劉麗 王山

摘要：本文基于LabVIEW虛擬儀器軟件開發(fā)環(huán)境，研究以LabVIEW圖形化軟件為平臺的監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。介紹了虛擬儀器的組成部分，主要包括信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、LabVIEW軟件。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器? LabVIEW? 數(shù)據(jù)采集

本文主要是運(yùn)用基于LabVIEW的計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對給定外部信號的監(jiān)測，監(jiān)測系統(tǒng)主要由個人計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、LabVIEW軟件組成。外部給定溫度和光亮信號，首先經(jīng)過傳感器將溫度和光亮信號轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過信號調(diào)理模塊對信號進(jìn)行放大、濾波等處理，然后將處理過的信號通過數(shù)據(jù)采集卡采集到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行顯示，涉及硬件平臺的選擇，數(shù)據(jù)采集的設(shè)置，以及采集模塊的設(shè)計(jì)與顯示界面的設(shè)計(jì)，利用LabVIEW圖形化的編程功能設(shè)計(jì)的人機(jī)交互式界面，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與顯示。

1 虛擬儀器的構(gòu)成

通過計(jì)算機(jī)顯示器的顯示功能進(jìn)行傳統(tǒng)儀器控制面板的模擬，并且將表達(dá)輸出的檢測結(jié)果用多種形式來進(jìn)行表達(dá)，將計(jì)算機(jī)的軟件功能進(jìn)行利用來實(shí)現(xiàn)信號的運(yùn)算和分析以及處理，這便是虛擬儀器的實(shí)質(zhì)。LabVIEW是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境的簡稱，是一種面向最終用戶的工具，采用圖形化的編程語言，用圖標(biāo)和連線來代替文本，使程序變得直接而形象。

硬件以及軟件是虛擬儀器的最基本的要素。將真實(shí)世界中的被測信號取得并且使用傳感器使得被測信號完成到電信號的轉(zhuǎn)換這一過程，經(jīng)由信號調(diào)理模塊使得信號進(jìn)行放大以及濾波等處理，最后完成其送至數(shù)據(jù)采集卡完成采集，這就是硬件的功能。硬件的功能是軟件是虛擬儀器最核心的技術(shù)，虛擬儀器是以LabVIEW軟件為基礎(chǔ)的，在LabVIEW軟件平臺上實(shí)現(xiàn)其強(qiáng)大的圖形化編程功能。

2 監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)以及接口設(shè)備組成了虛擬儀器的硬件平臺。如圖1所示：

大多情況之下，經(jīng)由傳感器來完成信號的獲得都要經(jīng)過調(diào)理這樣才可進(jìn)入到數(shù)據(jù)采集設(shè)備。放大、隔離和濾波以及激勵與線性化等均包含在信號調(diào)理功能內(nèi)。對于多路模信號來對其進(jìn)行數(shù)字化測量便是數(shù)據(jù)采集，以獲得大量數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析以及處理。采集板卡被程序初始化這一步驟要在數(shù)據(jù)采集之前便完成，數(shù)據(jù)的采集存儲的中間環(huán)節(jié)是板卡上以及內(nèi)存當(dāng)中的Buffer。但是對于Buffer的是用與否以及是不是使用外觸發(fā)啟動以及停職抑或是同步一個操作還是需要注意的。

3 監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

3.1 數(shù)據(jù)采集在LabVIEW中的實(shí)現(xiàn)

在LabVIEW當(dāng)中，使軟件以瀏覽器的形式來使得數(shù)據(jù)采集設(shè)備和其通道得以配置的是名為Measurement

&Automation Explorer的軟件。

數(shù)據(jù)采集主要是利用采集助手來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能的，在安裝了DAQmx后，函數(shù)選板中“測量I/O”子選板下會出現(xiàn)一些函數(shù)，用于數(shù)據(jù)采集。如圖2：

■

圖2? 數(shù)據(jù)采集函數(shù)

在LabVIEW的后面板上放置數(shù)據(jù)采集助手函數(shù)，就會自動出現(xiàn)測試任務(wù)對話框，選擇測試類型、通道，確定之后會出現(xiàn)采集助手對話框，對測試信號進(jìn)行相關(guān)設(shè)置后，單擊確定，數(shù)據(jù)采集助手圖標(biāo)下面出現(xiàn)數(shù)據(jù)端口，這樣就可以執(zhí)行采集任務(wù)并將數(shù)據(jù)返回。

本文采用多通道同時(shí)采集，所以利用拆分信號函數(shù)將各路分開，最后將各個輸出接線端口與顯示控件連接。單樣數(shù)據(jù)采集程序如圖3所示。

3.2 程序設(shè)計(jì)

虛擬儀器開發(fā)主要都是使用LabVIEW，所以LabVIEW擁有在外觀以及功能上和傳統(tǒng)儀器面板相似的控件，在前面板上的放置可以十分方便，并且可以隨意地調(diào)整其大小和顏色以及風(fēng)格。有極其豐富的界面設(shè)計(jì)組件還有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理函數(shù)只是LabVIEW所具有的第一個顯著的優(yōu)點(diǎn)，而且作為圖形化編程的LabVIEW十分易于掌握。VI是LabVIEW的核心，其擁有一個人機(jī)對話的界面，也就是常說的前面板以及與源代碼功能相似的程序框圖。來自程序圖的指令經(jīng)由前面板來進(jìn)行接收，其控件模擬了儀器的輸入裝置且將數(shù)據(jù)提供給了VI的程序框圖，而模擬了儀器的輸出裝置的指示器顯示了由程序圖取得抑或是產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。圖4以用戶登錄界面的程序設(shè)計(jì)為例簡單介紹了LabVIEW的編程。

在圖4用戶登錄的界面這一程序當(dāng)中，要求進(jìn)行正確的用戶名還有密碼的輸入，若連續(xù)三次輸入錯誤，則自動退出操作界面。

4 小結(jié)

虛擬儀器是現(xiàn)代測試系統(tǒng)的一種表現(xiàn)形式，是現(xiàn)代測控系統(tǒng)最先進(jìn)最快捷的工具。本課題目的主要是了解如何組建一套虛擬儀器系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)對信號的監(jiān)測。首先利用傳感器將外部信號轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過信號調(diào)理模塊對其進(jìn)行放大、濾波等處理，最后利用數(shù)據(jù)采集卡采集信號并將其在計(jì)算機(jī)上顯示出來。重點(diǎn)在于軟件的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，熟悉LabVIEW語言，能夠編寫程序框圖，完成監(jiān)測系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅德柱.基于虛擬儀器的測控平臺的設(shè)計(jì)與研究[D].西安：西安科技大學(xué)，2006.

[2]Jeff Kodosky.LabVIEW是一種通用編程語言嗎？[J].測試技術(shù)，2007，11（26）：49-51.

[3]雷振山.LabVIEW 8.2基礎(chǔ)教程[M].北京：中國鐵道出版社，2008.1.