基于多功能DAQ卡的虚拟数字示波器的设计

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘 要:简要介绍了虚拟仪器的组成,基于Labwindows/CVI和NI公司的PXI-6670E数据采集卡,设计了一个虚拟数字示波器。该系统功能强大,不仅具有实时采集功能,还具有频谱分析、加窗处理、滤波功能和数字存储等功能。 关键词:虚拟仪器;Labwindows/CVI;数据采集卡;频谱分析 [b] 引言 [/b] 虚拟仪器中有一类是基于多功能DAQ卡的虚拟仪器,结构简单,开发成本低,目前已经得到了广泛的应用。本文以一个基于多功能DAQ卡的虚拟数字示波器为例,来说明如何开发基于多功能DAQ卡的虚拟仪器。 [b]虚拟数字示波器的结构与组成 [/b] 虚拟数字示波器由一块PXI总线的多功能数据采集卡和相应的软件组成。将它们安装在一台运行Windows的PC上,即构成一个功能强大的可存储数字示波器。数字示波器的前面板如图1所示。 ● 数据采集卡 设计中所采用的是NI公司生产的多功能数据采集卡PXI-6670E,其主要功能如下: 64路单端/32路差分模拟输入;12位精度;1.25MSPS采样速度;1.25MSPS磁盘写入速度;%26;#177;0.05~%26;#177;10V输入范围;两路12位模拟输出;8条数字I/O线;两路24位计数器/定时器。 ● 仪器功能。 本例虚拟数字示波器具有实时数据采集、频谱分析、加窗处理和滤波等功能。在虚拟数字示波器主面板上有数据采集、频谱分析、加窗处理、滤波功能等功能键,按相应的功能键就可进入相应的子面板。 [b]软件的设计与实现 [/b]● 软件开发环境。 虚拟数字示波器软件设计采用了基于C语言的编程环境LabWindows/CVI。LabWindows/CVI支持数值型、布尔型、文本型和串等数据类型,而且最大优点是能够通过对话框形式的交互式操作生成标准C程序代码。另外LabWindows/CVI提供了非常丰富的调试工具,包括单步执行、断点、变量查看、监视窗口等,这些功能使程序的调试变 得更为容易。 ● 主要功能模块。 虚拟数字示波器主要由软件控制完成信号的采集和显示处理,功能结构框图如图2所示。 在数据采集面板中主要完成以下功能:设置通道、设置采样频率、设置产生方式、显示波形等,其软面板如图3所示。 在数据采集面板中主要完成以下功能:对实时采集的信号和自行产生的信号进行频谱分析,查看谱线等功能,其软面板如图4所示。 加窗处理面板对实时采集的信号和自行产生的信号加窗处理(包括海明窗、汉明窗、平滑窗和布拉克曼窗等),其软面板如图5所示。 在滤波处理面板中包括以下功能:对实时采集的信号和自行产生的信号进行滤波处理(包括单步滤波法、多步滤波法和传统方法等),其软面板如图6所示。 ● 源程序文件的生成。 当完成面板各个控件的设置后,就可以产生程序的代码函数了。具体方法为:把已完成的面板定为当前响应状态,在[Code]菜单中,选中[Generate]中的[All Code],在弹出的对话框中选定函数主面板和退出函数,就能产生与用户接口文件相对应的框架代码函数。 ● 添加程序代码。 上一步自动生成的是控件对应的函数的框架,要使控件完成一定的功能,必须添加程序代码来控制控件。其中main()函数是程序的入口,它的功能是初始化程序,装载用户面板并显示,如要完成其他功能须添加代码。以下这段代码实现数据采集功能,程序通过调用数据采集按钮的回调函数SHOU进行外部采集。 int CVICALLBACK SHOW(int panel,int control,int event,void *callbackData,int eventData1,int eventData2) { int NumChan;/*定义所用通道*/ double ActScanRate;/*定义采样速率*/ switch (event) { case EVENT_COMMIT: nidaqAICreateTask(“daq::1!(0)”, kNidaqWaveformCapture, %26;amp;NumChan,%26;amp;AiTask);/*创建采样任务*/ nidaqAIConfigScanClockRate(AiTask,400000,%26;amp;ActScanRate); /*设置采样速率*/ nidaqAIConfigBuffer(AiTask,1000,kNidaqFinite);/*设置采样数据缓冲区*/ nidaqAIStart(AiTask);/*启动采样*/ nidaqAIRead(AiTask,“daq::1!(0)”,1000,-1.0,wave);/*读取采样数据*/ nidaqAIStop(AiTask);/*结束采样*/ DeleteGraphPlot(EEpanel,EEPANEL_WAVEGRAPH, -1,VAL_IMMEDIATE_DRA);/*删除显示的波形*/ PlotY(EEpanel, EEPANEL_WAVEGRAPH, wave, 1000, VAL_DOUBLE, VAL_THIN_LINE, VAL_EMPTY_SQUARE, VAL_SOLID, 1, VAL_YELLOW); /*显示波形*/ break; } return 0; } 限于篇幅,其他功能模块的实现这里就不一一介绍了。 ● 保存项目文件,然后编译运行。 结论 本文设计的虚拟数字示波器不仅具有一般台式数字存储器的功能,而且充分发挥了微机强大的功能和软件设计的灵活性,而且此虚拟数字示波器的设计包含了基于多功能DAQ卡的虚拟仪器设计的基本思路和方法,用户可以参照这种方法来设计其他虚拟仪器。 参考文献 1 杨乐平,李海涛.虚拟仪器技术概论.电子工业出版社 2 刘君华.LabWindows/CVI基础教程.电子工业出版社 3 National Instruments Corporation.PXI-6670E User Manual.2001
编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/measure/200703/9365.html
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