基于LabVIEW的多路时序控制脉冲发生器设计

2009-12-02 21:37:36来源: 王奎龙

  0 引 言

  在过程控制和自动测量中,经常需要一些时序控制脉冲来触发和关闭不同的控制单元和功能部件的工作。时序脉冲信号的产生,传统上一般采用硬件方式实现,早期大多采用计数器和寄存器进行设计,近年普遍采用可编程逻辑器件(PFGA)或数字信号处理器(DSA)。采用硬件方式实现的时序脉冲信号发生器存在仪器功能单一,信号输出通道路数较少,参数调节不方便,仪器的升级换代困难等缺点;而采用基于LabVIEW的“虚拟仪器”概念设计制作的时序脉冲发生器却具有界面直观、功能多样、参数调节方便、容易升级换代等特点。

  1 LabVIEW简介

  实验室虚拟仪器集成环境(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench,LabVIEW)是美国国家仪器(National Instruments,NI)公司推出的一种基于“图形”方式的虚拟仪器开发软件。它具备强大的信号采集、信号发生、数据分析与存储显示等功能,集开发、调试、运行于一体,广泛应用于测试测量和过程控制系统中。基于LabVIEW软件和计算机的数据采集卡,通过简单编程,可以方便地实现信号的采集和产生、分析和处理等功能,即“计算机+软件”等于仪器,比如:可以实现虚拟的信号发生器、数据记录仪、示波器等功能,具有设计灵活,界面直观,通用性强.升级方便等特点。

  LabVIEW程序称为“虚拟仪器”或简称为VI,一个LabVIEW程序由前面板和程序框图两部分组成。前面板用图形方式模拟传统仪器的操作面板,包含各种控件和指示器,用来为程序提供输入值,并接受输出值;程序框图包含以图形方式表示的程序代码。

  LabVlEW还为编程、查错、调试提供简单、方便、完整的环境和工具。除了具备其他语言所提供的常规函数功能外,LabVIEW中还集成了大量生成图形界面的模板,丰富实用的数值分析和数字处理功能,以及多种硬件设备驱动功能。

  LabVIEW面向的是没有编程经验的用户,而不是编程专家,尤其适合从事科研开发的科学家和工程技术人员,所以被誉为“工程师和科学家的语言”。

  在此,基于LabVIEW软件和NI PCI-6229数据采集卡设计制作了多路时序控制脉冲信号发生器,可以应用于各种过程的自动控制中。

  2 硬件介绍

  基于LabVIEW软件和多功能数据采集卡,可以实现模拟和数字信号的采集,以及信号产生等多种功能。性价比较高。NI公司提供了大量不同接口和不同档次能与LabVIEW软件很好结合的数据采集卡,使用者可以根据实际需要进行选择。这里选择NI公司的M系列多功能数据采集卡NI PCI-6229。采用NI公司的产品,配合NI-DAQmx测量服务软件可以省去硬件驱动程序兼容性等麻烦。NI PCI-6229数据采集卡基于PCI接口,共有4路16位模拟输出,输出速率达833 kS/s,输出电压范围为-10~+10 V;32路单通道或16路双通道16位的模拟输入,通道采样频率可达250 kS/s;48路数字输入/输出通道,输出为TTL电平,板载10 MHz时钟的硬件定时数字输入/输出,能以硬件定时精度来同步数字和模拟功能;两个80 MHz,32位的计数器/定时器;采用两个DMA通道,能同时执行多个功能。该板卡具有输入/输出路数较多,配备板载硬件时钟源,分辨率较高,稳定性好,性价比较高,时钟精度可满足大多数系统的要求。

  3 时序脉冲信号产生的方法

  基于LabVIEW的虚拟时序脉冲信号产生一般采用定时翻转输出状态的方法。具体有:

  3.1 状态延时法

  如图1所示,先输出低电平,然后保持低电平并延时,再输出高电平,再保持高电平并延时,一个过程可以产生一个周期脉冲信号。循环上述过程,就可以周期性地输出脉冲信号。

状态延时法

  这种产生方法的脉宽和延时精度决定于高低电平的延时精度。软件延时通过调用延时函数(即Wait函数)来实现,而LabVIEW中的Wait延时函数最小只能到毫秒级,并且受Windows操作系统中多任务运行的影响,在同时运行其他程序时,延时时间不稳定。因此,这种方法只有在延时和脉宽调节精度不高的场合可以适用,而对稳定性和精度要求较高的场合,并不适用。

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关键字:LabVIEW  脉冲发生器  时序控制

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2009/1202/article_869.html
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