源等，投資大、技術更新快、維護困難。電壓表更是不可或缺的測量儀器之一。
傳統(tǒng)的數(shù)字電壓表采用A／D轉換器件和通用集成邏輯器件來設計，這樣的設計不便于系統(tǒng)功能修改和升級，缺乏靈活性，接線較復雜，故障率高。以單片機為核心的數(shù)字電壓表設計是目前使用過最廣泛的一種設計方式，但其工作速度較低，功能修改及調(diào)試需要硬件電路的支持。
在本文設計中，結合虛擬儀器新技術來完成為數(shù)字電壓表的設計，使其不但更有利于系統(tǒng)集成，提高系統(tǒng)的測試精度，適用于實驗室測量，解決投資、維護等問題，還考慮到該儀器主要用于教學和實驗，使用時，學生科通過操作，設置參數(shù)，根據(jù)自己的需要來定義儀器的功能；同時現(xiàn)代測量儀器系統(tǒng)正向著智能化、自動化、小型化、模塊化和開放系統(tǒng)的方向發(fā)展，基于虛擬儀器的電子測量儀器可滿足這種要求。

1 系統(tǒng)設計及原理
1．1 系統(tǒng)的硬件設計
虛擬儀器(virtual instrument，VI)是20世紀80年代末由美國國家儀器公司(national instrument corp，NI)提出的新概念。它以通用計算機為基礎，加上特定的硬件接口，用戶通過軟件開發(fā)平臺編寫應用程序，以完成傳統(tǒng)儀器的功能。虛擬儀器技術已經(jīng)得到工業(yè)界的廣泛接受與運用，成為儀器技術的主流。
根據(jù)虛擬儀器的總體結構分析，其結構圖如圖1所示，虛擬儀器的內(nèi)部功能可劃分成數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)分析、和數(shù)據(jù)表達式三個功能模塊。按照測控功能硬件的不同，VI可分為GPIB、VXI、PXI和DAQ四種標準體系結構。本設計采用PC-DAQ體系結構。