电子测量与虚拟仪器综合训练课程设计报告(DOC)

电子测量与虚拟仪器综合训练

课程设计报告

设计题目：电子测量仪器虚拟化设计

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

成绩：

江苏理工学院

电气信息工程学院

2015 年11月16日至2015 年12月4日

目录

前言 (1)

第1章虚拟信号发生器设计 (2)

1.1设计要求 (2)

1.2设计思路与预期功能 (2)

1.3系统设计介绍 (3)

1.3.1虚拟信号发生器的前面板设计 (3)

1.3.2虚拟信号发生器的程序框图设计 (4)

1.4 虚拟信号发生器的各子模块设计 (4)

1.4.1波形选择模块 (4)

1.4.2波形生成模块 (5)

1.5测试与结果 (5)

1.5.1正弦波运行结果 (5)

1.5.2三角波运行结果 (6)

1.5.3方波运行结果 (7)

1.5.4锯齿波运行结果 (7)

1.5.5扫描信号波形运行结果 (8)

1.6性能分析 (8)

第2章虚拟双踪示波器设计 (9)

2.1设计要求 (9)

2.2设计思路与预期功能 (9)

2.3系统设计介绍 (10)

2.3.1整体设计方案 (10)

2.3.2设计步骤 (11)

2.4测试与结果 (13)

2.4.1 A通道（B通道）单独显示波形 (13)

2.4.2 A、B两通道同时显示波形 (14)

2.4.3 A、B两通道叠加显示波形 (15)

2.4.4 A-B两通道显示波形 (15)

2.5性能分析 (16)

2.6数据采集卡应用 (16)

2.6.1采集卡NI PCI-6221 (16)

2.6.2数采卡驱动 (17)

2.6.3数采卡整体设计 (19)

2.6.4数采卡采集 (20)

第3章虚拟数字频率计设计 (24)

3.1设计要求 (24)

3.2设计思路与预期功能 (24)

3.3系统设计介绍 (25)

3.3.1前面板 (25)

3.3.2程序框图 (25)

3.4测试与结果 (26)

3.4.1正弦波测试结果 (26)

3.4.2三角波测试结果 (27)

3.4.3方波测试结果 (27)

3.4.4锯齿波测试结果 (28)

训练总结 (29)

参考文献 (30)

前 言

虚拟仪器技术的发展及其在国民经济发展中的重要作用现代仪器仪表技术是计算机技术和多种基础学科紧密结合的产物。随着微电子技 术、计算机技术、软件技术、网络技术的飞速发展，新的测试理论、测试方法、测试 领域以及新的仪器结构不断出现，在许多方面已经冲破了传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化。

在此背景下，1986年美国国家仪器公司(National Instruments, NI)提出了虚拟仪器(Virtual Instrument, VI)的概念。尽管迄今为止虚拟仪器还没有一个统一的定义，但是一般认为：虚拟仪器是在PC 基础上通过增加相关硬 件和软件构建而成的、具有可视化界面的可重用测试仪器系统。

本次综合训练包含三个项目，分别是虚拟信号发生器设计，虚拟双踪示波器设计和虚拟数字频率计设计。

（1）虚拟信号发生器设计中，信号源波形应该有正弦波、方波、三角波、锯齿波、扫频信号等不同的波形选择。信号的频率、幅值、和占空比等波形参数可按需要进行调节，并了解和掌握各功能模块对信号发生器性能的影响。

（2）虚拟双踪示波器设计中，要求可以对两路信号进行观察和测量。

（3）虚拟数字频率计设计中，要求完成频率/周期测量，测频时，闸门需分为四挡可选（分别为10ms ，0.1s ，1s ，10s ）；另外，测周期时，可实现周期倍乘，

需分为四挡可选，分别为321010101010，，，

。

第1章虚拟信号发生器设计

1.1设计要求

（1）编写LABVIEW仿真信号发生器实验程序，要求可以产生方波（占空比可调）、正弦波、三角波、锯齿波等多种波形，而且要求各种波形的参数可调、可控。频率调节范围不小于10Hz~1MHz；信号相位︒

0可调；方波占空比

︒360

~

可调；幅度0~30v可调；扫频信号（信号幅度不变，频率线性变化10Hz~1MHz）。

（2）编写程序对各种波形的有效值、全波平均值、峰值等进行测量，在全波平均值测量时要注意程序编写过程。同时记录各种关键的实验程序和实验波形并说明。

（3）界面要求：参数控制、控制按钮、波形显示。

（4）观察仿真结果并进行分析。

（5）对该虚拟信号源进行性能评价。

1.2设计思路与预期功能

本次训练主要是阐述虚拟信号发生器的前面板和程序框图的设计。设计完的信号发生器的功能包括能够产生正弦波、矩形波、三角波、锯齿波四种信号波形；波形的频率、幅值、相位、偏移量及占空比等参数由前面板控件实时可调。

虚拟信号发生器是基于LabVIEW软件进行编程的，它使用的是图形化编程语言。要完成一个虚拟信号发生器首先要进行前面板的设计，根据信号发生器所要实现的功能，在控件选板中选择相应的控件，放在前面板相应的位置上，摆放要使前面板看起来比较协调。最为关键的是程序框图的设计。程序框图的设计主要用到函数选板，根据本程序要实现的功能，在函数选板中选择相应的函数，由于程序是多次执行，所以需要用到循环结构。调试程序即可得到一个信号发生器。