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摘 要：簡(jiǎn)要介紹了虛擬儀器的組成，基于Labwindows/CVI和NI公司的PXI-6670E數(shù)據(jù)采集卡,，設(shè)計(jì)了一個(gè)虛擬數(shù)字示波器,。該系統(tǒng)功能強(qiáng)大，不僅具有實(shí)時(shí)采集功能,，還具有頻譜分析,、加窗處理、濾波功能和數(shù)字存儲(chǔ)等功能,。
    
    關(guān)鍵詞：虛擬儀器,；Labwindows/CVI；數(shù)據(jù)采集卡,；頻譜分析;虛擬示波器
    
    引言
    
    虛擬儀器中有一類是基于多功能DAQ卡的虛擬儀器,，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開發(fā)成本低,，目前已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,。本文以一個(gè)基于多功能DAQ卡的虛擬數(shù)字示波器為例，來(lái)說(shuō)明如何開發(fā)基于多功能DAQ卡的虛擬儀器,。 
     
    虛擬數(shù)字示波器的結(jié)構(gòu)與組成
    虛擬數(shù)字示波器由一塊PXI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)運(yùn)行Windows的PC上，即構(gòu)成一個(gè)功能強(qiáng)大的可存儲(chǔ)數(shù)字示波器,。數(shù)字示波器的前面板如圖1所示,。 
         
     
    ● 數(shù)據(jù)采集卡。
    
    設(shè)計(jì)中所采用的是NI公司生產(chǎn)的多功能數(shù)據(jù)采集卡PXI-6670E,，其主要功能如下：
    64路單端/32路差分模擬輸入,；12位精度；1.25MSPS采樣速度,；1.25MSPS磁盤寫入速度,；±0.05～±10V輸入范圍；兩路12位模擬輸出,；8條數(shù)字I/O線,；兩路24位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器。
    
    ● 儀器功能,。
    
    本例虛擬數(shù)字示波器具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集,、頻譜分析、加窗處理和濾波等功能,。在虛擬數(shù)字示波器主面板上有數(shù)據(jù)采集,、頻譜分析,、加窗處理,、濾波功能等功能鍵,，按相應(yīng)的功能鍵就可進(jìn)入相應(yīng)的子面板。
    
   
    
    軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ,。
    
    ● 軟件開發(fā)環(huán)境,。
    
    虛擬數(shù)字示波器軟件設(shè)計(jì)采用了基于C語(yǔ)言的編程環(huán)境LabWindows/CVI。LabWindows/CVI支持?jǐn)?shù)值型,、布爾型,、文本型和串等數(shù)據(jù)類型，而且最大優(yōu)點(diǎn)是能夠通過對(duì)話框形式的交互式操作生成標(biāo)準(zhǔn)C程序代碼,。另外LabWindows/CVI提供了非常豐富的調(diào)試工具,包括單步執(zhí)行,、斷點(diǎn)、變量查看,、監(jiān)視窗口等,，這些功能使程序的調(diào)試變 得更為容易。
    
    ● 主要功能模塊,。
    
    虛擬數(shù)字示波器主要由軟件控制完成信號(hào)的采集和顯示處理,，功能結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
    
   
    
    在數(shù)據(jù)采集面板中主要完成以下功能：設(shè)置通道,、設(shè)置采樣頻率,、設(shè)置產(chǎn)生方式、顯示波形等,，其軟面板如圖3所示,。
    
   
    
    在數(shù)據(jù)采集面板中主要完成以下功能：對(duì)實(shí)時(shí)采集的信號(hào)和自行產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，查看譜線等功能,，其軟面板如圖4所示,。
    
   
    
    加窗處理面板對(duì)實(shí)時(shí)采集的信號(hào)和自行產(chǎn)生的信號(hào)加窗處理(包括海明窗、漢明窗,、平滑窗和布拉克曼窗等),，其軟面板如圖5所示。
    
   
    
    在濾波處理面板中包括以下功能：對(duì)實(shí)時(shí)采集的信號(hào)和自行產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行濾波處理(包括單步濾波法,、多步濾波法和傳統(tǒng)方法等),，其軟面板如圖6所示。
    
    ● 源程序文件的生成,。
    
    當(dāng)完成面板各個(gè)控件的設(shè)置后,，就可以產(chǎn)生程序的代碼函數(shù)了。具體方法為：把已完成的面板定為當(dāng)前響應(yīng)狀態(tài),，在[Code]菜單中,，選中[Generate]中的[All Code]，在彈出的對(duì)話框中選定函數(shù)主面板和退出函數(shù),，就能產(chǎn)生與用戶接口文件相對(duì)應(yīng)的框架代碼函數(shù),。
    
    ● 添加程序代碼,。
    
    上一步自動(dòng)生成的是控件對(duì)應(yīng)的函數(shù)的框架，要使控件完成一定的功能,，必須添加程序代碼來(lái)控制控件,。其中main()函數(shù)是程序的入口，它的功能是初始化程序,，裝載用戶面板并顯示,，如要完成其他功能須添加代碼。以下這段代碼實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能,，程序通過調(diào)用數(shù)據(jù)采集按鈕的回調(diào)函數(shù)SHOU進(jìn)行外部采集,。
    
    int CVICALLBACK SHOW(int panel,int CONTROL,int event,void *callbackData,int eventData1,int eventData2)
    {
    int NumChan;/*定義所用通道*/
    double ActScanRate;/*定義采樣速率*/
    SWITCH (event)
    {
    case EVENT_COMMIT:
    nidaqAICreateTask(“daq::1!(0)”, kNidaqWaveformCapture, &NumChan,&AiTask);/*創(chuàng)建采樣任務(wù)*/
    nidaqAIConfigScanClockRate(AiTask,400000,&ActScanRate); /*設(shè)置采樣速率*/
    nidaqAIConfigBuffer(AiTask,1000,kNidaqFinite);/*設(shè)置采樣數(shù)據(jù)緩沖區(qū)*/
    nidaqAIStart(AiTask);/*啟動(dòng)采樣*/
    nidaqAIRead(AiTask,“daq::1!(0)”,1000,-1.0,wave);/*讀取采樣數(shù)據(jù)*/
    nidaqAIStop(AiTask);/*結(jié)束采樣*/
    DeleteGraphPlot(EEpanel,EEPANEL_WAVEGRAPH, -1,VAL_IMMEDIATE_DRA);/*刪除顯示的波形*/
    PlotY(EEpanel, EEPANEL_WAVEGRAPH, wave, 1000, VAL_DOUBLE, VAL_THIN_LINE, VAL_EMPTY_SQUARE, VAL_SOLID, 1, VAL_YELLOW); /*顯示波形*/
    break;
    }
    return 0;
    }
    限于篇幅，其他功能模塊的實(shí)現(xiàn)這里就不一一介紹了,。
    
    ● 保存項(xiàng)目文件,，然后編譯運(yùn)行。
    
    結(jié)論
    
    本文設(shè)計(jì)的虛擬數(shù)字示波器不僅具有一般臺(tái)式數(shù)字存儲(chǔ)器的功能,，而且充分發(fā)揮了微機(jī)強(qiáng)大的功能和軟件設(shè)計(jì)的靈活性,，而且此虛擬數(shù)字示波器的設(shè)計(jì)包含了基于多功能DAQ卡的虛擬儀器設(shè)計(jì)的基本思路和方法，用戶可以參照這種方法來(lái)設(shè)計(jì)其他虛擬儀器,。