LabWindows/CVI 在虛擬信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　20 世紀(jì)80 年代中后期，國(guó)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(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展及其在測(cè)量與儀器上的應(yīng)用,測(cè)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(shí)代——虛擬儀器。虛擬儀器技術(shù)最核心的思想就是利用計(jì)算機(jī)的硬/軟件資源,使本來(lái)需要硬件實(shí)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(qiáng)系統(tǒng)的功能和靈活性。

　　虛擬儀器技術(shù)的實(shí)質(zhì)是利用最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器的功能。其基本構(gòu)成包括計(jì)算機(jī)、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(hào)的輸入輸出,軟件才是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。當(dāng)基本硬件確定了以后,就可以通過(guò)不同的軟件實(shí)現(xiàn)不同的功能。虛擬儀器應(yīng)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(gè)儀器都被計(jì)算機(jī)軟件所代替。虛擬儀器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)已成為儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)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(gè)重要領(lǐng)域，開創(chuàng)了個(gè)人計(jì)算機(jī)儀器時(shí)代，是測(cè)量?jī)x器工業(yè)發(fā)展的一個(gè)里程碑，其思想將更多地滲透到未來(lái)電子測(cè)量?jī)x器和自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)的發(fā)展中去，有著廣泛的發(fā)展和應(yīng)用前景。

　　1 硬件組成

　　虛擬儀器的硬件平臺(tái)主要是解決信號(hào)的輸入輸出，由計(jì)算機(jī)和I/O 接口設(shè)備組成的,計(jì)算機(jī)是硬件平臺(tái)的核心,一般是工作站、工控機(jī),亦可以是普通的帶總線插槽的個(gè)人計(jì)算機(jī). I/O接口設(shè)備負(fù)責(zé)被測(cè)信號(hào)的采集、調(diào)整、放大,以及A/D 轉(zhuǎn)換。本文中硬件由工控機(jī)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(shè)計(jì)用的數(shù)據(jù)采集設(shè)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(jià)位適合PC 及兼容機(jī)的數(shù)據(jù)采集卡,它能夠完成信號(hào)采集(A/D),數(shù)字信號(hào)的模擬輸出(D/A)及定時(shí)/計(jì)數(shù)功能。它具有8 個(gè)12 位模擬量輸入通道, 2 個(gè)12 位模擬量輸出通道, 24 個(gè)數(shù)字量I/O 接口和3 個(gè)16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。Lab-PC-1200 輸出的模擬信號(hào)通過(guò)濾波器進(jìn)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(hào)頻率范圍而定,放大倍數(shù)根據(jù)實(shí)際需要分不同的檔位。

　　2 儀器面板設(shè)計(jì)

　　儀器軟件開發(fā)采用的是美國(guó) NI 公司的虛擬儀器開發(fā)環(huán)境LabWindows/CVI，它是基于C語(yǔ)言的半圖形化軟件開發(fā)平臺(tái)，將使用靈活的C 語(yǔ)言平臺(tái)與用于數(shù)據(jù)采集、分析和顯示的測(cè)控專業(yè)工具有機(jī)結(jié)合起來(lái)，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(kù)函數(shù)大大增強(qiáng)了C 語(yǔ)言的功能，為熟悉C 語(yǔ)言的開發(fā)設(shè)計(jì)人員便于編寫檢測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等應(yīng)用軟件提供的一個(gè)理想的軟件開發(fā)環(huán)境。面板設(shè)計(jì)過(guò)程包括創(chuàng)建控件和修改控件屬性兩部分，設(shè)計(jì)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(gè)控件：兩個(gè)Graph 控件，三個(gè)Ring 控件，一個(gè)Command Button.。啟動(dòng)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(diǎn)右鍵，依次選擇Graph 控件，Ring 控件和 Command Button.，依次拖放好各自位置。