基于LabWindows／CVI的虛擬函數信號發(fā)生器的設計

1 虛擬儀器和LabWindows/CVI簡(jiǎn)介

虛擬儀器是1986年美國國家儀器公司(NI)提出的一種新型儀器概念。他是計算機技術(shù)介入儀器領(lǐng)域所形成的一種新型的、富有生命力的儀器種類(lèi)。在虛擬儀器中計算機處于核心地位，計算機軟件技術(shù)和測試系統更緊密地地結合成一個(gè)有機整體，儀器的結構概念和設計觀(guān)點(diǎn)都發(fā)生了根本變化。

虛擬儀器技術(shù)的實(shí)質(zhì)是利用最新的計算機技術(shù)來(lái)實(shí)現和擴展傳統儀器的功能。其基本構成包括計算機、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(gè)系統的關(guān)鍵。當基本硬件確定了以后，就可以通過(guò)不同的軟件實(shí)現不同的功能。虛擬儀器應用軟件集成了儀器的所有采集、控制、數據分析、結果輸出和用戶(hù)界面等功能，使傳統儀器的某些硬件甚至整個(gè)儀器都被計算機軟件所代替。因此從某種意義上說(shuō)，計算機即是儀器，軟件即是儀器。

虛擬儀器的軟件是其最核心、最關(guān)鍵的部分，其主要功能是對硬件執行通信和控制，對信號進(jìn)行分析和處理，以及對結果進(jìn)行恰當的表達和輸出等。虛擬儀器的軟件開(kāi)發(fā)平臺目前主要有兩類(lèi)：第一類(lèi)是基于傳統語(yǔ)言的Turbo C，Microsoft公司的Visual Basic與Visual C++，Borland公司的Delphi，Sybase公司的PowerBuilder，這類(lèi)語(yǔ)言具有適應面廣、開(kāi)發(fā)靈活的特點(diǎn)，但開(kāi)發(fā)人員需有較多的編程經(jīng)驗和較強的調試能力;第二類(lèi)用專(zhuān)業(yè)圖形化編程軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)。如HP公司的VEE，NI公司的Lab-VIEW和Lab Windows/CVI等。NI公司的LabVIEW軟件開(kāi)發(fā)平臺是一種專(zhuān)業(yè)圖形化編程軟件，采用圖形化編程方式，結構流程清晰，但缺點(diǎn)是對硬件的要求較高，比較依賴(lài)NI的專(zhuān)用產(chǎn)品，對信號控制方式不夠靈活。而Lab-Windows/CVI以ANSI C為核心，將功能強大，使用靈活的C語(yǔ)言平臺與數據采集，分析和表達的測控專(zhuān)業(yè)工具有機地接和起來(lái)。他的集成化開(kāi)發(fā)平臺，交互式編程方法，豐富的控件和庫函數大大增強了C語(yǔ)言的功能，為熟悉C語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)人員建立檢測系統，自動(dòng)測量環(huán)境，數據采集系統，過(guò)程監控系統等提供了一個(gè)理想的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。

2 基于LabWindows/CVI平臺開(kāi)發(fā)虛擬函數信號發(fā)生器

2.1 硬件組成

儀器硬件主要由計算機及其接口、多功能數據采集卡和濾波及放大電路組成，原理框圖如圖1所示。多功能數據采集卡采用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及兼容機的數據采集卡，他能夠完成信號采集(A/D)，數字信號的模擬輸出(D/A)及定時(shí)/計數功能。他具有8個(gè)模擬量輸入通道，2個(gè)模擬量輸出通道，24個(gè)數字量I/O接口和3個(gè)16位定時(shí)/計數器。Lab-PC-1200輸出的模擬信號通過(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頻率范圍而定，放大倍數根據實(shí)際需要分不同的檔位。

2.2 儀器面板設計

設計的儀器而板如圖2所示。該過(guò)程主要包括創(chuàng )建控件和修改控件屬性?xún)刹糠帧?/p>

(1) 創(chuàng )建控件

用戶(hù)界面共有8個(gè)控件：1個(gè)Panel控件，1個(gè)Graph控件，1個(gè)Ring控件，1個(gè)ButtON控件和4個(gè)Numeric控件。創(chuàng )建過(guò)程如下：?jiǎn)?dòng)CVI，在工程窗口中選擇菜單File→New→User InterFace(*.uir)，打開(kāi)空白用戶(hù)界而編輯窗口。在其中單擊右鍵，依次選擇所需控件并置于面板的合適位置。

(2) 設置控件屬性

將鼠標置于各控件圖標上并雙擊左鍵，在撣出的編輯窗口中設囂好各控件的屬性。主要屬性設置包括控件名稱(chēng)(CONSTANT NAME)、回調函數(Callback Function)名、控件標題等。