基于LabWindows／CVI的虚拟函数信号发生器的设计

1 虚拟仪器和LabWindows/CVI简介

虚拟仪器是1986年美国国家仪器公司(NI)提出的一种新型仪器概念。他是计算机技术介入仪器领域所形成的一种新型的、富有生命力的仪器种类。在虚拟仪器中计算机处于核心地位，计算机软件技术和测试系统更紧密地地结合成一个有机整体，仪器的结构概念和设计观点都发生了根本变化。

虚拟仪器技术的实质是利用最新的计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能。其基本构成包括计算机、虚拟仪器软件、硬件接口模块等。在这里，硬件仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个系统的关键。当基本硬件确定了以后，就可以通过不同的软件实现不同的功能。虚拟仪器应用软件集成了仪器的所有采集、控制、数据分析、结果输出和用户界面等功能，使传统仪器的某些硬件甚至整个仪器都被计算机软件所代替。因此从某种意义上说，计算机即是仪器，软件即是仪器。

虚拟仪器的软件是其最核心、最关键的部分，其主要功能是对硬件执行通信和控制，对信号进行分析和处理，以及对结果进行恰当的表达和输出等。虚拟仪器的软件开发平台目前主要有两类：第一类是基于传统语言的Turbo C，Microsoft公司的Visual Basic与Visual C++，Borland公司的Delphi，Sybase公司的PowerBuilder，这类语言具有适应面广、开发灵活的特点，但开发人员需有较多的编程经验和较强的调试能力;第二类用专业图形化编程软件进行开发。如HP公司的VEE，NI公司的Lab-VIEW和Lab Windows/CVI等。NI公司的LabVIEW软件开发平台是一种专业图形化编程软件，采用图形化编程方式，结构流程清晰，但缺点是对硬件的要求较高，比较依赖NI的专用产品，对信号控制方式不够灵活。而Lab-Windows/CVI以ANSI C为核心，将功能强大，使用灵活的C语言平台与数据采集，分析和表达的测控专业工具有机地接和起来。他的集成化开发平台，交互式编程方法，丰富的控件和库函数大大增强了C语言的功能，为熟悉C语言的开发人员建立检测系统，自动测量环境，数据采集系统，过程监控系统等提供了一个理想的软件开发环境。

2 基于LabWindows/CVI平台开发虚拟函数信号发生器

2.1 硬件组成

仪器硬件主要由计算机及其接口、多功能数据采集卡和滤波及放大电路组成，原理框图如图1所示。多功能数据采集卡采用NI公司生产的1200系列Lab-PC-1200。这是一种性能优良低价位适合PC及兼容机的数据采集卡，他能够完成信号采集(A/D)，数字信号的模拟输出(D/A)及定时/计数功能。他具有8个模拟量输入通道，2个模拟量输出通道，24个数字量I/O接口和3个16位定时/计数器。Lab-PC-1200输出的模拟信号通过滤波器进行滤波平滑、放大后即可使用。其中滤波器的选择视输出信号频率范围而定，放大倍数根据实际需要分不同的档位。

2.2 仪器面板设计

设计的仪器而板如图2所示。该过程主要包括创建控件和修改控件属性两部分。

 

 

 

 

(1) 创建控件

用户界面共有8个控件：1个Panel控件，1个Graph控件，1个Ring控件，1个ButtON控件和4个Numeric控件。创建过程如下：启动CVI，在工程窗口中选择菜单File→New→User InterFace(*.uir)，打开空白用户界而编辑窗口。在其中单击右键，依次选择所需控件并置于面板的合适位置。

(2) 设置控件属性

将鼠标置于各控件图标上并双击左键，在掸出的编辑窗口中设嚣好各控件的属性。主要属性设置包括控件名称(CONSTANT NAME)、回调函数(Callback Function)名、控件标题等。

2.3 软件设计

在完成用户界而设计后，CVI可自动生成许多代码以及缺省消息处理函数，只要在这些函数中添加所需的代码即可完成程序的设计。具体操作如下：在以上完成的界面窗口菜单中选Code→Generate→All Code，点击OK键即进入代码编辑窗口。整个程序部分源代码如下，其中加粗部分代码是需要程序开发者自己添加的。

 

 

 

 

 

 

完成以上代码添加并保存后，在工程窗口中选择：Ed-it→add File To Project→a11 Files(.*)，依次将前述界面文件、代码文件以及自动生成的头文件加入到工程文件中。通过Run dun Project命令即可运行工程文件。

值得一提的是，LabWindow/CVI软件开发平台还有一个很大的优势在于利用此平台开发的软件可形成独立的安装程序，可完全脱离LabWindow/CVI环境独立运行，易于安装，使用性强。

3 结 语

通过对该信号发生器所产生的信号进行测试，结果表明该信号源输出正弦信号性能优于普通传统信号源产生的信号。可以相信，随着虚拟仪器技术向纵深发展和各项高新技术的进步，人们完全可以实现将电子实验室"装入"电脑的设想。虚拟仪器不是计算机功能简单的扩展，也不单纯是传统智能仪器的替代品，虚拟仪器的概念代表了当今测试仪器领域发展的重要方向之一，有着广阔的发展前景。