基于labview的虚拟数字电路实验系统的设计(编辑修改稿)

基于labview的虚拟数字电路实验系统的设计(编辑修改稿)内容摘要：

，增加了多板发总线，以使用于相邻模块的高速通讯的局总线。 PXI 的高度可扩展性。 PXI具有 8 个扩展槽，而台式 PCI 系统只有 3~4 个扩展槽，通过使用 PCI— PCI 桥接器，可扩展到 256 个扩展槽，台式 PC 的性能价格比和 PCI 总线面向仪器领域的扩展优势结合起来，将形成未来的虚拟仪器平台。 但无论采用哪种类型的虚拟仪器系统，都是通过应用软件将硬件 设备搭载到计算机平台上，实现计算机全数字化的采集、测试和分析。 而开发虚拟仪器离不开合适的软件工具，目前的虚拟仪器软件开发工具有两类：文本式编程语言，如Visual C++， VisualBasic， LabWindows/CVI 等；图形化的编程语言，如 LabVIEW，HPVEE 等，这些软件开发工具为用户设计虚拟仪器应用软件提供了最大限度的方便与良好的开发环境。 但是虚拟仪器也并非十全十美，在与其他设备连接时容易受到客观环境和条件的限制，另外由于需要进行大量的软件计算，可能造成较大的 时延 ，此种情况下需要用传统的硬 件仪器来代替。 大学本科生毕业设计（论文） 9 第三章 LabVIEW 在数字电路实验中的应用 一、 LabVIEW简介 LabVIEW 是 Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench（实验室虚拟仪器集成环境）的简称，是由美国国家仪器公司（ National Instruments，NI）创立的一个功能强大而灵活的图形开发环境。 NI公司生产基于计算机技术的软硬件产品，其产品帮助从事研究、开发、生产、测量工作，以及在诸如汽车、半导体、电子、化学、电信、制药等行业工作的工程师和科学家 进行测量、过程控制及数据分析和存储。 在试验测量、工业自动化和数据分析领域起着重要作用。 与 C 和 BASIC 一样， LabVIEW 也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。 LabVIEW 的函数库包括数据采集、 文件输入 /输出 、数据分析、 数据显示及数据存储 、 GPIB/VXI/PXI/基于计算机的仪器、 RS232/485协议、模拟 /数字 /计数器Ｉ /Ｏ、信号调理、图像获取和机器视觉、运动控制、 PLC/数据日志等 等。 LabVIEW 也有传统 的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子 VI） 的结果、单步执行等等，便于程序的调试 及观察数据流。 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 ——通常称为 G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。 与传统的编程方式相比 ,使用 LabVIEW设计虚拟仪器 ,可以提高效率 4～ 10 倍。 同时 ,利用其模块化和递归方式 ,用户可以在很短的时间内构建、设计和更改自己的虚拟仪器系统 [4,5]。 前面板是图形用户界面，也就是 VI 的虚拟 仪器面板，这一界面上有用户输入和显示输出两类对象，具体表现有开关、旋钮、图形以及其他控制（ control）和显示对象（ indicator）。 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。 大学本科生毕业设计（论文） 10 LabVIEW 系统由 LabVIEW 应用执行文件和许多相关的文件及子目录组成。 LabVIEW 使用文件和目录来存储创建 VI所必须的信息，部分重要的文件和目录如下： LabVIEW 可执行程序：用于启动 LabVIEW。 目录：该目录包含 VI库，如数据采集、仪器控制和分析 VI。 它必须与 LabVIEW 可执行程序在同一目录下。 不要改变 目录名称，因为 LabVIEW 启动时要查找该目录。 如果改变此名称，就无法使用众多的控件和库函数。 examples 目录：该目录包含许多 VI 示例，这些例子示范了 LabVIEW的功能。 目录：用户创建的 VI 保存于该目录并将出现在 LabVIEW的 Functions palette 上。 目录：如果希望用户仪器驱动程序库出 现在 LabVIEW 的函数选项板上，应将其放置在该目录下。 Learning 目录：该目录包含有使用本书所需的 VI库。 图 LabVIEW 的发展历程 二、 LabVIEW编程简介 LabVIEW 编程一般要经过以下几个步骤。 总体设计：根据用户需求，进行 VI 总体结构设计，确定面板布局与程序流程，并保证所使用的虚拟仪器硬件在 LabVIEW 函数库中有相应的驱动程序。 前面板设计：在 LabVIEW 的前面板编辑窗口内，利用工具模板和控件模大学本科生毕业设计（论文） 11 板进行 VI 前面板的设计。 图 LabVIEW前面板 框图编程：在 LabVIEW 的框图编辑窗口内，利用工具模板和函数模板进行方框图编程。 图 LabVIEW框图 程序调试：单击前面板编辑窗口或方框图编辑窗口工具条中的运行按钮，执行 VI 程序；同时可利用 LabVIEW 工具模板中的断点工具和探针工具调试缩编程序。 大学本科生毕业设计（论文） 12 三、 LabVIEW中的数字电路技术 LabVIEW 具有典型的图形化语言风格，其程序的编制过程就是将不同的图标进行选择、组合并连线的过程。 其不同图标相当于具有不同功能的 “ 子程序 ” ，图标间的连线指定了数据的流向，相当于代码语言的 “ 赋值 ” 语句。 在 LabVIEW的函数选板中，既包含了大量专用的信号处理、信号运算等图标，也包含了各种数值运算、逻辑运算的基本 VI 图标。 图 LabVIEW布尔运算 不难看出，利用这些图标编制的逻辑运算程序（ LabVIEW 后面板），也就是一个规范的数字逻辑电路的逻辑图。 就信号的输入 /输出来说， LabVIEW 亦提供了丰富的输入控件和输出控件，如各种形式的开关、按钮、指示灯、波形显示器等等，这些 “ 器件 ” 可直接用简单的拖动方式拖放到相应位置即可使用 [6]。 图 LabVIEW布尔选项板 大学本科生毕业设计（论文） 13 由于虚拟仪器 LabVIEW 中提供的布尔运算 VI 比较完备，再加上系统本身图形化的语言风格，完全可以做到将 “ 程序 —— 逻辑图 —— 实验过程 —— 输入输出 ”等过程的结合，使过程简单明晰，可以完成数字逻辑电路中几乎所有的实验及演示，如： 半加器 、 全加器 、 比较器、计数器、与非门、 D触发器、 JK 触发器、译码器 等等。 而且还可以运用 LabVIEW 中程序执行过程的 “ 高亮度单步执行 ” 模式充分地观察到信号的动态流程和逻辑电路的运算过程。