基于PC機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)儀器系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的迅猛發(fā)展，當(dāng)今社會(huì)對(duì)測量儀器的需求越來越廣泛，對(duì)測量技術(shù)各種要求越來越高。以虛擬儀器為代表的新型電子測量儀器改變了傳統(tǒng)儀器的設(shè)計(jì)觀念，充分利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟硬件功能，使得其中部分硬件功能由軟件實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)硬件軟件化，把電子測量技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合起來，是融合了電子測量、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新型測量技術(shù)。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器在智能化程度、處理能力和操作性能方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)，特別是基于計(jì)算機(jī)平臺(tái)的各種測量儀器由

2、于成本低、使用方便、性能更強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)得到了更廣泛的應(yīng)用，對(duì)科研和教學(xué)都有重要的意義。
　　 本文設(shè)計(jì)了一套基于PC機(jī)的虛擬實(shí)驗(yàn)儀器系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)是以FPGA為主控芯片的數(shù)據(jù)采集卡，在此基礎(chǔ)上利用LabVIEW語言實(shí)現(xiàn)了虛擬數(shù)字示波器、信號(hào)發(fā)生器和虛擬頻譜儀等組成的虛擬儀器系統(tǒng)的開發(fā)，并通過Remote Panels技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。
　　 (1)本文首先介紹了課題的研究背景及意義，虛擬儀器的國內(nèi)外現(xiàn)狀和

3、本文所做的主要研究工作。
　　 (2)闡述了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)指標(biāo)、虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)的選擇以及數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵技術(shù)，并提出系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。
　　 (3)闡述了系統(tǒng)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)過程，在提出硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)方案后，研究了信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、USB接口和D/A模塊的設(shè)計(jì)，并在FPGA中利用硬件描述語言Verilog編寫了A/D采樣控制模塊和SRAM讀寫控制模塊。
　　 (4)詳細(xì)敘述了虛擬實(shí)驗(yàn)儀器系統(tǒng)的軟件開發(fā)過

4、程，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了虛擬數(shù)字示波器、信號(hào)發(fā)生器和頻譜分析儀等儀器。在闡述了本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，給出了采集模塊、濾波模塊、參數(shù)測量、數(shù)據(jù)保存和回放、信號(hào)發(fā)生以及幅度譜、相位譜和功率譜分析等模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)過程，并對(duì)每個(gè)儀器的功能進(jìn)行了綜合測試和結(jié)果分析。
　　 (5)詳細(xì)闡述了遠(yuǎn)程虛擬儀器實(shí)驗(yàn)室的實(shí)現(xiàn)過程，通過對(duì)DataSocket技術(shù)和Remote Panels技術(shù)兩種遠(yuǎn)程虛擬儀器技術(shù)做出對(duì)比，選擇Remote Panels技