虚拟仪器设计报告

虚拟仪器综合设计实验基于Labview的虚拟万用表设计

姓名：任胜利

学号：201210402150

班级：测控121

完成日期：2015年6月21日

一、题目要求

1.能显示电阻、电流、电压等参数；

2.待测信号由软件产生，可提供各种信号；

3.界面仿真实万用表。

二、方案设计与论证

LabVIEW是美国国家仪器公司（NationalInstrument,NI）推出的一门图形化编程语言，同时也是着名的虚拟仪器开发平台，它担当了“软件即仪器”这一虚拟仪器关键理念中的主角。它结合了图形化编程方式的高性能与灵活性，以及专为测试测量与自动化控制应用设计的高端性能与配置功能，能为数据采集、仪器控制、测量分析与数据显示等各种应用提供必要的开发工具。LabVIEW的表现形式和功能类似于实际的仪器，但LabVIEW程序很容易改变设置和功能。因此，LabVIEW特别适用于实验室以及需要经常改变仪器和设备的参数及功能的场合。本设计是基于LabVIEW平台环境来构建虚拟万用表。

1.设置电源开关：电源开时，数字万用表工作；电源关时，数字万用表不工作。

2.设置数字显示屏：显示数字万用表测量的数据。

3.设置档位选择旋钮：直流电流档2mA、20mA、200mA、10A四档；电阻档200Ω、2000Ω、20KΩ、200KΩ、20MΩ五档；直流电压档200mV、2000mV、20V、200V、500V五档；交流电压档200V、500V两档。

4.分单次测量、连续测量两种方式。单次测量时，仅测量显示测量时刻的值；连续测量时，不停的进行测量显示。

5.设置产生电阻值、直流电压、交流电压、直流电流的虚拟信号源。

6.按下停止按钮，运行停止。

利用数据采集卡将外部信号输入到计算机中，在虚拟万用表的软件界面，实现各种参数的测量。

三、程序的设计与调试过程

1. 显示面板的设计

通过【控件/ 新式/ 数值/ 转盘】命令，在前面板放置一个转盘控件，对其设置属性：把数据类型设置为【无符号长整型】；【在文本标签】选项卡双击【文

本标签】栏的选项，写入旋钮对应的名称，再单击【插入】按钮，重复多次，写入每一个项的名称。旋钮界面如图1所示。

在前面板放置一个字符串，用于显示测量结果。放置一个数值输入控件，用于控制测量精度，用户可以通过键盘输入或下拉菜单选择测量精度。同时放置一个工作指示灯，用于指示仪器工作状态。放置一个文本显示框，用来显示时间和信息。

2. 虚拟万用表的软件设计

在后面板中，放置一个条件结构，用于指示万用表对旋钮不同刻度执行不同动作。在条件结构中设置32个分支，这样每一个分支就对应执行32种不同的动作，把旋钮和条件结构的【分支选择器】连接起来。0-31分支与旋钮的文本标签值是对应的。

分支0显示系统的开闭状态，默认为关，指示灯灭，显示屏显示【关】。

分支1负责检测二极管。当红表笔接二极管阳极时，系统中电路接通，显示“此时红表笔接二极管阳极”.接反时会显示“此时红表笔接二极管阴极”.当表笔没有接到二极管上时，显示“没有检测到任何二极管”.程序框图如图2所示。

分支2到6负责电容的检测，每个分支量程不同。测量中先对数据的大小进行检测，判断测量值是否超过量程。若没有超过量程，接下来读取测量精度；若超过量程，则在文本框中显示“超出测量范围，请选择高档位”,提示用户转换高档位。

分支2到6负责电容的检测，每个分支量程不同。测量中先对数据的大小进行检测，判断测量值是否超过量程。若没有超过量程，接下来读取测量精度；若超过量程，则在文本框中显示“超出测量范围，请选择高档位”,提示用户转换高档位。

程序框图如图3所示。

分支7到10负责交流电流测量，分支11到14负责测量直流电流。测量原理相同，量程大小不同。测量软件设计时先判断测量值的大小，再进行相应精度的选择显示。程序框图如图4所示。

分支15到21负责电阻测量。电阻量程范围相当广泛，在量程范围内万用表才能正确测量，如果超出测量范围，前面板则显示“超出测量范围，请选择高档位”.

程序框图如图5所示。

分支22到31负责电压测量。测量分支设计与上面描述的各种设计方法相同，仅仅单位和大小不同。程序框图如图6所示。

设置一个时间发生函数，然后用一个字符串连接控件把要显示的信息和时间字符串连接到一起显示。程序框图如图7所示。

在程序设计完成后，还必须添加一个循环程序使得万用表能连续工作。采用While循环控制程序的运行。整个程序框图如图8所示。至此虚拟万用表的设计全部完成。

前面板

控制面板

四、实验结果及分析

运行时，选择适当的万用表量程，调节直流电流、单阻、直流电压和交流电压的数值可看到数据显示不同的数值。当未接通电源时会显示请插入电源。

五、结论

通过本次的课程设计，我收获了很多，学会了Labview编程语言的开发环境；了解前面板对象的调用、设置以及编程，了解框图程序的的常用节点，能够熟练运用while循环。

同时这次课程也是我了解了虚拟仪器强大作用和它巨大的发展潜力。明白了我们课设主要目的是让我们通过不断的使用它来解决实际问题，才能更好的掌握所学技能，实践出真理，即“理论与实践相结合的桥梁”，近年来传统的实验室存在很多局限性，如实验设备陈旧，更新速度慢，成本过高等等原因，越来越不能满足教学与科研的需要。

随着虚拟仿真技术、网络技术的飞速发展，构建网络虚拟实验室及虚拟仪器将会成为经济、高效的首选方案。

参考资料

《LabVIEW虚拟仪器程序设计及应用》吴成东、孙秋野、盛科编著