labview虚拟仪器——数字时钟
虚拟仪器——数字时钟
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊基于LabVIEW虚拟数字时钟的设计摘要：本文从虚拟仪器的起源、发展入手，简单介绍虚拟仪器的功能，比较虚拟仪器与传统仪器的不同之后，全面的介绍了虚拟仪器设计技术,并用软件仿真的方法设计了一台虚拟仪器，实现了从数据采集到数据分析的全过程。
虚拟仪器的设计分成两个方面。
硬件方面，本文从最基本的传感器、信号调理开始介绍数据采集过程以及DAQ板卡。
除此之外，本文还介绍了虚拟仪器总线技术，重点为专用于虚拟仪器的VXI总线系统以及PXI总线系统。
软件方面，主要利用现今最有代表性的图形化编辑软件——LabVIEW，并用之模拟从DAQ 板卡中采集到一路带有均匀白噪声的正弦信号，显示其波形，并分析、显示其幅频特性曲线以及相频特性曲线。
另外本文还根据LabVIEW中的子程序，实现了语音信号的录音与播放。
本文还从市场出发对虚拟仪器的配置投资做了具体阐述，指明了构造虚拟仪器平台所需要的投资，为今后的学习工作打下了基础。
并对国内外虚拟仪器的部分应用案例作了介绍，指出虚拟仪器是仪器历史的一次革命。
关键词：虚拟仪器；数据采集；总线；LabVIEW┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊引言仪器是人类认识世界的基本工具，也是信息社会人们获取信息的主要手段之一。
随着信息时代和网络时代的来临，传统仪器已不能满足科技以及社会生产的需要。
仪器已不再是简单的机械或电子设备，而是融合了机械、电子、光学、计算机、材料化学、物理学、化学、生物学、系统工程等学科和先进制造技术的一门综合性技术。
近年来，伴随着计算机技术、软件技术和总线技术的迅猛发展，仪器以及自动测试技术也发生了革命性的变化。
1987年，VXI总线的诞生标志着仪器与自动测试技术发展进入了一个崭新的阶段，虚拟仪器的概念也深入人心，应用领域不断拓展。
本文从理论上简单介绍了虚拟仪器设计技术，并用软件实现了简单的虚拟仪器。
Multisim做的数字时钟!完美运行
Multisim做的数字时钟!完美运行班级电信工程1101姓名学号指导教师2014年 1 月所选课题:数字时钟一(设计要求多功能数字钟:能够准确显示时、分、秒时间，具有校时功能和闹钟功能。
要实现校时功能需要分别针对时分秒的校时电路，要实现1Hz的秒钟计数需要时钟振荡电路，所以数字钟电路一般由数码显示器、计数器、时钟振荡器和校时电路等几个部分组成。
二(设计思路及电路原理图数字时钟的总电路图如下所示:数字时钟工作原理:数字时钟电路由555振荡发生器、分频器、两个60进制分秒计数器、一个24进制小时计数器以及6个数字显示器组成。
电路工作时由555振荡器产生频率为1000HZ的脉冲，经由三个74LS192D构成的千分频的分频器得到频率为1HZ的脉冲，脉冲输入计数电路(分秒由60进制计数电路计数，1小时由24进制计数电路计数),然后将相应数字显示到数字显示器上即所要显示的时间。
另外，时钟的时间设置可以通过三个与单刀双掷开关相连的时钟信号发生器来实现。
闹钟由16个异或门，16个非门，2个8端与门，1个2端与门，1个灯泡组成。
电路原理框图如下:脉冲形成电路由555计时器组成的振荡电路。
考虑到时钟对精度要求较高，故在时钟电路中由555振荡电路产生频率为1KHz的脉冲信号，然后经过千分频的分频器分频产生1Hz脉冲。
555振荡器的参数确定:T=0.7(R1+R2)C=1ms，f=1/t=1KHZ，所以参数可以确定为:C1=10uF，C2=100nF，R1=45Ω，R2=50Ω(以上设置在实际仿真的时候速度过慢，故在实际仿真中)脉冲形成电路如下:2分频电路是三个用十进制计数器74LS90串联而成的千分频的分频器。
分频原理是在74LS90的输出端子中，从低位输入10个脉冲才从高位输出1个脉冲，这样一片74LS90就可以起十分频的作用，三个74LS90串联就构成了千分频的电路，输出的便是1HZ的标准脉冲信号。
分频电路如下所示:在数字时钟电路中，分与秒的计数电路是分别由两个74LS192D组成的60进制的计数电路实现的。
虚拟仪器数字时钟
开发周期短
高效性
开放性
自定义性
性价比高，能一机多用
1.1 Labview
LabVIEW (laboratory virtual instrument engineering wokbench——实验室虚拟仪器工程平台)的概念,是直观的前面板与流程图式的编程方法的结合,是构建虚拟仪器的理想工具。LabVIEW和仪器系统的数据采集、分析、显示部分一起协调工作,是简化了而又更易于使用的基于图形化编程语言G的开发环境。
流程图式的程序设计与科技工程人员较为熟悉的数据流和方块图的概念是一致的,而且由于流程图与传统程序设计语言的语法细节无关,构建和测试程序就可以少费时间。使用流程图方法可以实现内部的自我复制,采用前面板、流程图、图标等,用器来满足自己的需要。
第一章
虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。这也正是NI近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集成这四大优势。LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器集成环境）是一种图形化的编程语言（又称G语言），它是由美国NI公司推出的虚拟仪器开发平台，也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境。使用这种语言编程时，基本上不用写程序代码，取而代之的是程序框图。LabVIEW的特点如下：
基于LabVIEW的时钟设计
目录1 概述 (1)2 课题简介及意义 (2)2.1 设计时钟意义 (2)2.2 时钟简介 (2)3 虚拟仪器概述 (3)4 LabVIEW简介 (4)4.1 LabVIEW的运行机制 (4)4.1.1 LabVIEW应用程序的构成 (4)4.1.2 LabVIEW的操作模板 (6)4.2 LabVIEW的具体操作 (11)4.2.1 显示对象（Indicator）、控制对象（Control）和数值常数对象 (11)4.2.2 关于连线 (11)5 虚拟时钟系统设计的实现 (12)5.1 总体设计 (12)5.2 子vi的相关介绍 (14)5.3 功能及实现 (15)5.3.1 获得系统时间 (15)5.3.2 时、分、秒的获取 (16)5.3.3 数据的运算 (16)5.3.4 记录坐标变换 (18)5.3.5 图像的绘制 (19)5.3.6 While循环实现秒针的跳变 (20)5.3.7 程序结构介绍 (21)5.3.8 图像采集与图像处理 (22)5.3.9程序设计总体 (24)6. 结束语 (25)参考文献 (26)致谢 (27)1 概述随着科学技术的快速发展，各种功能的软件的都得到迅速的开发与应用。
虚拟仪器成为计算机技术和仪器科学领域完美结合的产特，代表了仪器仪表的发展方向。
LabVIEW 作为虚拟仪器开发的平台，是一个具有革命性的图形化开发环境，在工业测量和控制领域中掀起了一场变革。
它具有功能强大、编程灵活、人机界面友好的特点，在测量技术与仪器工程科学领域中得到了非常广泛的应用。
本文基于LabVIEW软件，设计一个虚拟的时钟程序，使之在桌面可以直接显示，形象、直观、方便。
通过对本设计的研究应该能够比较熟练的掌握Labview 软件的使用，并能在此平台上进行应用程序的开发。
下面我将由时钟开始，对虚拟仪器、LabVIEW 以及整个设计做详细的介绍。
2课题简介及意义2.1 设计时钟意义时钟，自从它被发明的那天起，就成为人们生活中必不可少的一种工具，尤其是在现在这个讲究效率的年代，时钟更是在人类生产、生活、学习等多个领域得到广泛的应用。
基于LabVIEW的时钟设计
目录1 概述 (1)2 课题简介及意义 (2)2.1 设计时钟意义 (2)2.2 时钟简介 (2)3 虚拟仪器概述 (3)4 LabVIEW简介 (4)4.1 LabVIEW的运行机制 (4)4.1.1 LabVIEW应用程序的构成 (4)4.1.2 LabVIEW的操作模板 (6)4.2 LabVIEW的具体操作 (11)4.2.1 显示对象（Indicator）、控制对象（Control）和数值常数对象 (11)4.2.2 关于连线 (11)5 虚拟时钟系统设计的实现 (12)5.1 总体设计 (12)5.2 子vi的相关介绍 (14)5.3 功能及实现 (15)5.3.1 获得系统时间 (15)5.3.2 时、分、秒的获取 (16)5.3.3 数据的运算 (16)5.3.4 记录坐标变换 (18)5.3.5 图像的绘制 (19)5.3.6 While循环实现秒针的跳变 (20)5.3.7 程序结构介绍 (21)5.3.8 图像采集与图像处理 (22)5.3.9程序设计总体 (24)6. 结束语 (25)参考文献 (26)致谢 (27)1 概述随着科学技术的快速发展，各种功能的软件的都得到迅速的开发与应用。
虚拟仪器成为计算机技术和仪器科学领域完美结合的产特，代表了仪器仪表的发展方向。
LabVIEW 作为虚拟仪器开发的平台，是一个具有革命性的图形化开发环境，在工业测量和控制领域中掀起了一场变革。
它具有功能强大、编程灵活、人机界面友好的特点，在测量技术与仪器工程科学领域中得到了非常广泛的应用。
本文基于LabVIEW软件，设计一个虚拟的时钟程序，使之在桌面可以直接显示，形象、直观、方便。
通过对本设计的研究应该能够比较熟练的掌握Labview 软件的使用，并能在此平台上进行应用程序的开发。
下面我将由时钟开始，对虚拟仪器、LabVIEW 以及整个设计做详细的介绍。
2课题简介及意义2.1 设计时钟意义时钟，自从它被发明的那天起，就成为人们生活中必不可少的一种工具，尤其是在现在这个讲究效率的年代，时钟更是在人类生产、生活、学习等多个领域得到广泛的应用。
基于Labview的虚拟数字钟设计
基于Labview的虚拟数字
钟设计
汇报人：XX
目录
01 02 03 04 05
Labview软件介绍
虚拟数字钟的设计原理
基于Labview的虚拟数字钟设计 过程
虚拟数字钟的功能测试与性能分析
基于Labview的虚拟数字钟的应 用前景与展望
01
Labview软件介绍
Labview软件的特点
实现步骤
建立虚拟仪器工程
编写虚拟仪器软件
配置虚拟仪器硬件 调试和测试虚拟仪器系统
关键技术难点
虚拟数字钟的原理和实现方式 Labview编程语言的特点和应用 数字信号处理算法的选择和实现 实时数据采集和处理的挑战
04
虚拟数字钟的功能测试与性能分析
功能测试
测试目的：验证虚拟数字钟的功能是否正常 测试方法：通过Labview软件进行仿真测试，模拟输入信号并观察输出结果 测试内容：时间显示、闹钟、定时器等功能是否正常工作 测试结果：对测试结果进行分析，判断虚拟数字钟的功能是否满足设计要求
时钟源：提供稳定的计时基准 逻辑控制器：控制时钟的逻辑电路 显示模块：将时间以数字形式显示出来 存储模块：存储时钟数据和运行状态
数字钟的工作原理
数字钟采用石英晶体振荡器作为 时间基准
数字钟具有校准和调整功能，以 确保时间的准确性
添加标题
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通过计数器对时间进行量化，以 产生精确的时间信号
图形化编程语言：使用图形化编程语言G，而非传统文本编程语言，降低编 程难度。
模块化设计：通过模块化设计，将程序划分为不同的功能块，便于理解和 维护。
虚拟仪器技术：利用虚拟仪器技术，实现软件即硬件的功能，方便用户进 行测试和测量。
Labview虚拟电子时钟设计
一.目的及基本要求熟悉LabVIEW开发环境，掌握基于LabVIEW的虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧，运用专业课程中的基本理论和实践知识，采用LabVIEW开发工具,实现电子时钟的设计和仿真。
二.LabVIEW介绍LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G 编写程序，产生的程序是框图的形式。
LabVIEW软件是NI设计平台的核心，也是开发测量或控制系统的理想选择。
LabVIEW开发环境集成了工程师和科学家快速构建各种应用所需的所有工具，旨在帮助工程师和科学家解决问题、提高生产力和不断创新。
三．软件设计3.1获取时间的各整型数据软件中获取日期/时间（秒）控件从计算机系统中自动提取时间，并转换成日期、时间等，控件图如下：图3-1 获取时间控件在获取时间后，将数据使用截取字符串vi可分别获得年、月、日、时间等。
3.2截取字符串通过截取字符串VI，可以获得时间和日期各个位数对应的数字，其中偏移量表示截取字符串的起始位，长度表示截取的数字位数。
如下图：图3-2 截取字符串控件3.3 七段布尔显示控件编码取出各位数字后，并不可直接显示，要通过统一编码规显示的格式，这样才能显示各位数，编码各段如下：图3-3 指示灯控件A、B、C、D、E、F、G分别对应着七段布尔显示控件，要显示“0”时A~G的赋值分别为：1 1 1 1 1 1 0（1代表真，0为假），显示其他数字也是按此做法的。
最后将此7个值串接起来存入一个布尔数组里。
3.4 布尔显示数字要显示数字时，只需将截取字符串得到的数字传输到对应的条件判断结构中。
再寻找对应的条件分支，将结果显示出来。
例如希望得到时间12:07:03中的时间数“1”，将第一位提取出来后，传给时间分支对应的第一个时间条件VI，便可得到相应的显示值。
labview虚拟仪器——数字时钟
西安建筑科技大学理学院电子信息科学与技术专业LABVIEW仿真实验课程学生实验报告书院系理学院专业班级电子信息科学与技术0801实验名称虚拟仪器——数字时钟姓名学号2011年 5 月17日西安建筑科技大学理学院电子信息科学与技术专业LABVIEW仿真实验课程学生实验报告书学生姓名：学生学号：实验项目名称：虚拟仪器——数字时钟实验计划学时：3学时实验项目类型：综合、设计实验时间：主要协作者：一〖实验目的〗1、熟悉Labview各组件，深入学习研究课程所学知识。
2、通过自己编制Labview综合程序，提高编程能力。
3、综合所学Labview知识，了解Labview开发程序的一般过程。
4、在Labview环境下，利用按钮等组件，实现虚拟仪器——数字时钟的模拟，并且可以定时。
二〖实验仪器〗安装有LABVIEW的计算机三〖实验内容〗1、利用移位寄存器的性质，实现将一个字符串“Xi'An University of Architecture & Technology”（西安建筑科技大学）循环左移显示。
2、利用按钮等组件，实现虚拟仪器——数字时钟，并显示当前日期。
3、实现闹钟功能，可以定时，到指定时间发出蜂鸣音。
四〖方案步骤〗1、前面板的设计（1）新建一个VI，在前面板上先放置一个作为黑色背景的按钮，再放置需要循环左移显示的字符串“Xi'An University of Architecture & Technology”。
（2）然后放置多个布尔方形指示灯，用于显示数字“0、1、2、3、4、5、6、7、8、9”，即显示时间的时分秒。
并放置布尔圆形指示灯，用于显示时分秒之间的点。
（3）放置时间组件，用于定时。
最后，加注释。
（4）前面板设计图，如图1-1图1-1 数字时钟前面板设计图2、程序框图的设计新建一个VI，在前面板上放置一个while循环结构框，利用一位寄存器、字符串移位(函数)等组件，实现字符串“Xi'An University of Architecture & Technology”（西安建筑科技大学）的定时向左移位。
虚拟闹钟
基于LabVIEW的闹钟程序编写目的：用LabVIEW软件编写一个小的闹钟程序，要满足有以下功能：●可以实现时钟即时显示●添加万年历显示●添加闹钟自动屏蔽周末●可手动设置闹铃工作日仪器设备简介：LabVIEW(Laboratory VirtualInstrumentEngineeringWorkbench)是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。
传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。
VI指虚拟仪器，是LabVIEW 的程序模块。
LabVIEW是图形化编程语言，也是第三代的编程语言，LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。
LabVIEW提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。
用户界面在LabVIEW中被称为前面板。
使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。
这就是图形化源代码，又称G 代码。
LabVIEW的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。
步骤及内容：1)实时时间的显示实时时间的显示采用表盘式，表盘式的采用LabVIEW自带的转盘控件具体如下图所示。
图1 表盘式时钟在这里需要说明的是，软件自带的量表控件只有一根指针，需在属性中添加指针变成三个指针（分针、时针、秒针），但是指针长短是一样的，这样便无法区分时针分针，这里采用一种简单的办法来实现区分时针、分针的转盘，原理就是建立两个转盘控件，一个作为秒针以及分针，另一个作为时针，同时时针控件通过自定义删除除指针之外的所有东西，然后将之覆盖在分针、秒针表盘上面，变成为如上所示的时钟转盘。
labview电子钟课程设计
labview电子钟课程设计。
一、课程目标知识目标：1. 学生理解LabVIEW编程基础知识，掌握时间控制相关的编程概念；2. 学生掌握电子时钟的原理和设计方法；3. 学生了解虚拟仪器在工程实践中的应用。
技能目标：1. 学生能运用LabVIEW软件设计并实现一个具有基本功能的电子时钟；2. 学生能通过程序调试，解决电子时钟运行中的问题，提高程序调试能力；3. 学生能对电子时钟进行优化和拓展，培养创新意识和实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子工程和计算机编程的兴趣，提高学习积极性；2. 学生养成合作、探讨的学习习惯，增强团队协作能力；3. 学生通过课程学习，认识到科技对社会发展的作用，增强社会责任感和使命感。
二、教学内容1. LabVIEW基本操作与编程环境介绍：使学生熟悉LabVIEW软件界面，掌握基本操作方法。
- 课本章节：第1章 LabVIEW概述与基本操作2. 时间控制与定时器原理：讲解时间控制的基础知识，引导学生理解电子时钟的原理。
- 课本章节：第3章 时间控制与定时器3. 电子时钟设计：教授电子时钟的设计方法，指导学生完成电子时钟的设计与实现。
- 课本章节：第5章 虚拟仪器设计实例4. 程序调试与优化：培养学生解决实际问题的能力，提高程序调试技巧。
- 课本章节：第6章 程序调试与优化5. 电子时钟拓展与应用：鼓励学生进行创新设计，拓展电子时钟的功能。
- 课本章节：第7章 虚拟仪器拓展与应用教学内容安排与进度：1. 第1周：LabVIEW基本操作与编程环境介绍2. 第2周：时间控制与定时器原理3. 第3-4周：电子时钟设计4. 第5周：程序调试与优化5. 第6周：电子时钟拓展与应用三、教学方法针对LabVIEW电子钟课程设计，采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：教师通过讲解LabVIEW基本操作、时间控制原理等理论知识，为学生奠定扎实的基础。
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西安建筑科技大学理学院电子信息科学与技术专业LABVIEW仿真实验课程
学生实验报告书
院系理学院
专业班级电子信息科学与技术0801
实验名称虚拟仪器——数字时钟
姓名
学号
2011年 5 月17日
西安建筑科技大学理学院电子信息科学与技术专业LABVIEW仿真实验课程
学生实验报告书
学生姓名：
学生学号：
实验项目名称：虚拟仪器——数字时钟
实验计划学时：3学时
实验项目类型：综合、设计
实验时间：
主要协作者：
一〖实验目的〗
1、熟悉Labview各组件，深入学习研究课程所学知识。
2、通过自己编制Labview综合程序，提高编程能力。
3、综合所学Labview知识，了解Labview开发程序的一般过程。
4、在Labview环境下，利用按钮等组件，实现虚拟仪器——数字时钟的模
拟，并且可以定时。
二〖实验仪器〗
安装有LABVIEW的计算机
三〖实验内容〗
1、利用移位寄存器的性质，实现将一个字符串“Xi'An University of Architecture & Technology”（西安建筑科技大学）循环左移显示。
2、利用按钮等组件，实现虚拟仪器——数字时钟，并显示当前日期。
3、实现闹钟功能，可以定时，到指定时间发出蜂鸣音。
四〖方案步骤〗
1、前面板的设计
（1）新建一个VI，在前面板上先放置一个作为黑色背景的按钮，再放置需
要循环左移显示的字符串“Xi'An University of Architecture & Technology”。
（2）然后放置多个布尔方形指示灯，用于显示数字“0、1、2、3、4、5、6、7、8、9”，即显示时间的时分秒。
并放置布尔圆形指示灯，用于显示时分秒之间的点。
（3）放置时间组件，用于定时。
最后，加注释。
（4）前面板设计图，如图1-1
图1-1 数字时钟前面板设计图
2、程序框图的设计
新建一个VI，在前面板上放置一个while循环结构框，利用一位寄存器、字符串移位(函数)等组件，实现字符串“Xi'An University of Architecture & Technology”（西安建筑科技大学）的定时向左移位。
（2）利用获取日期/时间（秒）(函数)、截取字符串(函数)、字符串长度(函数)、条件结构、反馈节点、非(函数)等组件，实现虚拟仪器——数字时钟的功能，显示时间及日期。
（3）利用蜂鸣声(VI)、while循环结构、条件结构、获取日期/时间字符串(函数)、按钮等组件，实现闹钟功能。
到指定的时间，会发出蜂鸣声。
（4）程序框图如图1-2所示。
图1-2 数字时钟程序框图
五〖实验总结〗(体会及建议)
该实验在Labview程序环境下，设计了虚拟仪器——数字时钟，并可以定时，蜂鸣声提醒时间到。
本实验利用多个布尔方形指示灯等组件实现，类似于数码管的显示方法。
本实验还设计了字符串的循环左移，以前用汇编语言也做过类似的移位，但是比这个实现过程复杂。
这使我深刻体会到：同样的问题，可能有不同的解决方案，也可能是更简单的解决方案，换个思维，换个角度去想问题，事情会变的更加简单。
通过该实验，我了解了利用Labview程序环境去开发一个小仪器的模拟过程与步骤，更加深刻地理解了各个部件、面板的作用及使用方法，掌握了一定的综合运用所学知识的能力。
同时，也培养了我独立思考问题及解决问题的能力，锻炼了我的创新能力。
六〖实验评定〗
实验内容（70分）：
方案步骤（20分）：
实验总结（5分）：
其它（5分）：
综合得分：
指导教师签名：。