基于USB和LabVIEW的數(shù)據(jù)采集測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吉淑嬌

(長(zhǎng)春大學(xué) 電子信息工程學(xué)院,長(zhǎng)春 130022)

1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

通過(guò)LabVIEW對(duì)USB6009數(shù)據(jù)采集卡采集信號(hào)源生成的信號(hào)進(jìn)行波形測(cè)量和分析，通過(guò)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，同時(shí)將波形的特性參量進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)保存?zhèn)浞?，其中USB6009數(shù)據(jù)采集模塊可以采集正弦波、方波、三角波，LabVIEW程序能夠分析幅值、相位、占空比、頻率等信息。采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)字段對(duì)應(yīng)描述LabVIEW程序中測(cè)量的信息。同時(shí)該系統(tǒng)還具有登陸功能，MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存用戶名和密碼，加強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性。圖1為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖。

圖1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖

2 數(shù)字信號(hào)采集

數(shù)字信號(hào)采集基于NextBoard的數(shù)字端口發(fā)出數(shù)字信號(hào)，通過(guò)iDAQ數(shù)據(jù)采集卡和LabVIEW的IDAQ系列模塊進(jìn)行數(shù)字信號(hào)采集。8個(gè)通用I/O口能夠滿足一般情況下的數(shù)字信號(hào)采集。硬件連線圖如圖2所示。NextBoard的P0.0-P0.7連接P1.0-P1.7和數(shù)據(jù)采集卡的P0.0-P0.7口。

圖2 數(shù)字信號(hào)采集硬件連接圖

2.1 數(shù)字信號(hào)調(diào)制

數(shù)字調(diào)制數(shù)據(jù)通過(guò)信號(hào)控制載波信號(hào)的參量變化。幅移鍵控

就是針對(duì)變化的數(shù)字信號(hào)基于數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制根據(jù)正弦載波真服變化的數(shù)字基帶信號(hào)的是振幅鍵控(2ASK)。二進(jìn)制的數(shù)字基帶信號(hào)需要二進(jìn)制振幅鍵控。通過(guò)控制載波信號(hào)在二進(jìn)制基帶中“1”或“0”的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)2ASK仿真過(guò)程中的通斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制連續(xù)變化的載波幅度信號(hào)的目的。設(shè)數(shù)字0、1為發(fā)送的二進(jìn)制符號(hào)序號(hào),則0符號(hào)的發(fā)送概率為P,發(fā)送1符號(hào)的概率為1-P,且兩個(gè)概率相互獨(dú)立，所以二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)可表示為e2ASK(t)=∑nang(t-nTk)cosωcte2ASK(t)=∑nang(t-nTk)cosωct。

軟件具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程：

(1)新建VI，程序面板中右鍵選擇用戶庫(kù)，添加iDAQ Creat Task.vi、iDAQ Read.vi、iDAQ Create Task.vi，設(shè)置iDAQ Read.vi模式為Digital 1D Bool 1Chan 1Samp。

(2)由于在iDAQ Reader.vi 取值時(shí)值為反序，所以需要在其data接口處創(chuàng)建反轉(zhuǎn)一維數(shù)組函數(shù)。創(chuàng)建boolean數(shù)組，接受信號(hào)源發(fā)出的信號(hào)，在數(shù)組上右鍵，創(chuàng)建屬性節(jié)點(diǎn)，使得在接收數(shù)據(jù)之前進(jìn)行初始化。默認(rèn)初始化值為False。

(3)按路徑“編程”→“波形”→“模擬波形”→“波形生成”→“基本函數(shù)發(fā)生器”。在方波占空比、采樣信息、頻率等端口右鍵生成輸入控件。

(4)按路徑放置“信號(hào)處理”→“波形調(diào)理”→“波形重采樣(單次)”.vi。按照順序添加創(chuàng)建波形、創(chuàng)建數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、while循環(huán)等函數(shù)結(jié)構(gòu)。程序前后面板如圖3所示。

圖3 數(shù)字信號(hào)調(diào)制程序面板

2.2 數(shù)字信號(hào)解調(diào)

2ASK信號(hào)的解調(diào)采用相干解調(diào)法，又稱為同步檢測(cè)法。LabVIEW具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：

(1)新建VI，按路徑“編程”→“波形”→“模擬波形”→“波形生成”→“正弦函數(shù)。在方波占空比、采樣信息、頻率等端口右鍵生成輸入控件。

(2)在程序面板右鍵，選擇“信號(hào)處理”→“波形調(diào)理”→“濾波器”模塊。再起設(shè)置面板設(shè)置濾波器類型為帶通，在低截止頻率接口右鍵生成輸入控件，在結(jié)構(gòu)選版中創(chuàng)建元素同址操作結(jié)構(gòu)。

(3)選擇“信號(hào)處理”選版→“濾波器“→Butterworth Filter.vi,添加創(chuàng)建波形模塊。

(4)添加for循環(huán)，對(duì)經(jīng)過(guò)低通濾波后的波形進(jìn)行抽樣判決，如果數(shù)組元素值大于0，則為1，如果小于0,那么輸出0。

(5)添加獲取波形成分、除法、乘法等常用函數(shù)，解調(diào)的前后面板如圖4所示。

圖4 數(shù)字信號(hào)解調(diào)程序前后面板

3 結(jié)語(yǔ)

基于USB數(shù)據(jù)采集卡，在單機(jī)數(shù)據(jù)上實(shí)現(xiàn)的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的通信。該系統(tǒng)應(yīng)用了LabVIEW圖形化編程軟件開(kāi)發(fā)等技術(shù)，將理論原理生動(dòng)展示，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，解決了理論教學(xué)難題。本系統(tǒng)界面友好，易于操作，可以用于學(xué)生課上的數(shù)據(jù)采集演示，也可以用于科研之中。