基于LabVIEW的虛擬萬用表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.引言

LabVIEW是美國國家儀器公司(NationalInstrument,NI)推出的一門圖形化編程語言，同時(shí)也是著名的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)，它擔(dān)當(dāng)了“軟件即儀器”這一虛擬儀器關(guān)鍵理念中的主角。它結(jié)合了圖形化編程方式的高性能與靈活性，以及專為測試測量與自動(dòng)化控制應(yīng)用設(shè)計(jì)的高端性能與配置功能，能為數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測量分析與數(shù)據(jù)顯示等各種應(yīng)用提供必要的開發(fā)工具。LabVIEW的表現(xiàn)形式和功能類似于實(shí)際的儀器，但LabVIEW程序很容易改變?cè)O(shè)置和功能。因此，LabVIEW特別適用于實(shí)驗(yàn)室以及需要經(jīng)常改變儀器和設(shè)備的參數(shù)及功能的場合。本設(shè)計(jì)是基于LabVIEW平臺(tái)環(huán)境來構(gòu)建虛擬萬用表。虛擬萬用表的旋鈕是按照現(xiàn)實(shí)中的DT9205模式進(jìn)行設(shè)計(jì)的。

利用數(shù)據(jù)采集卡將外部信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)中，在虛擬萬用表的軟件界面，實(shí)現(xiàn)各種參數(shù)的測量。

2.虛擬萬用表設(shè)計(jì)

2.1 顯示面板的設(shè)計(jì)

通過【控件/ 新式/ 數(shù)值/ 轉(zhuǎn)盤】命令，在前面板放置一個(gè)轉(zhuǎn)盤控件，對(duì)其設(shè)置屬性：把數(shù)據(jù)類型設(shè)置為【無符號(hào)長整型】;【在文本標(biāo)簽】選項(xiàng)卡雙擊【文本標(biāo)簽】欄的選項(xiàng)，寫入旋鈕對(duì)應(yīng)的名稱，再單擊【插入】按鈕，重復(fù)多次，寫入每一個(gè)項(xiàng)的名稱。旋鈕界面如圖1所示。

在前面板放置一個(gè)字符串，用于顯示測量結(jié)果。放置一個(gè)數(shù)值輸入控件，用于控制測量精度，用戶可以通過鍵盤輸入或下拉菜單選擇測量精度。同時(shí)放置一個(gè)工作指示燈，用于指示儀器工作狀態(tài)。放置一個(gè)文本顯示框，用來顯示時(shí)間和信息。

2.2 虛擬萬用表的軟件設(shè)計(jì)

在后面板中，放置一個(gè)條件結(jié)構(gòu)，用于指示萬用表對(duì)旋鈕不同刻度執(zhí)行不同動(dòng)作。在條件結(jié)構(gòu)中設(shè)置32個(gè)分支，這樣每一個(gè)分支就對(duì)應(yīng)執(zhí)行32種不同的動(dòng)作，把旋鈕和條件結(jié)構(gòu)的【分支選擇器】連接起來。0-31分支與旋鈕的文本標(biāo)簽值是對(duì)應(yīng)的。

分支0顯示系統(tǒng)的開閉狀態(tài)，默認(rèn)為關(guān)，指示燈滅，顯示屏顯示【關(guān)】。

分支1負(fù)責(zé)檢測二極管。當(dāng)紅表筆接二極管陽極時(shí)，系統(tǒng)中電路接通，顯示“此時(shí)紅表筆接二極管陽極”.接反時(shí)會(huì)顯示“此時(shí)紅表筆接二極管陰極”.當(dāng)表筆沒有接到二極管上時(shí)，顯示“沒有檢測到任何二極管”.程序框圖如圖2所示。

分支2到6負(fù)責(zé)電容的檢測，每個(gè)分支量程不同。測量中先對(duì)數(shù)據(jù)的大小進(jìn)行檢測，判斷測量值是否超過量程。若沒有超過量程，接下來讀取測量精度;若超過量程，則在文本框中顯示“超出測量范圍，請(qǐng)選擇高檔位”,提示用戶轉(zhuǎn)換高檔位。

程序框圖如圖3所示。

分支7到10負(fù)責(zé)交流電流測量，分支11到14負(fù)責(zé)測量直流電流。測量原理相同，量程大小不同。測量軟件設(shè)計(jì)時(shí)先判斷測量值的大小，再進(jìn)行相應(yīng)精度的選擇顯示。程序框圖如圖4所示。

分支15到21負(fù)責(zé)電阻測量。電阻量程范圍相當(dāng)廣泛，在量程范圍內(nèi)萬用表才能正確測量，如果超出測量范圍，前面板則顯示“超出測量范圍，請(qǐng)選擇高檔位”.

程序框圖如圖5所示。

分支22到31負(fù)責(zé)電壓測量。測量分支設(shè)計(jì)與上面描述的各種設(shè)計(jì)方法相同，僅僅單位和大小不同。程序框圖如圖6所示。

設(shè)置一個(gè)時(shí)間發(fā)生函數(shù)，然后用一個(gè)字符串連接控件把要顯示的信息和時(shí)間字符串連接到一起顯示。程序框圖如圖7所示。

在程序設(shè)計(jì)完成后，還必須添加一個(gè)循環(huán)程序使得萬用表能連續(xù)工作。采用While循環(huán)控制程序的運(yùn)行。整個(gè)程序框圖如圖8所示。至此虛擬萬用表的設(shè)計(jì)全部完成。

3.結(jié)論

實(shí)驗(yàn)是理論與實(shí)際結(jié)合的橋梁，近年來傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室存在很多局限性，如實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊，更新速度慢，成本過高等等原因，越來越不能滿足教學(xué)與科研的需要。

隨著虛擬仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室及虛擬儀器將會(huì)成為經(jīng)濟(jì)、高效的首選方案。