实验四 基于LabVIEW的虚拟直流电压表设计
基于虚拟仪器的直流电压表设计
ｔ ｅ ｗｏ ｋ ￣ ｍ ｕ ｔｍａｔ ｒ Ｔｈ ｃ ｕ ａ ｙ ａ ｄ ｆ ｎ ｔ ｎ ｌ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔｈ ｖ ｅ ｏ ｏ ｅ ｓ ｐ ｉ ｉ ａｅ ， ｎ ｈ ｏｔ ｇ ｈ ｒｅ ｓ ｓ ． ｅ ａ ｃ ｒ ｃ ｎ ｃ ｉ ａ ｑ ｉｅ ｎ ａ ｅ ｂ ｃ ｍｅ ｍ ｒ ｏ ｈ ｓ ｃ ｔ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｖ ｌ ｅ ｅ ｕ ｏ ｒ ｔ ａ
准确度 、分辨率 等主要取决 于这部分 的工作性能 ；
生可通过操作 ，设置参数 ，根据 自己的需要来定义 数 字部分主要完成逻辑控制 、译码和显示功能。
仪器的功能 。
２ 虚 拟 数 字 电压 表 的 设计 １ 传 统 电压 表
２１ 设 计 原 理 ．
在 电子测 量领域 ，电压 量是基本参数之一 。许 设计 中应用 电压一 时间变换 原理进 行设计 ，所
．
０ 引言
电子仪器 与测试实验 功能 单 一 、精 度低 ，不
虚拟电压表-labview课程设计报告
本程序是基于labview设计的虚拟电压表，有三档量程可以选择，0~200mv、0~2v、0~20v 运行中可实时切换。
2.
程序总体使用labview for循环结构和条件结构设计，使用延时时间来作为采样速率
使用随机数乘以15000，产生电压单位mv
在量程选择为OFF时（对应数值0）
对外输出电压图不变，电压值为0，指示灯为F（非T）。
4.
选择200mv时（对应数值1），将电压值强制在0~200mv内转换，并显示出来。
同时将该数值输入到数组中，显示到波形图。
超出范围时，点亮超量程指示灯。
5.
量程选择为2V或20V时，将采样到的电压除以1000，显示在电压和电压图中。
基于LABVIEW的数字电压表的设计
学号 XX虚拟仪器学生姓名XX专业班级XX基于LABVIEW的数字电压表的设计一、设计目的1．掌握数字电压表的基本原理和方法。
2．基于LabView设计数字电压表并实现。
二、设计原理电压是电路中常用的电信号，通过电压测量，利用基本公式可以导出其他的参数。
因此，电压测量是其他许多电参数和非电参数量的基础。
测量电压相当普及的一种测量仪表就是电压表，但常用的是模拟电压表。
模拟电压表根据检波方式的不同。
分为峰值电压表、均值电压表和平均值电压表，它们都各自做成独立的仪表。
这样，使用模拟电压表进行交流电压测量时，必须根据测量要求选择仪表。
另外，多数电压表的表头是按正弦交流有效值刻度的，而测量非正弦波时，必须经过换算才能得到正确的测量结果，从而给实际工作带来不便。
采用虚拟电压表，可将表征交流电压特征的峰值、平均值和有效值集中显示在一块面板上，测量时可根据波形在面板上选择仪表，用户仅通过面板指示值就能对测量结果进行分析比较，大大简化了测量步骤。
三、设计思路LabVIEw 8.5版本的工程技术比以往任何一个版本都丰富.它采用了英文界面，各个控件的功能一目了然。
利用它全新的用户界面对象和功能，能开发出专业化、可完全自定义的前面板。
LabVIEW 8.2对数学、信号处理和分析也进行了重大的补充和完善，信号处理分析和数学具有更为全面和强大的库，其中包括500多个函数。
所以在LabVIEW 8.5版本下能够更方便地实现虚拟电压表的设计。
该电压表主要用于电路分析和模拟电子技术等实验课的教学和测量仪器，能够让使用者了解和掌握电压的测量和电压表对各种波形的不同响应。
因此，虚拟电压表应具备电源开关控制、波形选择，以及显示峰值、有效值和平均值三种结果，且输入信号的大小可调节等功能。
所以，用软件虚拟了一个信号发生器。
该信号发生器可产生正弦波、方波和三角波，还可以输入公式，产生任意波形。
根据需要，可调节面板上的控件来改变信号的频率和幅度等可调参数，然后检测电压表的运行情况。
基于虚拟仪器电压表设计
目录1.设计要求 (2)2.设计原理及思路 (2)2.1设计原理 (2)2.2设计思路 (3)2.2.1前面板的设计 (3)2.2.2流程图的设计 (4)3.设计原理 (5)4.设计内容 (5)4.1虚拟信号发生器的实现 (5)4.2数据处理部分 (6)4.3开关部分 (7)4.4.整体设计流程图 (7)5.实验结果 (8)6.问题及解决方案 (8)7.参考文献 (9)8.心得体会 (9)附录：课程设计成绩评定表 (10)1.设计要求1)掌握电压表的基本原理和方法；2)基于LabView设计电压表并实现3)能显示波形和峰值、有效值、平均值、频率等参数4)待测信号由软件产生，可提供各种信号。
5)界面友好，易于操作，实现最基本的功能。
2.设计原理及思路2.1设计原理电压是电路中常用的电信号，通过电压测量，利用基本公式可以导出其他的参数。
因此，电压测量是其他许多电参数和非电参数量的基础。
测量电压相当普及的一种测量仪表就是电压表，但常用的是模拟电压表。
模拟电压表根据检波方式的不同。
分为峰值电压表、均值电压表和平均值电压表，它们都各自做成独立的仪表。
这样，使用模拟电压表进行交流电压测量时，必须根据测量要求选择仪表。
另外，多数电压表的表头是按正弦交流有效值刻度的，而测量非正弦波时，必须经过换算才能得到正确的测量结果，从而给实际工作带来不便。
采用虚拟电压表，可将表征交流电压特征的峰值、平均值和有效值集中显示在一块面板上，测量时可根据波形在面板上选择仪表，用户仅通过面板指示值就能对测量结果进行分析比较，大大简化了测量步骤。
2.2设计思路2.2.1前面板的设计前面板模拟真实电压表的前面板，用于设置输入数值和观察输出量。
由于虚拟面板直接面向用户，是虚拟电压表控制软件的核心。
设计这部分时，主要考虑界面美观、操作简洁，用户能通过面板上的各种按钮、开关等控件来控制虚拟电压表进行测量工作。
根据传统电压表面板控件的功能，利用LabVIEW中的控制模板，分别在设计面板上放入模拟实际电压表控件的数据输入控件、显示器、数据输出控件、开关、选择器，显示器用于显示输入的信号波形;数据输入控件主要用于输入被测信号的信号频率、采样频率、采样数、振幅和相位;数据输出控件则用于输出被测信号经过处理后得到的峰值、平均值和有效值及标准频率的有效显示。
实验四 基于某LabVIEW的虚拟直流电压表设计
西华大学实验报告（理工类）开课学院及实验室：电气信息学院电气信息专业实验中心实验时间：2014年 6 月 11 日一、实验目的：1. 理解双积分A/D转换器7109及数字电压表的工作原理。
2. 掌握虚拟直流电压表设计的基本方法。
3. 测量数据的误差分析。
二、实验容：1. 根据实验指导实现直流电压表的设计。
设计要求：测试对象：电位器，外部电压量程：40mV，80 mV，200 mV，400 mV，800 mV，2V，4V，8V。
2. 选择电压表不同量程和不同测量对象，进行测量。
三、实验器材：1. 1.SJ-8002B电子测量实验箱 1台2．双踪示波器（20MHz模拟或数字示波器） 1台3．计算机(具有运行windowsXP和LabVIEW软件的能力) 1台4. 万用表（3 1/2位以上）１台5. Q9连接线１根四、实验原理：1.双积分A/D转换器ICL7109．如图4-1为双积分A/D转换器ICL7109实验电路图。
图4-1 双积分式A/D转换器7109测量电压原理图2.工作原理整个直流电压表设计主要包括四个部分：7109工作原理，A/D转换时序，增益选择电路，通道输入电路。
系统电路图如图4－2所示：图4－2 电路图（1）7109工作原理ICL 7109 是双积分式12 位A/D转换器，转换时间由外部时钟周期决定，为10140/58个时钟周期。
其主要引脚定义如下：① B1～B12：12bit的数据输出端②OR：溢出判别，输出高电平表示过量程；反之，数据有效。
③POL：极性判别，输出高电平表示测量值为正值；反之，负值。
④MODE：方式选择，当输入低电平信号时，转换器处于直接输出工作方式。
此时可在片选和字节使能的控制下直接读取数据；当输入高电平时，转换器将在信号信号握手方式的每一转换周期的结尾输出数据（本实验选用直接输出工作方式）。
⑤REF：外部参考电压输入（本实验用其典型值：2.048V）。
⑥INL,INH:输入电压端口（有效围是参考电压的2倍）。
基于虚拟仪器电压表设计
目录1.设计要求 (1)2.设计原理及思路 (1)2.1设计原理 (1)2.2设计思路 (1)2.2.1前面板的设计 (2)2.2.2流程图的设计 (3)3.设计原理 (4)4.设计内容 (4)4.1虚拟信号发生器的实现 (4)4.2数据处理部分 (5)4.3开关部分 (6)4.4.整体设计流程图 (6)5.实验结果 (7)6.问题及解决方案 (7)7.参考文献 (8)8.心得体会 (8)附录：课程设计成绩评定表 ................................. 错误!未定义书签。
1.设计要求1)掌握电压表的基本原理和方法；2)基于LabView设计电压表并实现3)能显示波形和峰值、有效值、平均值、频率等参数4)待测信号由软件产生，可提供各种信号。
5)界面友好，易于操作，实现最基本的功能。
2.设计原理及思路2.1设计原理电压是电路中常用的电信号，通过电压测量，利用基本公式可以导出其他的参数。
因此，电压测量是其他许多电参数和非电参数量的基础。
测量电压相当普及的一种测量仪表就是电压表，但常用的是模拟电压表。
模拟电压表根据检波方式的不同。
分为峰值电压表、均值电压表和平均值电压表，它们都各自做成独立的仪表。
这样，使用模拟电压表进行交流电压测量时，必须根据测量要求选择仪表。
另外，多数电压表的表头是按正弦交流有效值刻度的，而测量非正弦波时，必须经过换算才能得到正确的测量结果，从而给实际工作带来不便。
采用虚拟电压表，可将表征交流电压特征的峰值、平均值和有效值集中显示在一块面板上，测量时可根据波形在面板上选择仪表，用户仅通过面板指示值就能对测量结果进行分析比较，大大简化了测量步骤。
2.2设计思路2.2.1前面板的设计前面板模拟真实电压表的前面板，用于设置输入数值和观察输出量。
由于虚拟面板直接面向用户，是虚拟电压表控制软件的核心。
设计这部分时，主要考虑界面美观、操作简洁，用户能通过面板上的各种按钮、开关等控件来控制虚拟电压表进行测量工作。
基于 LabVIEW 的虚拟直流电压表设计
基于 LabVIEW 的虚拟直流电压表设计张佑春【摘要】借助虚拟仪器LabVIEW软件，以计算机丰富的软硬件为平台，设计了数据采集电路，其中主要包括A／D转换模块、增益选择模块及通道输入模块；利用LabWindows／CVI和Visual C＋＋软件开发了底层功能函数和DLL动态链接库，通过在LabVIEW中的调用库函数，实现启动、选择、测量和显示等功能，最终完成了一种新型的数字式直流电压表设计。
实验测试表明，设计开发的虚拟直流电压表具有测试方便、测量精度高、相对误差小等优势，市场应用前景广阔。
%By use of virtual instruments LabVIEW software ,and rich software and hardware of computer as a platform ,the data acquisition circuit is designed ,w hich includes A/D converter module , selection module and channel gain input module . T he underlying performance functions and DLL dynamic link library are developed by using LabWindow s/CVI and Visual C+ + software . In order to achieve starting , selecting , measuring , and other display functions ,a new type of digital DC voltmeter design is completed finally by calling the library functions in LabVIEW .Experimental tests showed that the design and development of virtual DC voltmeter has convenient test ,high accuracy ,small relative error and other advantages . T hus the market prospect is broad .【期刊名称】《浙江科技学院学报》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】6页(P333-338)【关键词】虚拟仪器;LabVIEW;直流电压表【作者】张佑春【作者单位】安徽工商职业学院电子信息系，合肥231131【正文语种】中文【中图分类】TM933.221伴随着电子技术、计算机技术、测试测量技术等的飞速发展，传统的测试仪器由于其本身存在的测量精度、测量误差、硬件固化及维护成本等诸多缺陷，越来越不能适应当下测试测量行业发展的要求。
基于LABVIEW的多功能虚拟直流电压表设计
基于LABVIEW的多功能虚拟直流电压表设计莫勇涛;杨景常【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2011(19)6【摘要】传统仪器根据不同的功能要求采用不同的硬件结构,受生产厂家定义仪器机箱的约束,其功能由其硬件结构固定,很不灵活;基于虚拟仪器LabVIEW的虚拟直流电压表,能够使用户根据自己的需要,实现检测直流电压和脉冲信号占空比等多种功能;该设计由传感器采集信号,经放大滤波电路处理后由数据采集卡输入计算机,再在虚拟仪器软件上进行分析显示结果;虚拟直流电压表突破传统仪器的限制,降低了成本,容易实施.%According to different functions, traditional instruments require different hardware architecture. All the functions are fixed by hardware architecture and the instrument is not very flexible because manufacturer constraints the instrument chassis. The DC voltage meter, based on the virtual instrument programming language LabVIEW, allows the users to achieve the detection of DC voltage and pulse duty cycle, etc. . While the instrument is working, the signals are acquired by the sensor, then they are amplified and filtered by the circuit, ducted into computer through the data acquisition card, displayed on the virtual instrument software developed by LabView. Virtual DC voltage meter substantially has not only broken through the restrictions of traditional instruments in data processing and transfering on convenience, but also reduced the cost and easy to implement.【总页数】3页(P1507-1509)【作者】莫勇涛;杨景常【作者单位】西华大学,电气信息学院,四川,成都,610039;西华大学,电气信息学院,四川,成都,610039【正文语种】中文【中图分类】TH851【相关文献】1.基于Labview的直流电压表设计 [J], 周瑞卿;褚政泱2.基于LabVIEW 8.2的多用虚拟电压表设计 [J], 范强;付永丽3.基于STM32和LabVIEW的虚拟数字电压表设计与实现 [J], 齐攀;朱强;姚树申;郑晓佳;李莹4.基于 LabVIEW 的虚拟直流电压表设计 [J], 张佑春5.基于Labview串口通讯的虚拟数字电压表的设计 [J], 张力;晏红因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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西华大学实验报告西华大学实验报告（理工类）开课学院及实验室：电气信息学院电气信息专业实验中心 实验时间：2014年 6 月 11 日学 生 姓 名学 号成 绩 学生所在学院年级/专业/班 课 程 名 称 虚拟仪器技术课 程 代 码 6001429 实验项目名称 基于LabVIEW 的虚拟直流电压表设计项 目 代 码 实验代码4指 导 教 师王孝平项 目 学 分一、实验目的：1. 理解双积分A/D 转换器7109及数字电压表的工作原理。
2. 掌握虚拟直流电压表设计的基本方法。
3. 测量数据的误差分析。
二、实验内容：1. 根据实验指导实现直流电压表的设计。
设计要求：测试对象：电位器，外部电压量程：40mV ，80 mV ，200 mV ，400 mV ，800 mV ，2V ，4V ，8V 。
2. 选择电压表不同量程和不同测量对象，进行测量。
三、实验器材：1. 1.SJ-8002B 电子测量实验箱 1台 2．双踪示波器（20MHz 模拟或数字示波器） 1台 3．计算机(具有运行windowsXP 和LabVIEW 软件的能力) 1台 4. 万用表（3 1/2位以上） １台 5. Q9连接线 １根四、实验原理：1. 双积分A/D 转换器ICL7109．如图4-1为双积分A/D 转换器ICL7109实验电路图。
REFINHINL MODE STATUS CE/LOAD OR POLB9B12B1B8D0D765EH 56H(D3)RD 36H 37HICL 7109.....8V+V-OI OO+5V -5V2.048V 基准电压2622018194028353421222336 3.579MHzRUN/HOLD LBEN HBEN7109+增益选择通道Vx图4-1 双积分式A/D 转换器7109测量电压原理图第 组2.工作原理整个直流电压表设计主要包括四个部分：7109工作原理，A/D转换时序，增益选择电路，通道输入电路。
系统电路图如图4－2所示：图4－2 电路图（1）7109工作原理ICL 7109 是双积分式12 位A/D转换器，转换时间由外部时钟周期决定，为10140/58个时钟周期。
其主要引脚定义如下：① B1～B12：12bit的数据输出端②OR：溢出判别，输出高电平表示过量程；反之，数据有效。
③POL：极性判别，输出高电平表示测量值为正值；反之，负值。
④MODE：方式选择，当输入低电平信号时，转换器处于直接输出工作方式。
此时可在片选和字节使能的控制下直接读取数据；当输入高电平时，转换器将在信号信号握手方式的每一转换周期的结尾输出数据（本实验选用直接输出工作方式）。
⑤REF：外部参考电压输入（本实验用其典型值：2.048V）。
⑥INL,INH:输入电压端口（有效范围是参考电压的2倍）。
⑦OO,OI:外部时钟输入（本实验用其典型值：3.579MHz）。
⑧RUN/HOLD_：运行/保持输入, 当输入高电平时,每经8192时钟脉冲完成一次转换；当输入低电平时，完成正在进行的转换，并停在自动调零阶段⑨STATUS：状态输出，输出高电平，表明芯片处于积分和反向积分阶段；输出为低电平，表明反向积分结束，数据被锁存，模拟部分处于自动返回零态阶段。
⑩CE/LOAD_：片选，当其为低电平时，数据正常输出；当其为高电平时，所有数据输出端（B1～B12、POL、OR）均处于高阻状态。
⑾LBEN_：低字节使能，输入低电平时，数据线输出低位字节B1～B8。
⑿HBEN_：高字节使能，输入低电平时，数据线输出高位字节B9～B12及POL 、OR 的状态值。
(2) A/D 转换时序ICL7109直接接口方式的定时图如图4-3所示。
数据有效RUN/HOLD STATUS 高位字节低位字节HBEN LBEN CE/LOAD 数据有效图4-3 7109 直接接口方式(3) 增益选择电路待测模拟信号需经过测量放大器进行信号放大，如图4-4所示，通过模拟开关CD4052选择放大器反馈电阻即可进行增益选择，图中共设置了4档增益：×0.5、×1、×2、×5。
图4-4 测量放大电路(4) 通道输入电路待测模拟信号从实验箱的外部接线端7109+和7109-输入。
另外，为了方便实验，实验箱上提供了通过电位器调节的0~±4V 的直流电压。
此外为了进行校准测量，还提供了接地(0V)和参考电压(2.048V)输入通道。
7109的Ａ/Ｄ转换关系为：r ADCin N V V 2212⨯=(4-1) 式中， in V —— A/D 转换器输入电压；ADC N —— A/D 转换结果的12bit 数字量； r V —— A/D 转换器外部参考输入电压，调节为r V =2.048V ；由式（4-1）可知，若r V =2.048V ，则ADC N 即为以mv 单位表示了in V ，即)m v (ADC in N V = (4-2)五、设计指导1．方案设计本实验基于“SJ8002B 电子测量实验箱”的高速数据采集和基于PC 机的虚拟仪器软件平台（Labview ）构建测量方案，实现直流电压的数字化测量，完成“虚拟交流数字电压表”的设计。
整个程序采取顺序结构，依次实现系统的初始化，7109启动，EPP 接口通信测试，7109的运行及结果显示。
整个设计思路流程图如下：2．功能与前面板设计虚拟直流数字电压表主要完成对电位器或外部直流电压的测量与显示。
因此，在虚拟仪器界面上需有测量对象的选择，同时，结果测量中，需同时进行表盘和数字显示并通过LED 显示出来。
根据SJ8002B 高速数据采集的主要性能指标，设置10档量程： 40mV 、80mV 、200mV 、400mV 、800mV 、2V 、4V 、8V （对应增益：×100 、× 50、× 20、×10、×5、×2、×1、×0.5）。
界面上设置超量程指示。
此外，界面上还需设置测量的启动和退出测量功能。
将量程缺省值设为8V 。
图4-5为前面板设计的参考。
“测量”键按下EPP 接口初始化启动7109EPP 读数正确EPP 读数检查运行7109选择测量对象及量程“测量”键弹起程序停止结果显示否是否是超量程显示“溢出”否是图4-5 虚拟直流数字电压表面板启动虚拟仪器labview软件开发环境，建立新的工程文件，打开front Panel设计界面，并存储，由界面文件自动生成相关流程图框架。
本程序中需要用到的前面板控件有：表4-1 前面板控件控件类别序号名称位置注释指示类（1）电压显示表盘数值Numeric>仪表Meter 设置电压表的属性结点，对不同量程进行控制（2）超量程指示灯布尔LEDS>Round LED圆形指示灯溢出时点亮（3）电压数字显示框数值Num Indis>NumericIndicator数值显示控件设置属性结点，对不同显示位数进行控制测量选择类（4）量程选择档数值Num Ctrls>转盘Dial 选择量程（具体见表3-2）（5）测试对象选择档布尔Boolean>HorizontalSwitch选择测试对象，具体见表3-3）程序控制类（6）退出Buttons>OK Button 控制程序退出（7）测量Buttons>Push Button 控制程序开始使用量程选择档对量程控制字gain_cw（10进制）进行选择，得到增益gain（10进制），由于7109的输入电压为4V。
由于7109的输入电压为4V，故每档量程对应的增益与量程之乘积应为4V。
如表4-2所示：表4-2 量程选择档设置量程8V 4V 2V 800mV 400 mV 200 mV 80 mV 40 mVgain_cw 16 17 18 19 33 34 35 49gain 0.5 1 2 5 10 20 50 100使用测试对象选择档对测试对象控制字进行控制，由于测试对象只有两种，故将控件设置为布尔量，具体设置如表4-3所示表4-3 测试对象选择档设置控件位置选择布尔值测试对象控制字测试对象（m_what）左边FALSE 50 电位器右边TRUE 1 外部电压3．动态链接调用本程序设计的主要实现已经做成底层fp函数（用Labwindows/CVI实现），在程序实现时可直接调用实验箱提供的驱动函数动态链接（即.dll函数），驱动函数原型及常数和变量在cvidll.prj中。
程序设计时，应加入动态链接7109.dll。
实现直流电压测量的驱动函数如表4-4所示：表4-4动态链接序号fp函数实现功能输入参数输出参数返回值动态链接图标1 void __stdcallepp_init(void)初始化EPP接口无无在cvidll.dll无2 int __stdcallepp_read_check (void)EPP读数检查无无在cvidll.dll0：EPP可正常读数；1：EPP不能读数3 int __stdcall run_7109( unsigned charm_what, unsignedchar gain_cw,doublevref, double *rult)运行7109，实现7109的读数及转化m_what:测试对象gain_cw:量程控制字vref:参考电压rult:测量结果在cvidll.dll0：读数有效；2：读数无效，正溢出；3：读数无效，负溢出；4：EPP不能读数4 void __stdcallamp_7109 (unsignedchar gain_cw, double*gain, int *showdot) 根据量程设置增益和显示位数gain_cw：量程控制字gain：量程的增益howdot：该量程的有效位数（V为单位，showdot为小数点后的位数）无5 void __stdcallindicator_7109(unsigned chargain_cw, double*indicator_gain,double*indicator_max) 根据量程设置7109输入增益，电压表表最大显示数字gain_cw：量程控制字gain：量程的增益indicator_gain:7109输入增益indicator_max：表盘最大显示数字无6 void __stdcallstart_7109 (void)启动7109无无在cvidll.dll无7 int __stdcallled_display(doubledisplay_data)LED显示display_data：显示数据无在cvidll.dll成功执行后，返回值为0动态链接函数见附录动态链接调用举例：int led_display(double display_data):在block panel中点击右键：All functions>Advanced>Call library function node.图4-6 动态链接调用界面双击图图标，将出现如图4-7所示4-7 动态链接调用此时可根据调用函数的路径，参数及名称进行设置进行得到图4-8图4-8 动态链接设置这样就完成了动态链接的调用及设置。