labview实验方案设计（共8篇）
labview实验方案设计 篇1
开放性实验设计（报告）
摘 要
本次设计基于美国国家仪器（NI）的虚拟仪器开发平台Labview，使用图形化语言编程，设计了一款虚拟函数信号发生器。该虚拟函数信号发生器能够产生正弦波、三角波、方波、锯齿波等波形，其中输出信号的频率、幅值、相位、偏移量以及方波的占空比等都可以在较宽的范围内动态的调节，能够更好的得到满意的波形。
关键词：虚拟仪器；Labview；函数信号发生器；图形化编程
I
开放性实验设计（报告）
目 录
第1章 绪 论..........................................................................................................1 第2章 虚拟函数信号发生器的设计....................................................................2
2.1 概述...........................................................................................................2 2.2 函数信号发生器程序框图设计...............................................................2
2.2.1 基本函数信号发生器的配置........................................................2 2.2.2 while循环的设计............................................................................3 2.2.3 程序中的延时机制........................................................................4 2.2.4 波形显示控件的设计....................................................................4 2.3 前面板的界面布局...................................................................................7 2.4 帮助信息...................................................................................................9 第3章 程序调试..................................................................................................10 第4章 实验设计总结..........................................................................................12 参考文献................................................................................................................13 附 录......................................................................................................................1
4II
开放性实验设计（报告）
第1章 绪 论
在有关电参量的测量中，我们需要用到信号源，而信号发生器则为我们提供了在测量中所需的信号源，它可以产生不同频率的正弦信号、方波、三角波、锯齿波、正负脉冲信号、调幅信号、调频信号和随机信号等，其输出信号的幅值也可以按需要进行调节。传统信号发生器种类繁多，价格昂贵，而且仪器功能固定单一，不具备用户对仪器进行定义及编程的功能，一个传统实验室很难同时拥有多类信号发生器，然而，基于虚拟仪器技术的实验室则能够实现这一要求。
随着计算机技术的迅猛发展，虚拟仪器技术在数据采集、自动测试和仪器控制领域得到了广泛的应用，促进和推动测试系统和仪器控制的设计方法与实现技术发生了深刻的变化。“软件即是仪器”已成为测试与测量技术发展的重要标志。虚拟信号发生器就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的LabVIEW软件来完成各种测试、测量和自动化应用。
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第2章 虚拟函数信号发生器的设计
2.1 概述
在传统的测量中，为了得到测量结果我们往往需要一个信号源对测量电路进行激励，这就需要用到函数信号发生器。正弦波、三角波、方波、锯齿波等是实验和测量中常用的信号波，但是传统仪器的功能的固定性和费用的高昂限制了传统仪器的推广和使用。本次设计利用labview设计包含传统仪器各种功能的虚拟函数信号发生器。
2.2 函数信号发生器程序框图设计
函数信号发生器的程序框图的设计包含基本函数信号发生器的配置和while循环的设计。
2.2.1 基本函数信号发生器的配置
本次设计采用美国国家仪器（NI）的虚拟仪器开发平台labview 2011版本来实现。
启动labview2011进入软件启动界面，然后新建VI并命名为“基本函数信号发生器”。通过菜单栏中“窗口→显示程序框图”（或者快捷键ctrl+E）进入程序框图的编辑界面。在程序框图的空白处鼠标右键单击显示函数选板，打开“信号处理→波形生成”的子选板，选择“基本函数发生器”，将其拖放至程序框图中。为了方便观察和操作，可以右键点击函数发生器，快捷菜单中“显示为图标”前面的勾去掉即可，其如图2.1所示。
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图2.1 基本函数发生器的选择
移动光标到函数发生器的“频率”端口上，鼠标右键单击，在其快捷菜单中选择“创建→输入控件”，程序会自动帮助完成输入控件与函数发生器的连接，同过同样的步骤完成“幅值”、“相位”、“信号类型”、“重置信号”、“偏移量”、“采样信息”等端口输入控件的创建和连接，合理调整它们的位置，使得界面布局合理。创建完成如图2.2所示。
图2.2 输入控件的创建
2.2.2 while循环的设计
While循环模块的功能实现程序连续运行及波形参数的实时调节与输出显示。在while循环的条件接线端接入的是一个布尔变量，用以控制循环的结束。
在程序框图的函数选板中，打开“编程→结构→while循环”，鼠标左键单击选中“while循环”后在程序框图的合适位置拖放出一个矩形框，该矩形框需要将程序
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框图的所有节点都包含进去。为了能够更好地操作程序，在while循环的右下角有个条件接线端，右键点击循环的条件接线端，在其快捷菜单中选择“创建输入控件”。如图2.3所示。
图2.3 while循环的放置
2.2.3 程序中的延时机制
为了有效的控制代码的执行速率和降低CPU的占用率，需要在while循环中采用定时机制。
在程序框图界面中，打开函数选版，选择“编程→定时→等待（ms）”函数节点，将该函数节点拖放至循环结构的内部。移动光标到“等待（ms）”函数节点的“等待时间（毫秒）”端口上，单击鼠标右键，从弹出的快捷菜单中执行“创建/常量”的命令，放置一个数值常量并修改其数值为50，其如图2.44所示。
图2.4 延时机制的设置
2.2.4 波形显示控件的设计
在程序框图的菜单栏中，由“窗口→显示前面板”（或者快捷键ctrl+E）切换至前面板。在前面板的空白处右键点击调出“控件选板”，打开“新式→图形”，将“波形图”控件节点拖放至前面板的合适的位置，并在程序框图中和函数发生器的“信号输出”端口连接起来。如图2.5所示。
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图2.5 函数信号发生器的显示控件的放置
鼠标右键点击“波形图”控件，在其快捷菜单中选择属性选项，对其“外观”、“显示格式”、“曲线”等选项卡进行设置，具体的设置如下面的各个图形所示。
图2.6 图形表控件的外观选项卡的设置
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图2.7 图形表控件的显示格式选项卡的设置
图2.8 图形表控件的曲线选项卡的设置
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至此，整个函数信号发生器的程序框图已经设计完毕，完整的 程序框图如下图2.9所示.图2.9 整体程序框图
2.3 前面板的界面布局
当控件，但是它们都杂乱无章的排列着，这时候就需要我们来手动调整并合理的布局了。Labview虚拟仪器开发平台在人机交互界面（HMI）的设计上有很多她的独到之处。例如我们在我们将程框图的程序编辑完切换回前面板后，我们会发现在前面板发现很多输入控件和显示控件选板中，打开“新式→修饰”后我们会看见很多的修饰控件，这些都是为我们更好的装扮我们的HMI，让我们的人机交互界面看起来更加的友好和与众不同。修饰界面控件如图2.10所示。
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图2.10 控件选板的修饰控件界面
经过对前面板控件的合理布局及修饰，我们得到如图2.11所示的最终界面。
图2.11 函数信号发生器的前面板
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2.4 帮助信息
在很多软件中我们都可以看见帮助信息，因为帮助信息对初次接触该软件的人员具有一定的引导作用，而不至于打开软件之后毫无眉目，着对一个软件的推广使用也是至关重要的。本函数信号发生器的帮助信息主要是对一些输入控件的常规解释,点击函数信号发生器的右上角的帮助文字帮助信息就会以对话框的形式显示出来。解释如下：
偏移量：指的是直流信号的偏移。
重置信号：如果输入为真，则重置信号的相位控制值，并且将时间重置为0.信号类型：波形的生成类型，有正弦波、三角波、方波、钜齿波等。频率：是指波形的频率。
幅值：是指波形的振幅，同时也是电压信号的峰值。
相位：波形的初始相位为0，如果重置信号输入为假，则忽略相位。采样信息：包含采样率（FS）和采样数，采样率是指每秒钟的采样率，而采样数是指波形中的样本数。
方波占空比（%）：是指一个周期内，方波高电压持续时间占总周期的百分比。
图2.12 函数信号发生器的帮助信息
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第3章 程序调试
单击前面板工具栏上的运行按钮，运行该程序。通过波形图显示控件可以观察到函数的波形，调整输入参数，可以观察到波形随着参数的调节而变化，具体程序调试结果如下面各图所示。
图3.1 正弦波的调试结果
图3.2 三角波的调试结果
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图3.3 方波的调试结果
图3.4 锯齿波的调试结果
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第4章 实验设计总结
虚拟信号发生器通过LabVIEW图形化语言将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在仪器，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过LabVIEW实现对数据的显示、存储以及分析处理。因为虚拟信号发生器可与计算机同步发展，与网络及其他周边设备互联，用户只需改变软件程序就可以不断赋予它或扩展增强它的测量功能。这就是说，仪器的设计制造不再是厂家的专利。虚拟信号发生器开创了仪器使用者可以成为仪器设计者的时代，这将给虚拟信号发生器使用者带来无尽的利益。
Labview作为一个图形化编程软件，是开发测试系统的一种功能强大、方便快捷的编程工具。其良好的相通性、开放性、专用性，使测试系统的开发周期短、成本低、质量高。基于Labview的虚拟函数信号发生器具有机交互性好、易于操作等特点，能够广泛的应用与于科研、生产等领域．
开放性实验设计（报告）
参考文献
[1]胡仁喜等编著.LabVIEW8.2.1虚拟仪器实例指导教程.北京:机械工业出版社,2007.11.[2]张凯等编著.LabVIEW虚拟仪器工程设计与开发.北京:国防工业出版社,2004.6.[3]张毅等编著.虚拟仪器技术分析与应用.北京:机械工业出版社,2004.2.[4]余成波,冯丽辉等编著.虚拟仪器技术与设计.重庆:重庆大学出版社,2006.7.[5]刘全心,南建平.基于LabVIEW的虚拟函数信号发生器的设计[J].2007年5月第31期.[6]National Instruments.Using LabVIEW to Create Multithreaded VIs [M].Texas: National Instruments, 2000.[7] 张雄伟,陈亮,杨吉斌.现代语音处理技术及其应用[M ].北京：机械工业出版社, 2003.开放性实验设计（报告）
附 录
程序整体框图
…
前面板整体图
labview实验方案设计 篇2
一、机械系统的设计
转子实验系统由转子—轴承系统和测试系统两部分组成。转子—轴承系统的实施方案是根据柔性转子的平衡方法, 通过计算确定校正平衡量;轴承采用滑动轴承, 以适应高速旋转。转子—轴承系统具体设计如下:
转轴的设计与计算:根据平衡转速的要求, 设计转轴的原则是使转子的三阶临界转速在最高工作转速范围内。
平衡盘的设计与计算:初选平衡盘的直径为d2=120mm;宽度为B=25mm;质量为6kg。在转盘上沿着直径为Ф100mm圆周上每隔22.5°有一个螺纹孔, 可以用来施加校正平衡质量。根据振型平衡法, 平衡三阶临界转速, 需要三个相同的平衡盘。外形如图1所示。
临界转速的确定与计算:图2是转子系统的几何模型和对应的有限元模型。在有限元模型中转盘是通过集中质量点来模拟, 转轴是通过具有横截面的梁来模拟。
首先用有限元法计算出前三阶临界转速分别为1232、4927和11086 r/min。设计要求的平衡转速为0-12000r/m i n, 三阶临界转速均在此范围之内, 满足设计要求。这三阶振型如图3所示:
滑动轴承的设计与计算:滑动轴承采用不完全润滑径向轴承, 要求可调轴与轴瓦之间的间隙, 采用对开式的。轴瓦材料选用铜基合金CuZn31Si1。用油杯滴油润滑, 选用润滑油牌号为L-AN5。
联轴器的选用:联轴器选用挠性联轴器中的梅花形弹性联轴器, 它的特点是结构简单, 安全可靠, 具有减振、缓冲以及补偿等性能, 工作温度为-35~80℃。
安装架的设计:安装架是用来安装电涡流位移传感器的, 为了检测三个平衡面两个方向上的不平衡量, 需要6个传感器, 设计了三个相同的安装架。安装架的外形如下图4所示, 所设计的转子—轴承系统见图5。
1-支架2-平衡盘3-螺栓4-垫圈5-底座
1-电机2-联轴器3-轴承座4-竖向传感器安装架5-转轴6-传感器7-平衡盘8-横向传感器安装架9-底座
二、测试系统
当转子—轴承系统的动力特征参数及转速保持一定的条件下, 采用振型平衡法, 由低阶到高阶逐阶地将转子驱动至它的第N阶临速转速附近, 通过对转子在试加平衡试重前后两次驱动的转子—轴承系统的不平衡振动测量, 获得有关转轴的振动值及其相对于转子的参考信号的相位角。以此为依据进行有关的计算, 即可求得为平衡转子所需要的平衡校正质量的大小及相位。这些工作均由测试系统完成, 它采用位移传感器测量振动信号, 经过信号调理器进行滤波、放大等处理, 连接到数据采集卡进行A/D转换, 然后进入到计算机, 应用LabVIEW开发平台进行信号的分析处理求取不平衡量的大小和相位。采用电涡流位移传感器测量转速, 利用鉴相信号确定不平衡的相位。
测试系统如图6所示。它包括被测信号、数据采集系统以及装有LabVIEW软件开发平台的计算机组成。基于虚拟仪器的LabVIEW软件是一个高效的图形化程序设计平台, 为测试系统的设计提供了一个简单直观的开发环境。
根据转子的振动频率200H z及许用偏心距, 所选的传感器的频率响应范围应大于4~10倍的振动频率, 量程应大于许用偏心距。据此, 选用型号为CWY-DO-502电涡流式位移传感器。
本测试系统选用N I公司生产的信号调理模块—SCC, 它是一种紧凑、便携、低价位的信号调理系统, 由一系列单通道或多通道模块组成。通过SC-2345屏蔽盒与数据采集卡相连, 主要用于E系列数据采集卡。信号调理器作前端信号调理系统时, 它向数据采集卡传递数据有两种基本的操作模式:多路复用模式和并行模式。在默认情况下, 运行在并行模式下的模块将0通道信号以差分方式送到数据采集卡模拟输入0通道, 1通道信号送到数据采集卡模拟输入1通道, 依次类推。
根据振动信号的频率、I/O信号的类型以及电压幅值的范围, 选用NI公司的PCI-6110EDAQ卡。该数据采集卡的性能:同步采集, 每一个通道5KHz的采样率;多达4路DI;模拟输入, 12位精度, ±0.2到±42V输入范围;最高5KHz的磁盘写入速度;两路16位模拟输出, 8条数字I/O线, 两路24位计数/定时器。
三、计算机LabVIEW开发平台
采用图形化编程语言LabVIEW, 对实验台的不平衡振动信号进行分析处理。系统软件总体包括数据采集、波形存储和读取、振动信号幅值及相位计算、显示等几大模块。其功能结构框图如下图7所示。这里仅介绍几个重要模块。
多通道的数据采集程序, 是本测试系统必须具备的。程序框图如下图8所示。
数据处理主要包括:频谱分析、时域分析求不平衡振动信号幅值与相位。回转机械的故障很多, 并不是所有的振动都是由不平衡引起的, 所以在实施动平衡分析之前, 需要判别引起振动的原因。因此在本系统中, 频谱分析是不可少的辅助分析功能模块。做好动平衡, 其前提是必须精确地测出不平衡量的大小和位置, 这要求在振动信号中精确地提取由不平衡引起的振动分量的幅度值和其与基准信号之间的相位差。所以说, 从合成波形中检测出基频信号, 并准确地测定其幅值和相位, 是实施动平衡最基本和最重要的内容。求取相位差和幅值的程序框图如下图9所示。
该系统的数据处理前面板如图10所示, 利用它采集的波形图如图11所示。
四、结束语
采用LabVIEW软件开发平台进行测试系统的设计, 可方便实现动平衡测试。系统除了能完成柔性转子的三阶临界转速以下的动平衡外还具有测转速的功能。对信号的时域和频域显示可帮助操作者对转子振动作出正确的判断, 方便动平衡。系统软件采用模块化结构, 各模块可单独运行。用子程序嵌套实现软件功能, 各子程序功能明确, 易于实现程序的扩展、维护和更新。
利用该系统, 学生可以根据自己的兴趣与能力, 有针对性的进行实验, 充分发挥学生的自主性与能动性, 同时它也是一个集传感器、信号处理、计算机控制等几部分为一体的综合系统, 使学生在实验的过程中, 更好的了解测试系统的组成与信号的处理过程, 对教学定会起到很好的作用。因此本试验系统为专门从事振动测试、振动研究及大专院校有关实验室提供有效而方便的实验手段, 是一套适合于教学、科研和培训的转子试验系统。
摘要：介绍了基于LabVIEW的转子实验系统的机械系统及测试系统设计过程。该系统利用LabVIEW图形化语言编程, 将振动传感器采集的信号进行处理、分析、存储、显示。本系统适合机械专业师生开展动态数据的采集、保存及数据处理算法等方面的实验和研究, 适合开展柔性转子动平衡实验。
关键词：柔性转子,动平衡,LabVIEW,数据采集
参考文献
[1]王汉英等.转子平衡技术与平衡机[M].北京:机械工业出版社, 1988
[2]钟一谔等.转子动力学[M].北京:清华大学出版社, 1987
[3]孙宝元, 杨宝清.传感器及其应用手册[M].北京:机械工业出版社, 2004
[4]雷振山, 赵晨光等.LabVIEW8.2基础教程[M].北京:中国铁道出版社, 2008
labview实验方案设计 篇3
摘 要：随着电子技术的迅猛发展以及相应的课程教学内容的不断更新，传统教学中的实验仪器日益暴露出一些缺点和不足，如果运用LabVIEW 虚拟仪器图形化编程平台和 Multisim 电路仿真软件，则可以在电子计算机上开发并建立虚拟仪器。本次设计将重点对线性模拟电子线路的直流分析、交流分析、瞬态分析等的实现作相关研究，最终实现《模拟电子电路》实验课的教学目标。
关键词：LabVIEW；虚拟仪器；模拟电子电路；Multisim；虚拟实验室
中图分类号：TP391.9 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2014）02-0066-04
一、引言
在中国这个正在迅速发展的社会中，由于经济水平的不断提高和科学技术的全面发展，进入高校的高素质高质量人才日益增加。全国的高校人数随着高等教育的普及正飞速上涨。随着近些年来互联网的高速发展和国家教学技术的更新，以及高等教育的改革，在高校理论教学的创新和加强的同时，实验教学也受到相当关注。实验教学尤其是在高等工科教育中起着关键的实践教学意义，只有通过理论和实践的结合，才能够培养学生的实际动手能力，深入了解理论原理，这样就更好地掌握课程基础和应用。[1]这对于提高学生实践操作能力至关重要。
目前，各类高校都存在着先进理论知识和实验方案与落后的实验器材和传统实验仪器不匹配的矛盾。而学生的大基数和仪器的紧缺也使得实验教学出现了相当大的缺陷。这使得中国实验教育落后于发达国家，严重制约着实验教学的发展和学生实践能力的提升。
近年来，在国家的大力支持下，高校为满足培养高素质人才的需求，实验教学也在不断加强，最主要的就是引进新型远程教育媒体、设计原理和新型程序设计软件来加强实验的可操作性和利用性。“虚拟实验室（virtual lab）”的概念就是由美国弗吉尼亚大学的教授威廉·沃尔夫于1989年率先提出的，它与一般的真实实验室类似，都提供了相关设备和器材供学生自己动手配置、连接、调节和使用。同时，教师也可以利用虚拟器材库中的器材自由的搭建任意可操作的实验或实验案例，使得学生和教师只要存在电子计算机和相关软件就可以进行相应的实验教学，这是虚拟实验室有别于一般实验教学课件的重要属性。随着教学仪器的发展和高校新时期实验教学所面临的新要求，将虚拟仪器引入实验教学将成为高等学校未来教学科研的重要方法和手段。本设计就着力于制作一种可以替代传统实验室的基于电子软件的虚拟实验平台，通过构建虚拟实验平台使得学生能够经过简单的学习可以接近真实的还原传统实验操作和学习。
二、实验平台的设计思路
在模拟电子电路实验平台设计过程中，由于其中的一些电路设计存在相关计算性的问题，所以本平台采用两种仿真软件同时进行设计和运用。[2]
首先是LabVIEW的运用，由于LabVIEW的图形化设计能够很清晰地提供简单的界面和实验平台，使得LabVIEW可以在这里作为学生交互式界面的主体，学生可以在LabVIEW的前面板上设计并且组装模拟电子电路实验所需要的自定义控件并且进行仿真。
其次，通过Multisim可以方便地对模拟电路进行全方面的仿真，[3]其中的主要元件和电路都由软件自带，而且仿真真实性非常高，操作简单易懂，本实验平台主要用Multisim进行对电路的主体设计和计算，并且作为主体设计的比对，更好的对实验结果和设计结果进行分析。通过两种软件的结合，得出正确的实验结果。
三、实验平台的开发环境
美国NI 公司的LabVIEW 是世界工程界著名的虚拟仪器开发环境，设计中所采用的LabVIEW2012是一种基于图形编程语言的功能强大的开发平台，它类似于C语言和VB等编程语言开发，但是LabVIEW和其他的计算机编程语言的明显区别是：其他汇编语言基本上是采用文本类型的的语言生成代码，而LabVIEW使用的则是图形化的G语言程序编程，由此产生的程序类型和代码是以耳熟能详的框图形式呈现的。LabVIEW是利用其数据流向来辨别程序的执行方向，这个主要体现在程序框图中的不同节点间的数据流向。
LabVIEW自身设计会提供多种与传统仪器（如示波器、万用表等）相似的控件模型供用户来方便的使用创建主要界面。在软件中用户界面统称为前面板。通过其中的图标和连线可以对前面板上的主体对象进行操作和控制。采用LabVIEW 设计开发出的虚拟仪器，具有强大的数据运算和处理功能，而且仪器界面也可以做得非常逼真和美观。虚拟仪器能够进行实时的分析处理，并生动、直观地显示出数据、波形、图像和分析处理的结果，如学生对结果不满意，可以修改电路或调整电路参数，很快就能得到新的结果，使用非常方便。
Multisim软件也是由美国NI公司上世纪末研发并且出世的以Windows为蓝本的仿真工具，其主要功能是用于板间模电、数电电路板的设计和开发，主要包括了电路原理图图形键入、电路硬件描述语言输入等功能，具有丰富的仿真分析能力。Multisim以界面的形象直观、操作方便、分析功能强大、仿真优秀等优点，20世纪末在我国就已经发挥着重要的作用并且得到推崇，并作为电子信息以及工科类课程教学和实验教育的重要仿真软件之一。而在21世纪初，随着Multisim从2001发展到如今，经过不断的升级和发展，如今的Multisim已经能胜任各种主要的电路分析，如模拟电路、数字电路、高频电路、电力电子以及自动控制等主要电子电路的虚拟仿真，而且能够提供多种分析方法和报告生成方法。目前在各高校教学和实验中都普遍使用Multisim，该平台能够使得虚拟仪器技术的灵活性发展和连接到全部的电子仿真软件设计平台上，通过Multisim和虚拟仪器技术的完美结合，现今的软件仿真设计可以更加流畅的由简单的原理图设计、绘图、仿真检测，到完成报告并且制作PCB板，硬件、软件测试一体化的全程设计，大大减短了设计人员的设计时间，使得虚拟仪器发展踏出了重要的一步。endprint
四、实验平台的设计与实现
1.Multisim中的设计说明
以BJT共射级放大电路为例来介绍建立以及仿真电路原理图的基本操作。典型的BJT共射极放大电路的原理图如图1所示。
电路中用到的元件都为常用元件，其中用到的有电阻、电容、AC交流电源、接地端、Vcc电源输入端、二极管以及双踪示波器仪表。
通过建立新电路图，元件操作与调整，元件参数的设置，元件的连接和电路仿真这5步可以确定，对电路进行仿真可检验电路的工作特性，如图2所示为该电路的输入输出双踪跟踪结果仿真图。
2.LabVIEW中的设计说明
LabVIEW提供了专门的控件编辑器窗口来用以对LabVIEW的标准控件进行外观编辑。用户可以在控件编辑器中对控件各部分的大小、颜色、相对位置任意调整甚至添加文本或者导入图片等等。创建自定义控件的一般步骤是：
（1）打开控件编辑器并放入所需的标准控件；
（2）按照所需对控件外观进行编辑和定制，包括控件整体以及各个部分的颜色、大小、相对位置等等；
（3）选择主菜单中的“文件--应用改动”。应用刚才所做的改动，如果是从前面板控件上打开的控件编辑器，那么新外观会立即应用到原控件上，最后关闭控件编辑器；
（4）如果需要以后重用这个控件，则可以选择保存自定义控件文件，之后可以在控件选板中选择“选择控件”，并选择该文件可添加这个自定义空间。如图3所示为制作电阻控件的步骤图。
3.LabVIEW计算框图设计
计算框图是本次设计最重要的部分，通过对模拟电子电路实验中实验内容的理解和运用，需要利用其中的公式和求解方式在LabVIEW中体现。当然对于LabVIEW来说，对于这些较复杂的数学和逻辑过程，使用图形化的符号描述往往会显得有点繁琐，增加了代码阅读的困难程度，为了解决这个问题，LabVIEW中设计了基于文本的编程节点，统称为脚本和公式节点。
公式节点是一种结构，用于使用类似于C语言的文本代码进行编程，对于复杂的逻辑和数学运算过程的表达尤为有用。这里就以公式节点模式来完成本次设计的计算框图设计。
首先必须创建一个新的VI作为子VI，在前面板中添加设计所需要的波形图，除此之外，计算框图还需要本次设计需要显示的数据类型，如BJT共射极放大电路中需要的Av（放大系数）值和输入电阻和输出电阻，以及可以自定义所需要的数据类型，本次就为上述3个数据类型添加3个数值显示控件，并且命名为上述3个控件名称。布局设计好后前面板如图4所示。
图5所示为程序计算框图，所有计算都在一个while循环中进行，在正确进行计算的部分，即条件结构为“真”时，将输入数据和相应在公式节点上的数据输入相连，输出亦是如此。还有一步则是通过波形图表和乘法计算相连的输出Av值连接仿真信号，这样就能在波形图表中显示出输入波形Ui和输出波形Uo。
通过以上所述的自制控件组装成电路后，改变其中各个元件的数值进行程序计算。在BJT共射极放大电路中，主要是通过调节公式节点中的计算来进行的。BJT设置为β=80的情况下，通过调节Re、Rb1、R1、Rc、Rb2的值实现Av、Ri、Ro的计算。右边的波形图表则可以显示输入、输出波形的形状。如图6所示为设计完成后的前面板运行状态。
本实验平台的登录对话框和实验选择操作界面如图7和图8所示。
在设计并且正常运行整个模拟电子电路设计之后，需要把所有设计好的子VI进行封装和嵌入，从而把整个设计制作成一个统一的程序。在本次设计中，主要通过.llb格式，也就是将所有需要的Multisim应用程序和在LabVIEW的VI都存放在一个项目下，如图9所示。
五、结束语
本设计主要运用LabVIEW 虚拟仪器图形化编程软件和 Multisim 电路仿真软件在计算机上开发了一个虚拟模拟电子实验平台。在该虚拟实验平台中，学生为主要的虚拟实验室的终端用户，每个学生可以通过自己的学号和密码出入虚拟实验平台，进入平台后，学生可以通过平台中已经存在的参考电路，或者通过已经制作好的自定义控件来搭建所要进行实验的电路，之后对电路进行连接和参数设置，能够自主的对VI进行运行和仿真，在平台上可以清晰简洁的展示电路的仿真结果。该虚拟实验平台的使用是对传统实验教学模式的改革，它大大简化了实验的操作过程，节省了实验中各种仪器的使用费用，实现了实验数据的电子化，打破了传统实验室在地域空间和时间上的约束，提高了实验教学的质量。它不但为实验类课程的教学改革提供了条件和技术支持，还可以随时为学生提供更多、更新、更好的仪器。
参考文献：
[1]杨磊.虚拟实验及其教学管理平台的设计与研究[D].西安：陕西师范大学，2006.
[2]张杰，彭祖建，李娟，盛士宽.Multism中虚拟仪器的使用方法[J].大学物理实验，2004（3）.
[3]刘君，杨晓苹，吕联荣等.Multisim 11在模拟电子技术实验中的应用[J].实验室研究与探索，2013（2）：103-106.
（编辑：鲁利瑞）endprint
四、实验平台的设计与实现
1.Multisim中的设计说明
以BJT共射级放大电路为例来介绍建立以及仿真电路原理图的基本操作。典型的BJT共射极放大电路的原理图如图1所示。
电路中用到的元件都为常用元件，其中用到的有电阻、电容、AC交流电源、接地端、Vcc电源输入端、二极管以及双踪示波器仪表。
通过建立新电路图，元件操作与调整，元件参数的设置，元件的连接和电路仿真这5步可以确定，对电路进行仿真可检验电路的工作特性，如图2所示为该电路的输入输出双踪跟踪结果仿真图。
2.LabVIEW中的设计说明
LabVIEW提供了专门的控件编辑器窗口来用以对LabVIEW的标准控件进行外观编辑。用户可以在控件编辑器中对控件各部分的大小、颜色、相对位置任意调整甚至添加文本或者导入图片等等。创建自定义控件的一般步骤是：
（1）打开控件编辑器并放入所需的标准控件；
（2）按照所需对控件外观进行编辑和定制，包括控件整体以及各个部分的颜色、大小、相对位置等等；
（3）选择主菜单中的“文件--应用改动”。应用刚才所做的改动，如果是从前面板控件上打开的控件编辑器，那么新外观会立即应用到原控件上，最后关闭控件编辑器；
（4）如果需要以后重用这个控件，则可以选择保存自定义控件文件，之后可以在控件选板中选择“选择控件”，并选择该文件可添加这个自定义空间。如图3所示为制作电阻控件的步骤图。
3.LabVIEW计算框图设计
计算框图是本次设计最重要的部分，通过对模拟电子电路实验中实验内容的理解和运用，需要利用其中的公式和求解方式在LabVIEW中体现。当然对于LabVIEW来说，对于这些较复杂的数学和逻辑过程，使用图形化的符号描述往往会显得有点繁琐，增加了代码阅读的困难程度，为了解决这个问题，LabVIEW中设计了基于文本的编程节点，统称为脚本和公式节点。
公式节点是一种结构，用于使用类似于C语言的文本代码进行编程，对于复杂的逻辑和数学运算过程的表达尤为有用。这里就以公式节点模式来完成本次设计的计算框图设计。
首先必须创建一个新的VI作为子VI，在前面板中添加设计所需要的波形图，除此之外，计算框图还需要本次设计需要显示的数据类型，如BJT共射极放大电路中需要的Av（放大系数）值和输入电阻和输出电阻，以及可以自定义所需要的数据类型，本次就为上述3个数据类型添加3个数值显示控件，并且命名为上述3个控件名称。布局设计好后前面板如图4所示。
图5所示为程序计算框图，所有计算都在一个while循环中进行，在正确进行计算的部分，即条件结构为“真”时，将输入数据和相应在公式节点上的数据输入相连，输出亦是如此。还有一步则是通过波形图表和乘法计算相连的输出Av值连接仿真信号，这样就能在波形图表中显示出输入波形Ui和输出波形Uo。
通过以上所述的自制控件组装成电路后，改变其中各个元件的数值进行程序计算。在BJT共射极放大电路中，主要是通过调节公式节点中的计算来进行的。BJT设置为β=80的情况下，通过调节Re、Rb1、R1、Rc、Rb2的值实现Av、Ri、Ro的计算。右边的波形图表则可以显示输入、输出波形的形状。如图6所示为设计完成后的前面板运行状态。
本实验平台的登录对话框和实验选择操作界面如图7和图8所示。
在设计并且正常运行整个模拟电子电路设计之后，需要把所有设计好的子VI进行封装和嵌入，从而把整个设计制作成一个统一的程序。在本次设计中，主要通过.llb格式，也就是将所有需要的Multisim应用程序和在LabVIEW的VI都存放在一个项目下，如图9所示。
五、结束语
本设计主要运用LabVIEW 虚拟仪器图形化编程软件和 Multisim 电路仿真软件在计算机上开发了一个虚拟模拟电子实验平台。在该虚拟实验平台中，学生为主要的虚拟实验室的终端用户，每个学生可以通过自己的学号和密码出入虚拟实验平台，进入平台后，学生可以通过平台中已经存在的参考电路，或者通过已经制作好的自定义控件来搭建所要进行实验的电路，之后对电路进行连接和参数设置，能够自主的对VI进行运行和仿真，在平台上可以清晰简洁的展示电路的仿真结果。该虚拟实验平台的使用是对传统实验教学模式的改革，它大大简化了实验的操作过程，节省了实验中各种仪器的使用费用，实现了实验数据的电子化，打破了传统实验室在地域空间和时间上的约束，提高了实验教学的质量。它不但为实验类课程的教学改革提供了条件和技术支持，还可以随时为学生提供更多、更新、更好的仪器。
参考文献：
[1]杨磊.虚拟实验及其教学管理平台的设计与研究[D].西安：陕西师范大学，2006.
[2]张杰，彭祖建，李娟，盛士宽.Multism中虚拟仪器的使用方法[J].大学物理实验，2004（3）.
[3]刘君，杨晓苹，吕联荣等.Multisim 11在模拟电子技术实验中的应用[J].实验室研究与探索，2013（2）：103-106.
（编辑：鲁利瑞）endprint
四、实验平台的设计与实现
1.Multisim中的设计说明
以BJT共射级放大电路为例来介绍建立以及仿真电路原理图的基本操作。典型的BJT共射极放大电路的原理图如图1所示。
电路中用到的元件都为常用元件，其中用到的有电阻、电容、AC交流电源、接地端、Vcc电源输入端、二极管以及双踪示波器仪表。
通过建立新电路图，元件操作与调整，元件参数的设置，元件的连接和电路仿真这5步可以确定，对电路进行仿真可检验电路的工作特性，如图2所示为该电路的输入输出双踪跟踪结果仿真图。
2.LabVIEW中的设计说明
LabVIEW提供了专门的控件编辑器窗口来用以对LabVIEW的标准控件进行外观编辑。用户可以在控件编辑器中对控件各部分的大小、颜色、相对位置任意调整甚至添加文本或者导入图片等等。创建自定义控件的一般步骤是：
（1）打开控件编辑器并放入所需的标准控件；
（2）按照所需对控件外观进行编辑和定制，包括控件整体以及各个部分的颜色、大小、相对位置等等；
（3）选择主菜单中的“文件--应用改动”。应用刚才所做的改动，如果是从前面板控件上打开的控件编辑器，那么新外观会立即应用到原控件上，最后关闭控件编辑器；
（4）如果需要以后重用这个控件，则可以选择保存自定义控件文件，之后可以在控件选板中选择“选择控件”，并选择该文件可添加这个自定义空间。如图3所示为制作电阻控件的步骤图。
3.LabVIEW计算框图设计
计算框图是本次设计最重要的部分，通过对模拟电子电路实验中实验内容的理解和运用，需要利用其中的公式和求解方式在LabVIEW中体现。当然对于LabVIEW来说，对于这些较复杂的数学和逻辑过程，使用图形化的符号描述往往会显得有点繁琐，增加了代码阅读的困难程度，为了解决这个问题，LabVIEW中设计了基于文本的编程节点，统称为脚本和公式节点。
公式节点是一种结构，用于使用类似于C语言的文本代码进行编程，对于复杂的逻辑和数学运算过程的表达尤为有用。这里就以公式节点模式来完成本次设计的计算框图设计。
首先必须创建一个新的VI作为子VI，在前面板中添加设计所需要的波形图，除此之外，计算框图还需要本次设计需要显示的数据类型，如BJT共射极放大电路中需要的Av（放大系数）值和输入电阻和输出电阻，以及可以自定义所需要的数据类型，本次就为上述3个数据类型添加3个数值显示控件，并且命名为上述3个控件名称。布局设计好后前面板如图4所示。
图5所示为程序计算框图，所有计算都在一个while循环中进行，在正确进行计算的部分，即条件结构为“真”时，将输入数据和相应在公式节点上的数据输入相连，输出亦是如此。还有一步则是通过波形图表和乘法计算相连的输出Av值连接仿真信号，这样就能在波形图表中显示出输入波形Ui和输出波形Uo。
通过以上所述的自制控件组装成电路后，改变其中各个元件的数值进行程序计算。在BJT共射极放大电路中，主要是通过调节公式节点中的计算来进行的。BJT设置为β=80的情况下，通过调节Re、Rb1、R1、Rc、Rb2的值实现Av、Ri、Ro的计算。右边的波形图表则可以显示输入、输出波形的形状。如图6所示为设计完成后的前面板运行状态。
本实验平台的登录对话框和实验选择操作界面如图7和图8所示。
在设计并且正常运行整个模拟电子电路设计之后，需要把所有设计好的子VI进行封装和嵌入，从而把整个设计制作成一个统一的程序。在本次设计中，主要通过.llb格式，也就是将所有需要的Multisim应用程序和在LabVIEW的VI都存放在一个项目下，如图9所示。
五、结束语
本设计主要运用LabVIEW 虚拟仪器图形化编程软件和 Multisim 电路仿真软件在计算机上开发了一个虚拟模拟电子实验平台。在该虚拟实验平台中，学生为主要的虚拟实验室的终端用户，每个学生可以通过自己的学号和密码出入虚拟实验平台，进入平台后，学生可以通过平台中已经存在的参考电路，或者通过已经制作好的自定义控件来搭建所要进行实验的电路，之后对电路进行连接和参数设置，能够自主的对VI进行运行和仿真，在平台上可以清晰简洁的展示电路的仿真结果。该虚拟实验平台的使用是对传统实验教学模式的改革，它大大简化了实验的操作过程，节省了实验中各种仪器的使用费用，实现了实验数据的电子化，打破了传统实验室在地域空间和时间上的约束，提高了实验教学的质量。它不但为实验类课程的教学改革提供了条件和技术支持，还可以随时为学生提供更多、更新、更好的仪器。
参考文献：
[1]杨磊.虚拟实验及其教学管理平台的设计与研究[D].西安：陕西师范大学，2006.
[2]张杰，彭祖建，李娟，盛士宽.Multism中虚拟仪器的使用方法[J].大学物理实验，2004（3）.
[3]刘君，杨晓苹，吕联荣等.Multisim 11在模拟电子技术实验中的应用[J].实验室研究与探索，2013（2）：103-106.
labview实验方案设计 篇4
目录
1.程序设计背景„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
1.1.labview定时器的介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
2.程序介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
a、主要用途和功能„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
b、前面板图和主要部件的功能„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
c、程序框图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
3.程序改进„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
4.程序界面及层次关系„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
5.存在的一些问题„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
6.程序来源说明„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 10
1.程序设计背景
定时器在家用电器中经常用于延时自动关机、定时。延时自动关机用于：收音机、电视机、录音机、催眠器、门灯、路灯、汽车头灯、转弯灯以及其他电器的延时断电及延时自停电源等。定时可用于：照相机曝光、定时闪光、定时放大、定时调速、定时烘箱、冰箱门开定时报警、水位定时报警、延时催眠器、延时电铃、延时电子锁、触摸定时开关等。例如空调中的定时器，在工作一段时间后便能自动切断电源停止工作。夏季夜间使用，入睡前先设好预定时间，等睡熟后到了预定时间，空调自动关机。方便节能。定时器除了应用于家电之外 还广泛应用于工农业生产和服务设施，军事等。发展前景
传统的定时器大多数是发条驱动式、电机传动式或电钟式等机械定时器，部分电子器械中也有试用时间继电器的。相对于传统的定时器，电子定时器的体积小，重量轻。造价低。精度高、寿命长，而且安全可靠，调整方便，适于频繁的使用。同时随着现代电子技术的不断发展，定时器也在不断更新，朝着更多用途，更高精度，更小体积发展着。
Labview的定时器：
1．为什么要使用定时： 一般来说在循环中，我们都会添加一个定时器。他们的作用主要有2 个：
1.控制代码执行的速率：简单的来说，如果在循环中添加了定时，就可以控制循环以一定间隔重复执行；或者在串口通信中，在发送指令后等待指定的时间再读返回值。
2.降低CPU 占用率：如果没有设置定时，CPU 的大部分资源会一直被该线程占用，而无法执行其他线程。2．定时VI 用法：
在LabVIEW 中的常用定时有等待（ms）倍毫秒
1． 等待（ms）
该VI 的输入端为整型，单位是ms。指定代码执行的时间间隔。举例来说，连入VI 的输入为10ms，如果循环中代码的运行时间是3ms，那么每次循环的时间是10ms；如果循环中代码的运行时间是14 毫秒（大于10ms），那么每次的循环的时间是14ms。
（Windows 下软件定时的精度在1 个ms 左右，所以实际的情况会有1ms 左右的误差）
2． 等待到下一个整数倍毫秒
该VI 输入为整型，单位是ms。该VI 将定时和系统的时钟对应起来，使用该定时VI 后，代码将在系统时钟为定时时间的整数倍执行。使用该定时VI 的第一次运行时间间隔是不确定的。比如设定定时为1000ms，对于第一次运行，无论当前时间是50ms 还是850ms,都将在下一次1000ms 的整数倍时间第二次运行该代码，那么实际的间隔分别是950ms 和150ms。
3．定时的精度： 对于上面提到的定时VI，输入的单位都是ms，但是实际运行的最小间隔在2ms 以上。这是因为Windows 操作系统中，对线程的操作最小的间隔是2ms。
4．使用定时的注意事项：
在使用等待到下一个整数倍毫秒时需要注意，当该VI 处于等待状态时，整个线程都将处于等待状态。在对时间要求较高的实时系统中，往往不可以简单的将该定时VI 和代码并行的放置。
，和等待到下一个整数程序介绍
a、主要用途和功能 在测量过程中，有时需要测量、记录数据在2小时内的分布情况（稳定性、波动性）；有时需要每10分钟测量一次数据并保存结果。这就需要有一个定时器或倒计时器来控制测量的过程，利用“已用时间”快速vi做了一个既有“定时”功能又有“倒计时”功能的vi，基本上满足应用程序的设计要求。
该vi的定时精度不是很高，大概在正、负1s左右，基本上可以满足工程上的使用要求。
b、前面板图和主要部件的功能
定时时间选择——这是一个枚举控件，用来选择定时或倒计时的时间间隔。设计时定义了一些常用时间的数据列表。
定时器（倒计时器）——这是一个开关控件，用来选择是定时功能还是倒计时功能。开始计时后将被灰化（运行时不可再操作）。
停止（开始）——这是一个开关控件，用来控制是否开始计时。开始计时后将被灰化（运行时不可再操作）。
定时持续时间——这是一个字符显示控件，用来实时显示定时或倒计时的时间间隔数值。
强行停止计时——这是一个开关控件，用来强行停止计时过程（退出计时）。
c、程序框图
整个程序框图
程序在执行时，首先通过选择按钮，选择是定时器模式还是倒计时模式，然后经过每局按钮确定定时时间，再按下开始，若在定时器模式下，则定时显示时间从0递增到枚举选择的时间，此过程中按钮变灰，不可用，到点时，由开始转为停止，所有键可用。倒计时器模式与此过程大致相同，唯一不同便是计数从预设值递减为0。程序在执行过程中可用确定强制退出键退出。
计时的功能由“已用时间”实现，枚举的数值为其上限，在定时器模式，已用时间直接输出到格式化日期，再到时间显示控件。在倒计数器模式，已用时间输出数据先与枚举数做减法运算，在输入到格式化日期。
中断循环由已用时间的结束输出、强行停止键、过程错误输出三者通过逻辑与接到中止键。
程序改进
上述程序过于简单，现做改进如下：
1.将枚举控件用一个数值输入控件代替，这样就可以自行确定定时或倒计时的时间，从而扩大了程序适用的范围。(注意输入的数值以分钟记)
2.为了更好的达到倒计时预警的效果，现加入LED灯进行倒计时小于10时的显示，从而更加直观，鲜明，同时为了不影响程序的观看效果，LED灯只在倒计时的最后10秒出现，其余情况皆为不可见。3.在程序设计中使用属性节点，比如本例中：利用属性节点将程序运行过程中的操作限定在唯一性上，可以降低操作者的误操作可能性。本程序运行时，要么等待定时结束，要么由操作者强行停止计时。
4.新增一个图片下拉表，它的可视性与LED灯的情况相同。
5当定时时间到时，发出声音报警。整体程序图
程序界面
存在的一些问题
本程序的定时显示精确性不高，例如LED灯的数字无法做到同步显示等等。程序来源说明
Labview总结 篇5
●什么是LabVIEW？LabVIEW的主要优势是什么？LabVIEW被应用在了哪些领域？ LabVIEW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。LabVIEW程序被称为VI，即虚拟仪器。LabVIEW的核心概念就是“软件即是仪器”，即虚拟仪器的概念。2 LabVIEW还包含了大量的工具与函数用于数据采集、分析、显示与存储等。
LabVIEW在测试、测量和自动化等领域具有最大的优势，因为LabVIEW提供了大量的工具与函数用于数据采集、分析、显示和存储。用户可以在数分钟内完成一套完整的从仪器连接、数据采集到分析、显示和存储的自动化测试测量系统。3 它被广泛地应用于汽车、通信、航空、半导体、电子设计生产、过程控制和生物医学等各个领域。
●请说出Chart、Waveform Graph、XY Graph之间的主要区别。Chart可以将新测得的数据添加到曲线的尾端，从而反映实时数据的变化趋势，它主要用来显示实时曲线。对于标量数据，Chart图表直接将数据添加在曲线的尾端。对于一维数组数据，它会一次性把一维数组的数据添加在曲线末端，即曲线每次向前推进的点数为数组数据的点数。若要显示多条标量曲线，只需要用簇的Bundle函数将它们绑定在一起作为输入即可。对于二维数组，缺省情况下是每一列的数据当作一条一维数组曲线。Graph和Chart的区别在于Graph是一次性将现有数据绘图，在绘图之前先自动清空图表，而不会将新数据添加到曲线的尾端。3 Waveform Graph可以有多种数据输入类型：一维数组，二维数组，簇，簇数组，波形数据。当我们需要画的曲线是由(x, y)坐标决定的时候，我们就需要采用XY Graph。其实Waveform Graph在一定意义上也是XY Graph，但是它的X轴必须是等间距的，而且不可控制。●文本文件和二进制文件的主要区别是什么？
1文本文件将字符串以ASCII编码格式存储在文件中，譬如txt文件和Excel文件。这种文件类型最常见，可以在各种操作系统下由多种应用程序打开，譬如记事本，Word，Excel等第三方软件，因此这种文件类型的通用性最强。但是相对于其它类型文件，它消耗的硬盘空间相对较大，读写速度也较慢，也不能随意的在指定位置写入或读出数据。如果需要将数据存储为文本文件必须先将数据转换为字符串才能存储。
2二进制文件这是最有效率的一种文件存储格式，它占用的硬盘空间最少而且读写速度最快。它将二进制数据，譬如32位整数以确定的空间存储4个字节来存储，因此不会损失精度，而且可以随意的在文件指定位置读写数据。二进制文件的数据输入可以是任何数据类型，譬如数组和簇等复杂数据，但是在读出时必须给定参考。●LabVIEW在数学分析与信号处理方面具有哪些优势？ LabVIEW作为自动化测试、测量领域的专业软件，其内部集成了600多个分析函数，用于信号生成、频率分析、概率、统计、数学运算、曲线拟合、插值、数字信号处理等等各种数据分析应用。此外，LabVIEW还提供了附加工具软件专业应用于某些信号处理应用中，如声音与振动、机器视觉、RF/通信测量、瞬态/短时持续信号分析等等。LabVIEW作为自动化测试、测量领域的专业软件，其内部集成了600多个分析函数，用于信号生成、频率分析、概率、统计、数学运算、曲线拟合、插值、数字信号处理等等各种数据分析应用。此外，LabVIEW还提供了附加工具软件专业应用于某些信号处理应用中，如声音与振动、机器视觉、RF/通信测量、瞬态/短时持续信号分析等等。3 具有强大的数学分析能力，强大的矩阵运算能力 MathScript是LabVIEW 8以后版本推出的面向数学的文本编程语言，它带有交互式的窗口和可编程的接口。通过MathScript，喜欢文本编程的用户可以在LabVIEW中编写并执行MATLAB式的文本代码（.m文件）并能与图形化编程无缝结合。新的MathScript包含了600多个数学分析与信号处理函数，并增加和增强了丰富的图形功能。5 高效、灵活、强大的数字信号处理能力 波形发生函数可以用来模拟产生你需要的各种波形。
●什么是数据采集？数据采集系统的基本组成部分有哪些？每一部分的主要作用是什么？ 1 数据采集（Data AcQuisition，DAQ）是指从传感器和其它待测设备等模拟或数字被测单元中自动采集信息的过程。数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。一个完整的DAQ系统包括传感器或变换器、信号调理设备、数据采集和分析硬件、计算机、驱动程序和应用软件等。3 传感器感应物理信息并生成可测量的电信号。从传感器得到的信号可能会很微弱，或者含有大量噪声，或者是非线性的等等，这种信号在进入采集卡之前必须经过信号调理。通过信号调理后的信号就可以与数据采集设备连接了。通常情况下数据采集设备是一个数据采集卡，与计算机的连接可以采用多种方式。软件使PC与数据采集硬件形成了一个完整的数据采集、分析和显示系统。
●仪器控制和数据采集有何区别？
仪器控制是指通过PC上的软件远程控制总线上的一台或多台仪器。它比单纯的数据采集要复杂的多。它需要将仪器或设备与计算机连接起来协同工作，同时还可以根据需要延伸和拓展仪器的功能。
●比较各种独立总线的最大传输距离与最大传输速率。通用接口总线（GPIB）数据传输速率高达8M字节/秒，连线长度小于20米。2 串行总线（RS-232和RS-485）数据速率低于20k字节/秒，RS-232连线长度最长只能达到15米；RS-485最长距离可以达到1200米。3 通用串行总线（USB）低速模式最大吞吐量可达1.5Mbits/s或200Kbytes/s；全速模式最大吞吐量可达12Mbits/s或1.5Mbytes/s；高速模式数据传输速率高达480Mbits/s。●VISA和IVI的区别是什么？ 虚拟仪器软件架构（VISA）的目的是通过减少系统的建立时间来提高效率。通过VISA用户能与大多数仪器总线连接，而无论底层是何种硬件接口，用户只需要面对统一的编程接口——VISA。虽然VISA实现了程序与硬件接口的不相关性，但是并没有实现仪器的可交换性。IVI驱动程序是更为复杂的仪器驱动程序，它的特点在于为那些需要可互换性、状态缓存或仪器仿真的更为复杂的测试应用提高了性能和灵活性。IVI驱动是NI测试系统中一个完整的组件。它基于VISA并被集成在NI提供的应用程序开发环境中。
●LabVIEW有哪些方式能与第三方硬件连接？
LabVIEW编程技术实训小结 篇6
7月23号到8月10号，我们进入NI实验室进行了为期三个星期的labview编程技术实训。在此期间，在各位学长的指导下，我们学到了很多关于labview的知识。这期间我们学习的内容包括：
一，虚拟仪器的基本概念和特点，虚拟仪器的基本构成及相应的硬件设备，以及LabVIEW简介，运行机制，操作模板，帮助和初步操作等。
二，各种程序结构包括循环结构、分支结构、顺序结构、公式节点和反馈节点。
三，数组、簇结构和波形数据。
四，图形显示，包括Graph控件、Chart控件、XY Graph、Express XY Graph 和其他图形的表达与显示。
五，字符串和文件I/O，包括字符串、件I/O节点简介、文本文件的输入输出、电子表格文件的输入输出、二进制文件的输入和输出、数据记录文件的输入输出、波形文件的输入输出以及利用Express VIs进行文件的输入和输出操作。六，LabVIEW程序设计技巧，包括局部变量和全局变量、属性节点和VI属性设置。
LabVIEW是美国国家仪器公司(National Instruments，以下简称NI公司)研制的一个功能强大的开发平台，于1983年4月问世，主要是为仪器系统的开发者提供一套能够快捷地建立、检测和修改仪器系统的图形软件系统，1986年推出的LabVIEW for Macintosh引发了仪器工业的革命。1990年1月，LabVIEW正式推出，它提供了图形编译功能，使得LabVIEW中的VI(虚拟仪器)可以与编译C语言以一样的速度运行。1992年，LabVIEW的多平台版本问世，使它可以在Windows、Macintosh以及Sun Solaris等平台上运行。1993年，LabVIEW 3.0版本开发完成，同时提供给用户的是一个应用系统生成器(Application Builder)，它使得LabVIEW的VI变成一个可以独立运行的程序。经过十多年的发展，我们今天看到的LabVIEW已经成为一个具有直观界面、便于开发、易于学习且具有多种仪器驱动程序和工具库的大型仪器系统开发平台。
LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一种图形化的编程语言，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，被视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通信的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数，是一个功能强大且灵活的软件，利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。图形化的程序语言又称为“G”语言，它与C、Pascal、Basic等传统编程语言有着诸多相似之处，如相似的数据类型、数据流控制结构、程序调试工具以及层次化、模块化的编程特点等。但二者最大的区别在于，传统编程语言用文本语言编程，而LabVIEW使用图形语言(即各种图标、图形符号、连线等)，以框图的形式编写程序。用LabVIEW编程无需具备太多编程经验，因为LabVIEW使用的都是测试工程师们熟悉的术语和图标，如各种旋钮、开关、波形图等，界面非常直观形象，因此LabVIEW对于缺乏丰富编程经验的测试工程师们来说无疑是个极好的选择。
LabVIEW作为一个面向最终用户的工具，它可以增强构建科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径，使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。
正是因为labview庞大的功能和它的广泛的用途以及考虑到进公司能达到公司对我们的要求，学校才在暑期给我们安排了这项学习内容，以便于我们打好基础。学之前，心里有着一丝害怕和担忧，因为潜意识里认为labview很难很难，就跟C 语言似的，到了学的时候才发现比我想象的有趣，因为都是图形语言，看着也简单点,做的过程中，像是在造房子，挺有趣的。
首先我了解了使用labview开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为VI。VI包括三部门：程序前面板、框图程序和图标/连接器。每一个程序前面板都对应这一段框图程序。框图程序用labview图形编程语言编写，可以把它理解成传统程序的源代码。框图程序由端口、节点、图框和连线构成。其中端口被用来同程序前面的控制和显示传递数据，节点被用来实现函数和功能调用，框图被用来实现结构化程序控制命令，而连线代表程序执行过程中的数据流，定义了框图内的数据流动方向。
Labview还有一个很大的优点，就跟C语言似的，可以具体显示错误的地方。如果一个VI程序存在语法错误，则在面板工具条上的运行按钮将会变成一个折断的箭头，表示程序不能被执行。这时这个按钮被称作错误列表。点击它，则labview弹出错误清单窗口，点击其中任何一个所列出的错误，则出错的对象或端口就会变成高亮。在labview的工具条上有一个画着灯泡的按钮，点亮可以使程序以比较慢的速度运行，没有被执行的代码灰色显示，并显示数据流线上的数据值。这样，我们就可以在根据数据的流动状态跟踪程序的执行。为了查找程序总的逻辑错误，我们也可以使框图程序一个节点一个节点地执行，使用断点工具可以在程序的某一地点终止程序执行，用探针或者单步方式查看数据。
有点复杂的东西在于labview里面有很多很多相似的图标，甚至功能都相似，而且几乎每个图标都可以输出好多东西，这样容易让人弄混。不过这就要提到labview的另一个大优点了，那就是点击帮助里的显示及时帮助，并把鼠标移动到需要帮助的图标上，就可以显示对这个图标的简单介绍，当然，点击详细帮助信息，就可以显示很具体的说明，这样有助于在没人指导的情况下，自己可以简单的进行自学。
当指导老师问及我们学的怎么样的时候，我很兴奋的回答：不是很难，挺有意思的。老师说，这刚学的都是入门，所以比较简单，但是要想真正学好，还是要下很多功夫的。学到后期，就印证了老师说的话，果然不能小看这门语言！
到了后期学长们给我们布置一些小程序让我们自己编，编的过程中，我们都积极思考，这个时候才发现labview比我想象的难多了，确实不能小看，看学长运行给我们看的时候，觉得程序蛮简单的，可到自己编的时候，就遇到好多问题，运行的效果可能跟自己想要的差很多。也或者，即使编出来了，程序框图里的东西太多太混乱，别人轻易看不懂。在以后学习labview的过程中，得小心谨慎，认真对待！
labview实验方案设计 篇7
1 系统设计
1.1 系统组成
本系统是基于Lab VIEW的传动实验台系统, 通过控制电机的转动和加减载, 并实时采集不同情况下的输入、输出的转速和转矩, 界面手动记录不同情况下的数据, 最后将记录的数据生成声称曲线图和报表。由硬件结构和上位机系统组成上位机软件用Lab VIEW编程软件和NI DAQx模块编写, 上位机与下位机通过USB线连接, 从而采集信号和控制传动实验台。硬件结构由传动实验台, NI ELVIS变频电机、电脑等组成。
1.2 硬件结构
硬件结构主要由1个变频器、1个变频电机、2个转速转矩传感器、1台NI ELVIS II、1个磁粉制动器, 1种传动机构, 1台电脑、1个电器控制柜组成。变频电机控制电机的转动, 是传动实验台的动力系统, 磁粉制动器控制制动装置加减载, 以模拟现实中的载荷;转速转矩传感器采集一路转速信号和一路转矩信号, 传动机构可以根据需要更换, 常见的有:斜齿圆柱齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗杆减速器、V型带传动。
1.3 上位机软件设计
上位机软件通过接收NI ELVIS设备采集的转速转矩信号, 通过数据处理得到即时的转速和转矩, 并通过编写的数据记录程序将数据记录下, 通过报表功能可生成检测报表。
1.3.1 运动控制
上位机PC通过USB接口与NI ELVIS仪器连接, 使用DC POWER SUPPY+25电压端输出电压经过sc-400变频器处理后输入给三相电机, 从而达到稳定地改变三相电机的远动状态;DC POWER SUPPY+6电压端输出0-8A的稳定电流, 从而稳定地达到CZ-5控制磁粉制动器的制动效果。
1.3.2 数据采集
数据采集是NI ELVIS设备与转速转矩连接并将采集数据上传到PC端, PC端通过信号处理得到即时转速转矩的过程。两个传感器共产生4路数据信号:2路转速和2路转矩。PC端将接收的信号通过中值滤波器处理得到稳定的数据波形, 通过测量波形的周期映射为频率。通过下面3条公式测出即时转速和转矩:
其中, Mp:正向转速, Mr:反向转速, N:转矩满量程, f0:转速零点输出频率值 (k Hz) , fp:正向满程输出频率值 (k Hz) , fr:反向满程输出频率值 (k Hz) , f:实测转矩输出频率值 (k Hz) 。
其中, N:转速 (r/min) , f:实测转矩输出频率值 (k Hz) , Z:传感器测速盘齿数。
1.3.3 报表生成
传统的实验数据人们利用纸和笔来记录数据, 传统的方式效率不高又容易错误。本系统在数据记录完后可以通过生成报表功能将记录的数据生成word报表, 报表包含实验数据、实验操作员、实验时间、实验报告等信息。
1.3.4 系统界面
在完成数据采集与控制和各部分功能后, 需要将各部分功能结合起来整合成系统, 这里系统合成所用的结构是消息队列结构, 消息队列结构可以有效的将个部分功能运行独立运行, 充分有效的利用系统资源, 防止系统冲突和系统资源使用过大, 影响其他功能的使用。同时, 消息队列结构可以方便后期添加对应的功能。
2 总结
本系统在传动性能测试方面有广泛的应用, 并且有很强的适应性。对于不同的传动机构, 只需更换对应的传动机构模块就可继续使用, 系统无需重大修好, 上位机不需要修改。后期可通过远程操作, 为厂商提供远程升级服务, 以适应新的生产活动, 大大减低了调试时间和难度以及人员的调动。
参考文献
[1]董玉红, 徐莉萍.机械控制工程基础[M].北京:机械工业出版社, 2013, 5.
labview实验方案设计 篇8
关键词：LabVIEW；步进电机；自动采样装置；电子鼻
在进行气体分析时，都需要对气体进行采样。经常使用的采样方法有：离线采样，如气袋采样、静态顶空采样。这些离线采样的方法都需人工操作，因而耗时耗力，重复性差；在线采样，目前已有商用化的在线自动采样装置，但价格都很昂贵。因此，本文设计了一套基于LabVIEW控制步进电机的气体自动采样装置，该装置具有高稳定性、低成本的特点。
电子鼻是20世纪90年代发展起来的一种新型气体气味分析仪器，其由气体采样、气敏元件阵列和模式识别等模块组成。气体采样模块是电子鼻的主要组成部分，其性能好坏直接取决于电子鼻的识别效果。本文将开发的自动采样装置与电子鼻联用，对光催化降解的全过程进行监测。实验结果表明该自动采样装置具有好的稳定性和重复性。
1 工作原理
自动采样装置的总体结构框图如图1所示。主要包括以下三个部分：USB数据采集卡NI—6008的硬件驱动部分；步进电机（MITSUMI）、注射器（5 mL）和三通电磁阀的执行部分；以及基于PC机的LabVIEW程序控制部分。程序控制部分通过硬件驱动部分来控制步进电机和三通电磁阀的状态，步进电机通过齿轮卡来带动与注射器相连的齿条，同时通过步进电机正向和反向的交替运动实现注射器抽打气体动作。步进电机的步进模式包括单步、重步和半步，其控制如表1至表3所示。注射器抽取气体的体积就是采样的体积，它与步进电机运动的运动步数相关。本文选取5 mL的玻璃注射器，步进电机每运动一步抽取气体体积为5/70 mL（抽取5 mL气体，步进电机需运动70步）。采样气体的进气口和排气口均由三通电磁阀控制。
本文将步进电机的运动控制程序设定为一个子VI，该子VI可以直接与三通电磁阀的控制按采样的流程编LabVIEW控制程序。采样时，先在LabVIEW程序中选择采样模式，主要包括：步进电机运动步数、步进模式和步进间隔，然后运行程序。NI采集卡接受程序给定的指令，通过I/O控制步进电机的运行，实现注射器抽打定量气体，同时控制三通电磁阀1和2的开断，实现对采样气体的进口和出口的控制。
2 硬件设计
MITSUMI步进电机是四相步进电机，具有低振动、低噪声的特点。本文采用L298N芯片来驱动该步进电机的运行。控制电路见图2。图中NI—6008的4个I/O口（P01，P02，P03，P04）分别接L298N的输入管脚，L298N的4个输出管脚接步进电机。这样通过在PC机上的LabVIEW软件界面手动地输入指令，便能够改变采集卡的I/O的电平状态，从而控制步进电机的运动模式，运转速度。此外，采集卡的P05，P06这两个I/O分别接两个三通电磁阀，同样地通过改变I/O的电平状态来实现三通电磁阀的气路的切换。具体的控制方式是：当P05，P06输出低电平的时候，三通电磁阀切换至空气进口；当P05，P06输出高电平的时候，三通电磁阀切换至样品气体进口。
3 软件设计
LabVIEW7.1是由美国（NI）公司开发并广泛运用的计算机语言。它是一种图形化编程语言的开发环境，被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件[10]。步进电机的4个控制I/O由数据采集卡控制。将步进电机的运动步数、运动模式、运动方向和步进间隔作为LabVIEW控制程序的控键，通过一系列运算得到DAQ数据采集的控制序列，进而控制步进电机的运动。其具体的LabVIEW程序框图如图3所示。并将其设为子VI，根据需要直接调用即可。将该子VI与三通电磁阀开断控制按一定的顺序编程，得到对某通路抽取一定体积的样本气体，并从某通路排除样本气体。
4 P25降解甲醛的实验
为检测该采样装置的可靠性，将其应用在电子鼻中，并对光催化降解的全过程进行检测。根据图1，该采样装置配合电子鼻进行光催化降解时，需要将电磁阀1的进气口作为抽取样本气体的通道，即与光催化降解腔相通。电磁阀2的排气口1和排气口2作为排除样本气体的通道，其中排气口1与光催化降解腔相接，通过不断采样保证采样装置内为实时降解气氛；排气口2与电子鼻的传感器腔相接，定时检测降解气氛。
本实验采用P25对162ppm的甲醛在紫外光下降解90 min。降解过程中，该自动采样装置循环对降解气氛进行采样，每隔5 min将采样气体打入传感器腔内进行检测（共19次），其余时间将采样的气体打入到光催化降解腔中。在每次采样气体打入传感器腔进行检测的同时，红外光声光谱仪也对降解气氛中甲醛的浓度进行测试。将红外光声光谱仪测得的甲醛浓度对传感器的响应进行标定与验证。
降解过程中，红外光声光谱仪测得的甲醛浓度变化如图4所示。前25 min的降解过程中，甲醛浓度迅速减小，之后的65 min甲醛浓度变化不大。可见，在紫外光下，P25对甲醛具有很好的降解效果。提取传感器阵列中单传感器的响应曲线，将其19次的响应组合在一起，如图5。对比分析图4和图5，传感器响应曲线的变化与实际甲醛浓度的变化一致。前25 min，响应的最大电压V大幅度减小，这与降解过程中甲醛浓度的降低密切相关。在降解40 min后，图4现实甲醛浓度仅出现微小波动，即甲醛浓度无明显变化。若每次采样体积相同，就能保证传感器的响应曲线接近相同。结果显示，在后10次测试中，传感器的响应曲线能较好的重叠在一起。这表明：该采样装置具有好的稳定性和重复性，并能辅助电子鼻对光催化降解的全过程实现自动监测。
5 结束语
本文利用LabVIEW强大的数据采集和数字信号处理能力，对步进电机和电磁阀进行控制，实现了具有气体自动采样功能的采样装置。该自动采样装置不仅成本低，而且在提高了采样准确性的同时，也减少了测试的时间和工作量。
参考文献
[1] 大气自动监测仪[P]. 西安电子科技大学，2003.
[2] 杨乐平，等. LabVIEW程序设计与应用[M]. 北京： 电子工业出版社，2001.