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基于虛擬儀器的多通道信號產(chǎn)生系統設計
作者：
時(shí)間：2010-03-12
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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0引言
任意波形發(fā)生器是一種常用的信號源，可廣泛用于科學(xué)研究、生產(chǎn)實(shí)踐和教學(xué)實(shí)踐等領(lǐng)域。傳統的波形發(fā)生器大多采用模擬電路技術(shù)，一般由分立元件構成，其電路結構復雜、體積龐大、穩定度和準確度較差，而且僅能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等幾種簡(jiǎn)單波形，難以產(chǎn)生較為復雜的波形信號。
隨著(zhù)微處理器性能的提高，新型的波形發(fā)生器大多已采用軟件仿真而不是單純的用分立元件來(lái)搭建電路，因而有效的解決了傳統信號發(fā)生器的缺點(diǎn)。虛擬儀器的出現是儀器發(fā)展史上的一場(chǎng)革命，代表著(zhù)儀器發(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。
本文將結合虛擬儀器技術(shù)來(lái)進(jìn)行多通道任意波形發(fā)生器、以及信號采集和分析的研究與設計。其硬件開(kāi)發(fā)平臺采用ADLINK公司的DAQ2206數據采集卡，軟件開(kāi)發(fā)平臺為NI公司的LabVIEW軟件。
LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是美國國家儀器公司的創(chuàng )新軟件，被譽(yù)為“科學(xué)家與工程師”的語(yǔ)言。LabVIEW為不熟悉文本語(yǔ)言編程的設計者在測控領(lǐng)域建立計算機儀器系統提供了便捷、輕松的圖形化設計開(kāi)發(fā)集成環(huán)境。
LabVIEW集成了滿(mǎn)足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議硬件及數據采集卡通訊的全部功能．同時(shí)內置有便于應用TCP／IP、ActiveX等軟件標準的庫函數。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過(guò)程都生動(dòng)有趣。
LabVIEW中圖形化的程序語(yǔ)言又稱(chēng)為“G”語(yǔ)言。使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不寫(xiě)程序代碼，取而代之的是流程圖。該方法盡可能利用技術(shù)人員所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標和概念，因此，LabVIEW是一個(gè)面向最終用戶(hù)的工具。
在進(jìn)行波形發(fā)生器的設計中，使用LabVIEW仿真軟件不僅可以實(shí)現儀器編程和數據采集的便捷途徑，而且在原理研究、設計、測試和實(shí)現儀器功能時(shí)，還可以大大提高工作效率。
1系統總體方案
本系統主要由硬件和軟件兩部分構成。硬件部分包括數據采集卡和PC機，軟件部分則主要是基于LabVIEW軟件開(kāi)發(fā)的虛擬儀器測試系統。系統總體方案如圖1所示。
將系統數據采集卡DAQ2206插在計算機和PCI擴展槽中，計算機便可通過(guò)LabVIEW軟件產(chǎn)生幾個(gè)常用的通信調制信號(例如2ASK，2FSK，2PSK)，再將這些信號經(jīng)過(guò)DAC變成模擬信號輸出，該數據采集卡就可將該模擬信號傳送到示波器，由示波器顯示相應信號的波形。此外，采集卡還能夠從波形發(fā)生器接收信號，然后經(jīng)過(guò)ADC傳送給計算機，并通過(guò)LabVIEW軟件對信號進(jìn)行分析及顯示。
系統數據采集主要通過(guò)LabVIEW仿真軟件來(lái)支持NI公司的DAQ2206卡。將DAQ2206采集卡插入計算機的插槽并設置相關(guān)參數．再利用LabVIEW進(jìn)行編程開(kāi)發(fā)，就可實(shí)現數據采集功能。
本數據采集卡是虛擬儀器的硬件模塊。因為要關(guān)系到和PC總線(xiàn)的接口，該硬件模塊應有一個(gè)比較規范的標準；同時(shí)，為了方便底層驅動(dòng)軟件的編制，它還應有一個(gè)標準的接口，以向驅動(dòng)程序透明。這個(gè)接口包括讀取硬件的狀態(tài)信息和對硬件進(jìn)行設置等。而通過(guò)計算機接口則可以為硬件模塊和操作系統提供標準的硬件連接。
系統中的儀器驅動(dòng)程序模塊可利用硬件模塊向系統提供標準接口，以實(shí)現對硬件的控制，完成對硬件的管理；同時(shí)可向上一級模塊(即虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺模塊)提供標準的調用接口，以使高層的軟件設計與硬件無(wú)關(guān)。
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