基于LabVIEW 8．2的多用虛擬電壓表設計

摘要：為了滿(mǎn)足不同測量的要求傳統的電壓表分別做成獨立的儀表，包括峰值電壓表、平均值電壓表和有效值電壓表。在此，提出采用虛擬儀器同時(shí)實(shí)現三種示值電壓表的方案；介紹了虛擬儀器軟件平臺LabVIEW的特點(diǎn)。對虛擬數字電壓表的設計和實(shí)現進(jìn)行了詳細描述，包括基于LabVIEW 8．2的虛擬信號發(fā)生器的實(shí)現過(guò)程，它能產(chǎn)生正弦、方波、三角波及由輸入數學(xué)公式確定的復雜自編輯波形。最后，對設計的虛擬電壓表運行結果進(jìn)行分析，驗證了虛擬電壓表設計方法的正確性。
關(guān)鍵詞：LabVIEW 8．2；虛擬儀器；電壓表；復雜自編輯波形

O 引 言
虛擬儀器是隨著(zhù)計算機技術(shù)、電子測量技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新型儀器。它充分利用計算機系統強大的數據處理和顯示能力，利用軟件完成數據的采集、控制、數據分析和處理以及測試結果的顯示等，通過(guò)軟、硬件的配合，實(shí)現傳統儀器的各種功能，真正實(shí)現了“軟件即儀器”的概念，用戶(hù)可以方便地對儀器進(jìn)行維護和擴展。
電壓是電路中常用的電信號，通過(guò)電壓測量，利用基本公式可以導出其他的參數。因此，電壓測量是其他許多電參數和非電參數量的基礎。測量電壓相當普及的一種測量?jì)x表就是電壓表，但常用的是模擬電壓表。模擬電壓表根據檢波方式的不同。分為峰值電壓表、均值電壓表和平均值電壓表，它們都各自做成獨立的儀表。這樣，使用模擬電壓表進(jìn)行交流電壓測量時(shí)，必須根據測量要求選擇儀表。另外，多數電壓表的表頭是按正弦交流有效值刻度的，而測量非正弦波時(shí)，必須經(jīng)過(guò)換算才能得到正確的測量結果，從而給實(shí)際工作帶來(lái)不便。
采用虛擬電壓表，可將表征交流電壓特征的峰值、平均值和有效值集中顯示在一塊面板上，測量時(shí)可根據波形在面板上選擇儀表，用戶(hù)僅通過(guò)面板指示值就能對測量結果進(jìn)行分析比較，大大簡(jiǎn)化了測量步驟。

1 虛擬電壓表的設計思路
LabVIEw 8．2版本的工程技術(shù)比以往任何一個(gè)版本都豐富．它采用了中文界面，各個(gè)控件的功能一目了然。利用它全新的用戶(hù)界面對象和功能，能開(kāi)發(fā)出專(zhuān)業(yè)化、可完全自定義的前面板。LabVIEW 8．2對數學(xué)、信號處理和分析也進(jìn)行了重大的補充和完善，信號處理分析和數學(xué)具有更為全面和強大的庫，其中包括500多個(gè)函數。所以在LabVIEW 8．2版本下能夠更方便地實(shí)現虛擬電壓表的設計。
虛擬電壓表是基于計算機和標準總線(xiàn)技術(shù)的模塊化系統，通常它由控制模塊、儀器模塊和軟件組成，由軟件編程來(lái)實(shí)現儀器的功能。在虛擬儀器中，計算機顯示器是惟一的交互界面，物理的開(kāi)關(guān)、按鍵、旋鈕以及數碼管等顯示器件均由與實(shí)物外觀(guān)相似的圖形控件來(lái)代替，操作人員只要通過(guò)鼠標或鍵盤(pán)操作虛擬儀器面板上的旋鈕、開(kāi)關(guān)、按鍵等設置各種參數，就能根據自己的需要定義儀器的功能。在虛擬電壓表的設計中，考慮到儀器主要用于教學(xué)和實(shí)驗，使用對象是學(xué)生，因此將引言中提到的三種檢波方式的儀器合為一體，既簡(jiǎn)化了面板操作，又便于直接對比。
該電壓表主要用于電路分析和模擬電子技術(shù)等實(shí)驗課的教學(xué)和測量?jì)x器，能夠使學(xué)習者了解和掌握電壓的測量和電壓表對各種波形的不同響應。因此，虛擬電壓表應具備電源開(kāi)關(guān)控制、波形選擇，以及顯示峰值、有效值和平均值三種結果，且輸入信號的大小可調節等功能。虛擬電壓表由硬件設備與接口、設備驅動(dòng)軟件和虛擬儀器面板組成。其中，硬件設備與接口包括儀器接口設備和計算機，設備驅動(dòng)軟件是直接控制各種硬件接口的驅動(dòng)程序，虛擬儀器通過(guò)底層設備驅動(dòng)軟件與真實(shí)的儀器系統進(jìn)行通信，并以虛擬儀器面板的形式在計算機屏幕上顯示與真實(shí)儀器面板操作相對應的各種控件。在此，用軟件虛擬了一個(gè)信號發(fā)生器。該信號發(fā)生器可產(chǎn)生正弦波、方波和三角波，還可以輸入公式，產(chǎn)生任意波形。根據需要，可調節面板上的控件來(lái)改變信號的頻率和幅度等可調參數，然后檢測電壓表的運行情況。因此，在LabVIEW圖形語(yǔ)言環(huán)境下設計的虛擬電壓表主要分為兩個(gè)部分：第一部分是虛擬電壓表前面板的設計；第二部分是虛擬電壓表流程圖的設汁。