概述:为了满意不同丈量的要求传统的电压表别离做成独立的外表,包含峰值电压表、平均值电压表和有用值电压表。在此,提出选用虚拟仪器一起完结三种示值电压表的计划;介绍了虚拟仪器软件渠道LabVIEW的特色。对虚拟数字电压表的规划和完结进行了详细描述,包含依据LabVIEW 8.2的虚拟信号产生器的完结进程,它能产生正弦、方波、三角涉及由输入数学公式确认的杂乱自修改波形。最终,对规划的虚拟电压表运转成果进行剖析,验证了虚拟电压表规划办法的正确性。
虚拟仪器是跟着计算机技能、电子丈量技能和通讯技能发展起来的一种新式仪器。它充分运用计算机体系强壮的数据处理和显现才干,运用软件完结数据的收集、操控、数据剖析和处理以及测验成果的显现等,通过软、硬件的合作,完结传统仪器的各种功用,实在完结了“软件即仪器”的概念,用户能够便利地对仪器进行保护和扩展。
电压是电路中常用的电信号,通过电压丈量,运用根本公式能够导出其他的参数。因而,电压丈量是其他许多电参数和非电参数量的根底。丈量电压适当遍及的一种丈量外表便是电压表,但常用的是模仿电压表。模仿电压表依据检波方法的不同。分为峰值电压表、均值电压表平和均值电压表,它们都各自做成独立的外表。这样,运用模仿电压表进行沟通电压丈量时,有必要依据丈量要求挑选外表。别的,大都电压表的表头是按正弦沟通有用值刻度的,而丈量非正弦波时,有必要通过换算才干得到正确的丈量成果,然后给实践作业带来不便利。
选用虚拟电压表,可将表征沟通电压特征的峰值、平均值和有用值会集显现在一块面板上,丈量时可依据波形在面板上挑选外表,用户仅通过面板指示值就能对丈量成果进行剖析比较,大大简化了丈量过程。
1 虚拟电压表的规划思路
LabVIEW 8.2版别的工程技能比以往任何一个版别都丰厚.它选用了中文界面,各个控件的功用一望而知。运用它全新的用户界面目标和功用,能开宣布专业化、可彻底自界说的前面板。LabVIEW 8.2对数学、信号处理和剖析也进行了严重的弥补和完善,信号处理剖析和数学具有更为全面和强壮的库,其间包含500多个函数。所以在LabVIEW 8.2版别下能够更便利地完结虚拟电压表的规划。
虚拟电压表是依据计算机和规范总线技能的模块化体系,一般它由操控模块、仪器模块和软件组成,由软件编程来完结仪器的功用。在虚拟仪器中,计算机显现器是专一的交互界面,物理的开关、按键、旋钮以及数码管等显现器材均由与什物外观类似的图形控件来替代,操作人员只需通过鼠标或键盘操作虚拟仪器面板上的旋钮、开关、按键等设置各种参数,就能依据自己的需求界说仪器的功用。在虚拟电压表的规划中,考虑到仪器首要用于教育和试验,运用目标是学生,因而将导言中说到的三种检波方法的仪器合为一体,既简化了面板操作,又便于直接比照。
该电压表首要用于电路剖析和模仿电子技能等试验课的教育和丈量仪器,能够使学习者了解和把握电压的丈量和电压表对各种波形的不同呼应。因而,虚拟电压表应具有电源开关操控、波形挑选,以及显现峰值、有用值平和均值三种成果,且输入信号的巨细可调理等功用。虚拟电压表由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。其间,硬件设备与接口包含仪器接口设备和计算机,设备驱动软件是直接操控各种硬件接口的驱动程序,虚拟仪器通过底层设备驱动软件与实在的仪器体系进行通讯,并以虚拟仪器面板的方式在计算机屏幕上显现与实在仪器面板操作相对应的各种控件。在此,用软件虚拟了一个信号产生器。该信号产生器可产生正弦波、方波和三角波,还能够输入公式,产生恣意波形。依据需求,可调理面板上的控件来改动信号的频率和起伏等可调参数,然后检测电压表的运转状况。因而,在LabVIEW图形言语环境下规划的虚拟电压表首要分为两个部分:榜首部分是虚拟电压表前面板的规划;第二部分是虚拟电压表流程图的设汁。
2 前面板的规划
前面板模仿实在电压表的前面板,用于设置输入数值和调查输出量。因为虚拟面板直接面向用户,是虚拟电压表操控软件的中心。规划这部分时,首要考虑界面漂亮、操作简练,用户能通过面板上的各种按钮、开关等控件来操控虚拟电压表进行丈量作业。依据传统电压表面板控件的功用,运用LabVIEW中的操控模板,别离在规划面板上放入模仿实践电压表控件的数据输入控件、显现器、数据输出控件、开关、挑选器,显现器用于显现输入的信号波形;数据输入控件首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通过处理后得到的峰值、平均值和有用值及规范频率的有用显现。翻开LabVIEW前面板的修改窗口,点击鼠标右键,显现操控模板,挑选图形一波形图,作为电压表的显现器。在显现器模板上点击鼠标右键,对其进行特点设置,例如依据示波器的频率与起伏值的改变,运用东西模板中的文字东西,对示波器横(时刻)、纵(起伏)坐标的刻度进行从头设置。用Graph控件规划的示波器是彻底同步的,且波形安稳。
挑选控件→数值→数值输入控件/数值显现控件,作为电压表参数设置中输入和测验成果的数据显现。
挑选控件→下拉列表与枚举→菜单下拉列表,放置对输入波形挑选开关,在下拉列表中单击鼠标右键,挑选“修改项”对其进行修改。
“电源开关”控件挑选经典→经典布尔→方形按钮,当按下开关时,虚拟电压表开端运转,一起电源开关的指示灯亮。相同,当弹起开关时,虚拟电压表中止运转。前面板如图1所示。
3 流程图的规划
每一个前面板都对应一个流程图程序。前面板的规划完结后,可对流程图程序进行规划。翻开LabVIEW规划环境中的窗口→显现程序框图,进入流程图修改窗口,与前面板各控件对应的端口图标主动出现在流程图修改窗口中。运用LabVIEW中的功用模块,依据虚拟示波器前面板各控件的效果和联络,虚拟示波器运作后数据流的操控,别离在流程图规划面板中放置各个功用模块,合理摆放后,在用连线东西顺次衔接,以完结虚拟示波器的功用。数据流的修改首要是对端口图标的衔接。用连线东西进行连线时,假如端口闪耀,阐明相连的数据类型匹配,不然不能衔接。
3.1 虚拟信号产生器的完结
因为虚拟电压表首要用于演示,所以为了便利,可直接运用LabVIEW软件产生仿真信号。在该规划中,设置了正弦波、方波和三角波以及由公式确认的恣意波形。在程序规划框图中,运用一个Case(挑选)句子对四种波形进行挑选。Case句子中,每一个数字(0,1,2,3,4)都代表一种波形,与前面板控件中5种状况相对应。至于Case句子的制造,只需将4个图标中的一个,例如正弦波产生程序,用Case框起来,然后在上面的空白处写上相应的数字,例如1;然后点击箭头,能够设置第二个图标,假如要增加一个Case的话,能够点击鼠标右键,直接增加,修改相应的根本信号产生器VI中相应的节点即可。在增加公式波时,要把根本信号产生器VI换成公式波形VI,0代表默许状况,表明无任何波形输入。本文给出了Case结构的一个分支,公式波形的流程图如图2所示。该子Ⅵ可运用指定时刻函数的公式字符串生成一个函数波形,它要求公式的自变量有必要是t,它所支撑的运算符和常用的函数详见参考文献。