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基于LABVIEW多功能虚拟仪器的设计与实现

摘要

虚拟仪器是现代计算机技术和仪器技术深层次结合的产物，是当今计算机辅助测试(CAT)领域的一项重要技术。虚拟仪器是计算机硬件资源、仪器与测控系统硬件资源和虚拟仪器软件资源三者的有效结合。
本课题是介绍一种多功能虚拟仪器的设计与实现过程。该仪器是基于图形化编程语言LabVIEW2009、NI-DAQmx9.0.2f0、NI-USB6251数据采集卡开发的多通道示波器、频谱分析仪，具有数据采集、数据分析处理、波形显示、数据存储、回放测量、输出打印、软件发布、网络发布等功能。试验结果表明，该仪器工作性能稳定，测量精度高，功能可以不断扩展，而且人机友好界面清晰．适合不同层次的人员使用。
本设计是虚拟仪器在测控领域的一次尝试。实践证明虚拟仪器是一种优秀的解决方案，能够高效的实现各种测控任务。

关键词   LabVIEW，虚拟仪器，虚拟函数发生器，USB6251

Abstract
Virtual instrument is the modern computer technology and equipment technology is the combination of deep today, computer aided testing (CAT) is an important technology field. Virtual instrument is computer hardware resources, instrument and control system hardware resources and virtual instrument software resources combination of three.
     This topic is a kind of multi-functional virtual instrument is introduced the design and realization. This instrument is based on a graphical LabVIEW2009 programming language, NI - DAQmx9.0.2 f0, NI - USB6251 data acquisition card development of multi-channel oscilloscope, the spectrum analyzer, data collection, data analysis/processing, waveform display, data storage, replay measurement, printed, output, network software released etc. Function. Experimental results show that the instrument work stable performance and high precision measurement, the function can be expanded and human-computer interface clear. Suitable for different friendly levels of staff.
     This design is the virtual instruments in an attempt to control field. Practice proves the virtual instrument is an excellent solution, can efficiently control various tasks.

Keywords：LabVIEW、Virtual Function Generator、Virtual Instrument、NI-USB6251

目录
摘要 2
Abstract 3
目录 4
1  绪论 6
1.1  背景介绍 6
1.2  本课题背景及意义 6
1.2.1  本课题研究背景 6
1.2.2  本课题研究意义 6
2  虚拟仪器 8
2.1  虚拟仪器的概念 8
2.2  虚拟仪器的原理 8
2.2.1  硬件平台 9
2.2.2  软件平台 9
2.2.3 整体系统 9
2.3  虚拟仪器的特点 10
2.4  虚拟仪器的现状及应用 11
3  系统的硬件要求和数据采集理论 12
3.1  系统的硬件需求 12
3.2  传感器 12
3.3  数据采集的理论 12
3.3.1  数据采集基础 12
3.3.2  输入信号的类型 13
3.3.3  A/D转换器 15
3.3.4  D/A转换器 15
3.4  信号调理 16
3.4.1 信号调理的类型 16
3.4.2 常用信号的调理设备形式 16
3.4.3 信号调理器与数据采集卡的通信 17
4  NI-USB6251硬件介绍及DAQmx系统 18
4.1  NI—USB625l简介 18
4.2  NI—USB625lM系列产品 18
4.2.1 NI—USB625l产品 18
4.2.2 NI—USB625l端口功能 20
4.3  NI—USB625l驱动软件 22
4.4  NI-USB6251兼容的应用软件 22
4.5  DAQmx系统 22
4.5.1 DAQmx系统概述 22
4.5.2 DAQmx VI的组织结构 23
4.5.3 USB6251数据采集卡产生模拟电压配置 23
4.5.4 USB6251数据采集卡采集模拟电压配置 24
5  系统软件设计的相关技术 27
5.1  程序设计的模块化 27
5.1.1  程序设计的模块化原则 27
5.1.2  软件系统的模块化设计原则 28
5.1.3  本设计的软件系统模块划分 29
5.2  多线程技术 29
5.2.1 Windows的多线程机制 29
5.2.2 LabVIEW与多线程 30
5.2.3 多线程技术在本设计中的应用 30
5.3  WEB技术与生成可执行文件 30
5.3.1 Web技术概述 30
5.3.2 在Web上发布程序设置 31
5.3.3 WEB的发布与可执行文件进行交互 31
5.4  远程面板连接 32
5.5  软件发布 33
5.5.1 软件发布过程 33
5.5.2 Labview软件发布的注意项 35
5.6  数据记录和回放 35
5.6.1 数据记录和回放的文件格式 35
5.6.2 数据记录与回放的基本操作 36
5.6.3 文件输入/输出函数 36
5.6.4 电子表格文件的输入/输出 37
5.7本课题的LabVIEW功能实现 38
6  软件功能的具体实现 41
6.1  信号发生器产生波形 41
6.1.1  信号发生器的产生方波波形 41
6.1.2 信号发生器产生的正弦波波形 41
6.2  对采集信号的分析 42
6.2.1 采集到的信号 42
6.2.2  信号分析的图 43
6.2.3 采集信号的电压分析 43
结论 45
参考文献 46