基于LabVIEW的多路時序控制脈沖發(fā)生器設(shè)計
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在過程控制和自動測量中，經(jīng)常需要一些時序控制脈沖來觸發(fā)和關(guān)閉不同的控制單元和功能部件的工作。時序脈沖信號的產(chǎn)生，傳統(tǒng)上一般采用硬件方式實現(xiàn)，早期大多采用計數(shù)器和寄存器進行設(shè)計，近年普遍采用可編程邏輯器件(PFGA)或數(shù)字信號處理器(DSA)。采用硬件方式實現(xiàn)的時序脈沖信號發(fā)生器存在儀器功能單一，信號輸出通道路數(shù)較少，參數(shù)調(diào)節(jié)不方便，儀器的升級換代困難等缺點；而采用基于LabVIEW的“虛擬儀器”概念設(shè)計制作的時序脈沖發(fā)生器卻具有界面直觀、功能多樣、參數(shù)調(diào)節(jié)方便、容易升級換代等特點。
1 LabVIEW簡介
實驗室虛擬儀器集成環(huán)境(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，LabVIEW)是美國國家儀器(National Instruments，NI)公司推出的一種基于“圖形”方式的虛擬儀器開發(fā)軟件。它具備強大的信號采集、信號發(fā)生、數(shù)據(jù)分析與存儲顯示等功能，集開發(fā)、調(diào)試、運行于一體，廣泛應用于測試測量和過程控制系統(tǒng)中?；贚abVIEW軟件和計算機的數(shù)據(jù)采集卡，通過簡單編程，可以方便地實現(xiàn)信號的采集和產(chǎn)生、分析和處理等功能，即“計算機+軟件”等于儀器，比如：可以實現(xiàn)虛擬的信號發(fā)生器、數(shù)據(jù)記錄儀、示波器等功能，具有設(shè)計靈活，界面直觀，通用性強．升級方便等特點。
LabVIEW程序稱為“虛擬儀器”或簡稱為VI，一個LabVIEW程序由前面板和程序框圖兩部分組成。前面板用圖形方式模擬傳統(tǒng)儀器的操作面板，包含各種控件和指示器，用來為程序提供輸入值，并接受輸出值；程序框圖包含以圖形方式表示的程序代碼。
LabVlEW還為編程、查錯、調(diào)試提供簡單、方便、完整的環(huán)境和工具。除了具備其他語言所提供的常規(guī)函數(shù)功能外，LabVIEW中還集成了大量生成圖形界面的模板，豐富實用的數(shù)值分析和數(shù)字處理功能，以及多種硬件設(shè)備驅(qū)動功能。
LabVIEW面向的是沒有編程經(jīng)驗的用戶，而不是編程專家，尤其適合從事科研開發(fā)的科學家和工程技術(shù)人員，所以被譽為“工程師和科學家的語言”。
在此，基于LabVIEW軟件和NI PCI－6229數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計制作了多路時序控制脈沖信號發(fā)生器，可以應用于各種過程的自動控制中。
2 硬件介紹
基于LabVIEW軟件和多功能數(shù)據(jù)采集卡，可以實現(xiàn)模擬和數(shù)字信號的采集，以及信號產(chǎn)生等多種功能。性價比較高。NI公司提供了大量不同接口和不同檔次能與LabVIEW軟件很好結(jié)合的數(shù)據(jù)采集卡，使用者可以根據(jù)實際需要進行選擇。這里選擇NI公司的M系列多功能數(shù)據(jù)采集卡NI PCI－6229。采用NI公司的產(chǎn)品，配合NI－DAQmx測量服務軟件可以省去硬件驅(qū)動程序兼容性等麻煩。NI PCI－6229數(shù)據(jù)采集卡基于PCI接口，共有4路16位模擬輸出，輸出速率達833 kS／s，輸出電壓范圍為－10～+10 V；32路單通道或16路雙通道16位的模擬輸入，通道采樣頻率可達250 kS／s；48路數(shù)字輸入／輸出通道，輸出為TTL電平，板載10 MHz時鐘的硬件定時數(shù)字輸入／輸出，能以硬件定時精度來同步數(shù)字和模擬功能；兩個80 MHz，32位的計數(shù)器／定時器；采用兩個DMA通道，能同時執(zhí)行多個功能。該板卡具有輸入／輸出路數(shù)較多，配備板載硬件時鐘源，分辨率較高，穩(wěn)定性好，性價比較高，時鐘精度可滿足大多數(shù)系統(tǒng)的要求。
3 時序脈沖信號產(chǎn)生的方法
基于LabVIEW的虛擬時序脈沖信號產(chǎn)生一般采用定時翻轉(zhuǎn)輸出狀態(tài)的方法。具體有：
3．1 狀態(tài)延時法
如圖1所示，先輸出低電平，然后保持低電平并延時，再輸出高電平，再保持高電平并延時，一個過程可以產(chǎn)生一個周期脈沖信號。循環(huán)上述過程，就可以周期性地輸出脈沖信號。
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