基于LabVIEW的數據采集與信號處理系統設計

摘要 為了有效地進(jìn)行數據的采集和處理，發(fā)揮LabVIEW的可視化優(yōu)點(diǎn)，介紹了一種利用數據采集卡PMD-1608基于LabVIEW進(jìn)行多通道數據采集和處理的系統設計方法。該系統可實(shí)現8通道數據采集，信號分析，以及對數據的同步存儲。
關(guān)鍵詞 PMD-1608；數據采集；LabVIEW；信號分析

美國國家儀器公司(NI)的創(chuàng )新軟件產(chǎn)品LabVIEW自1986年問(wèn)世以來(lái)，在研究、制造和開(kāi)發(fā)的多項領(lǐng)域得到應用。從探索研究到技術(shù)集成，都可以發(fā)現LabVIEW應用的成果和開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。LabVIEW是給予圖形化變成G語(yǔ)言的高效開(kāi)發(fā)軟件，包括用于數據采集、分析、表達和數據存儲的庫函數，編程簡(jiǎn)單，適合于數據采集和控制、數據分析以及數據表達。

1 數據采集卡PMD-1608介紹
數據采集卡PMD-1608是MCC產(chǎn)品，為USB接口是性?xún)r(jià)比較高的多功能數據采集控制器。它便于計算機與外部物理世界聯(lián)系起來(lái)，被廣泛地應用于測試儀器、工業(yè)過(guò)程控制，數據監視等各種數據采集和控制場(chǎng)合。其主要性能及特點(diǎn)有
(1)8路獨立A／D通道，16 bit分辨率，50 kHz的采樣速率。
(2)單通道連續采集模式時(shí)，任一通道最大連續采樣50 ksample·s-1。
(3)多通道連續采集模式時(shí)，單通道最大連續采樣100 ksample·s-1，雙通道連續采樣50 ksample·s-1，四通道連續采樣25 ksample·s-1，依此類(lèi)推。
(4)觸發(fā)模式工作時(shí)，8通道都能以50 ksample·s-1采樣速率同時(shí)采集。
(5)觸發(fā)模式工作時(shí)，每通道緩存32 kB。
(6)輸入電壓范圍：±10 V，±5 V，±2 V，±1 V。
(7)8個(gè)數字量輸入，有外部數字觸發(fā)輸入。
(8)USB2．0接口兼容USB1．1，即插即用，無(wú)需外接電源。

2 LabVIEW簡(jiǎn)介
由美國NI公司研制的LabVIEW(Laboratory Vinual Instrument Engineering Workbench)是一種基于圖形編程語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)環(huán)境。LabVIEW功能強大、靈活方便。與傳統編程語(yǔ)言有諸多相似之處，如相似的數據類(lèi)型、數據流控制結構、程序調試工具等。但兩者最大的區別在于傳統編程語(yǔ)言是用文本語(yǔ)言編程，而LabVIEW用圖形語(yǔ)言編程。編程簡(jiǎn)單方便、界面形象直觀(guān)、具有強大的數據可視化分析和儀器控制能力等特點(diǎn)。
一個(gè)LabVIEW程序主要包括3個(gè)部分：前面板、框圖程序、圖標／接線(xiàn)端口。前面板是LabVIEW程序的交互式圖形化用戶(hù)界面，用于設置用戶(hù)輸入和顯示程序輸出，目的是模擬真實(shí)儀器的前面板?？驁D程序則是利用圖形語(yǔ)言對前面板上的控制量和指示量進(jìn)行控制。圖標／接線(xiàn)端口用于把LabVIEW程序定義成一個(gè)子程序，以便在其它程序中調用，這使LabVIEW得以實(shí)現層次化、模塊化編程。

3 系統整體方案設計
實(shí)驗測試平臺的數據采集系統以L(fǎng)abVIEW為軟件設計平臺，由電極、數據采集模塊PMD-1608和計算機組成。電極分為激勵電極和測量電極，在測量電極上采集到的同步實(shí)時(shí)數據直接通過(guò)數據采集的USB口傳入計算機，計算機對傳入數據進(jìn)行處理、顯示，并保存處理結果。系統還為用戶(hù)提供了良好的人機交互界面，界面主要分為3部分：(1)采集設置窗口，用戶(hù)可以實(shí)時(shí)在面板上設置系統的采樣率、采樣點(diǎn)數以及濾波方式、濾波階次和截止頻率設定等。(2)數據波形顯示窗口，用戶(hù)可以在該面板上看到采集的數據波形以及各通道各點(diǎn)電壓值。(3)濾波波形顯示窗口，用戶(hù)可以在該面板上看到經(jīng)切比雪夫濾波器濾波后數據波形以及各通道各點(diǎn)電壓值。
3．1 數據采集程序設計
數據采集程序的主要功能是：對數據采集模塊的采樣率、采樣點(diǎn)數、采樣形式和采樣通道等進(jìn)行設置，并將采集到的數字量轉換成信號電壓值。數據采集參數設置窗口如圖1所示。