引言

虛擬儀器中有一類是基于多功能DAQ卡的虛擬儀器，結構簡單，開發成本低，目前已經得到了廣泛的應用。本文以一個基于多功能DAQ卡的虛擬數字示波器為例，來說明如何開發基于多功能DAQ卡的虛擬儀器。

虛擬數字示波器的結構與組成

虛擬數字示波器由一塊PXI總線的多功能數據采集卡和相應的軟件組成。將它們安裝在一臺運行Windows的PC上，即構成一個功能強大的可存儲數字示波器。數字示波器的前面板如圖1所示。

● 數據采集卡

設計中所采用的是NI公司生產的多功能數據采集卡PXI-6670E，其主要功能如下：

64路單端/32路差分模擬輸入；12位精度；1.25MSPS采樣速度；1.25MSPS磁盤寫入速度；±0.05～±10V輸入范圍；兩路12位模擬輸出；8條數字I/O線；兩路24位計數器/定時器。

● 儀器功能。

本例虛擬數字示波器具有實時數據采集、頻譜分析、加窗處理和濾波等功能。在虛擬數字示波器主面板上有數據采集、頻譜分析、加窗處理、濾波功能等功能鍵，按相應的功能鍵就可進入相應的子面板。

軟件的設計與實現

● 軟件開發環境。

虛擬數字示波器軟件設計采用了基于C語言的編程環境LabWindows/CVI。LabWindows/CVI支持數值型、布爾型、文本型和串等數據類型，而且最大優點是能夠通過對話框形式的交互式操作生成標準C程序代碼。另外LabWindows/CVI提供了非常豐富的調試工具，包括單步執行、斷點、變量查看、監視窗口等，這些功能使程序的調試變 得更為容易。

● 主要功能模塊。

虛擬數字示波器主要由軟件控制完成信號的采集和顯示處理，功能結構框圖如圖2所示。

在數據采集面板中主要完成以下功能：設置通道、設置采樣頻率、設置產生方式、顯示波形等，其軟面板如圖3所示。

在數據采集面板中主要完成以下功能：對實時采集的信號和自行產生的信號進行頻譜分析，查看譜線等功能，其軟面板如圖4所示。

加窗處理面板對實時采集的信號和自行產生的信號加窗處理（包括海明窗、漢明窗、平滑窗和布拉克曼窗等），其軟面板如圖5所示。

在濾波處理面板中包括以下功能：對實時采集的信號和自行產生的信號進行濾波處理（包括單步濾波法、多步濾波法和傳統方法等），其軟面板如圖6所示。

● 源程序文件的生成。

當完成面板各個控件的設置后，就可以產生程序的代碼函數了。具體方法為：把已完成的面板定為當前響應狀態，在［Code］菜單中，選中［Generate］中的［All Code］，在彈出的對話框中選定函數主面板和退出函數，就能產生與用戶接口文件相對應的框架代碼函數。

● 添加程序代碼。

上一步自動生成的是控件對應的函數的框架，要使控件完成一定的功能，必須添加程序代碼來控制控件。其中main（）函數是程序的入口，它的功能是初始化程序，裝載用戶面板并顯示，如要完成其他功能須添加代碼。以下這段代碼實現數據采集功能，程序通過調用數據采集按鈕的回調函數SHOU進行外部采集。

int CVICALLBACK SHOW（int panel，int control，int event，void *callbackData，int eventData1，int eventData2）

{

int NumChan;/*定義所用通道*/

double ActScanRate;/*定義采樣速率*/

switch （event）

{

case EVENT_COMMIT：

nidaqAICreateTask（“daq：：1?。?）”， kNidaqWaveformCapture， &NumChan，&AiTask）;/*創建采樣任務*/

nidaqAIConfigScanClockRate（AiTask，400000，&ActScanRate）; /*設置采樣速率*/

nidaqAIConfigBuffer（AiTask，1000，kNidaqFinite）;/*設置采樣數據緩沖區*/

nidaqAIStart（AiTask）;/*啟動采樣*/

nidaqAIRead（AiTask，“daq：：1！（0）”，1000，-1.0，wave）;/*讀取采樣數據*/

nidaqAIStop（AiTask）;/*結束采樣*/

DeleteGraphPlot（EEpanel，EEPANEL_WAVEGRAPH， -1，VAL_IMMEDIATE_DRA）;/*刪除顯示的波形*/

PlotY（EEpanel， EEPANEL_WAVEGRAPH， wave， 1000， VAL_DOUBLE， VAL_THIN_LINE， VAL_EMPTY_SQUARE， VAL_SOLID， 1， VAL_YELLOW）; /*顯示波形*/

break;

}

return 0;

}

限于篇幅，其他功能模塊的實現這里就不一一介紹了。

● 保存項目文件，然后編譯運行。

結論

本文設計的虛擬數字示波器不僅具有一般臺式數字存儲器的功能，而且充分發揮了微機強大的功能和軟件設計的靈活性，而且此虛擬數字示波器的設計包含了基于多功能DAQ卡的虛擬儀器設計的基本思路和方法，用戶可以參照這種方法來設計其他虛擬儀器。

責任編輯：gt