LabWindows/CVI 在虛擬信號發(fā)生器設計中的應用

　　20 世紀80 年代中后期，國外提出了“虛擬儀器”、“虛擬系統(tǒng)”的概念，隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)的飛速發(fā)展及其在測量與儀器上的應用,測試領(lǐng)域的新理論、新方法以及儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn),突破了傳統(tǒng)儀器的概念,繼而開創(chuàng)了儀器儀表的新時代——虛擬儀器。虛擬儀器技術(shù)最核心的思想就是利用計算機的硬/軟件資源,使本來需要硬件實現(xiàn)的技術(shù)軟件化(虛擬化),以便最大限度的降低系統(tǒng)成本,增強系統(tǒng)的功能和靈活性。

　　虛擬儀器技術(shù)的實質(zhì)是利用最新的計算機技術(shù)來實現(xiàn)和擴展傳統(tǒng)儀器的功能。其基本構(gòu)成包括計算機、虛擬儀器軟件、硬件接口模塊等。在這里,硬件僅是為了解決信號的輸入輸出,軟件才是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵。當基本硬件確定了以后,就可以通過不同的軟件實現(xiàn)不同的功能。虛擬儀器應用軟件集成了儀器的所有采集、控制、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果輸出和用戶界面等功能，使傳統(tǒng)儀器的某些硬件甚至整個儀器都被計算機軟件所代替。虛擬儀器系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)已成為儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要方向，代表著一起發(fā)展的最新方向和潮流，是信息技術(shù)的一個重要領(lǐng)域，開創(chuàng)了個人計算機儀器時代，是測量儀器工業(yè)發(fā)展的一個里程碑，其思想將更多地滲透到未來電子測量儀器和自動化測試技術(shù)的發(fā)展中去，有著廣泛的發(fā)展和應用前景。

　　1 硬件組成

　　虛擬儀器的硬件平臺主要是解決信號的輸入輸出，由計算機和I/O 接口設備組成的,計算機是硬件平臺的核心,一般是工作站、工控機,亦可以是普通的帶總線插槽的個人計算機. I/O接口設備負責被測信號的采集、調(diào)整、放大,以及A/D 轉(zhuǎn)換。本文中硬件由工控機及其接口，數(shù)據(jù)采集卡和放大及濾波電路構(gòu)成，其原理框圖如圖1 所示：

圖1 硬件原理框圖

　　本設計用的數(shù)據(jù)采集設備是采用 NI 公司生產(chǎn)的1200 系列Lab-PC-1200，這是一種性能優(yōu)良低價位適合PC 及兼容機的數(shù)據(jù)采集卡,它能夠完成信號采集(A/D),數(shù)字信號的模擬輸出(D/A)及定時/計數(shù)功能。它具有8 個12 位模擬量輸入通道, 2 個12 位模擬量輸出通道, 24 個數(shù)字量I/O 接口和3 個16 位定時/計數(shù)器。Lab-PC-1200 輸出的模擬信號通過濾波器進行濾波平滑、放大后即可使用。其中濾波器的選擇視輸出信號頻率范圍而定,放大倍數(shù)根據(jù)實際需要分不同的檔位。

　　2 儀器面板設計

　　儀器軟件開發(fā)采用的是美國 NI 公司的虛擬儀器開發(fā)環(huán)境LabWindows/CVI，它是基于C語言的半圖形化軟件開發(fā)平臺，將使用靈活的C 語言平臺與用于數(shù)據(jù)采集、分析和顯示的測控專業(yè)工具有機結(jié)合起來，利用它的集成開發(fā)環(huán)境、交互式編程方法、函數(shù)面板和豐富的庫函數(shù)大大增強了C 語言的功能，為熟悉C 語言的開發(fā)設計人員便于編寫檢測系統(tǒng)、自動測試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等應用軟件提供的一個理想的軟件開發(fā)環(huán)境。面板設計過程包括創(chuàng)建控件和修改控件屬性兩部分，設計的前面板如圖 2 所示。

圖2 儀器前面板

　　2.1 創(chuàng)建控件

　　用戶界面共 6 個控件：兩個Graph 控件，三個Ring 控件，一個Command Button.。啟動CVI 在工程窗口中選擇File→New→UserInterface(*.uir)，打開用戶界面編輯窗口，在其中點右鍵，依次選擇Graph 控件，Ring 控件和 Command Button.，依次拖放好各自位置。