基于LabVIEW的多路時(shí)序控制脈沖發(fā)生器設(shè)計(jì)

這種產(chǎn)生方法的脈寬和延時(shí)精度決定于高低電平的延時(shí)精度。軟件延時(shí)通過調(diào)用延時(shí)函數(shù)(即Wait函數(shù))來實(shí)現(xiàn)，而LabVIEW中的Wait延時(shí)函數(shù)最小只能到毫秒級(jí)，并且受Windows操作系統(tǒng)中多任務(wù)運(yùn)行的影響，在同時(shí)運(yùn)行其他程序時(shí)，延時(shí)時(shí)間不穩(wěn)定。因此，這種方法只有在延時(shí)和脈寬調(diào)節(jié)精度不高的場(chǎng)合可以適用，而對(duì)穩(wěn)定性和精度要求較高的場(chǎng)合，并不適用。
3．2 時(shí)鐘信號(hào)法
利用數(shù)據(jù)采集卡自帶的時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器直接產(chǎn)生周期性的脈沖波形。這種方法可以結(jié)合NI公司的DAQ Insistant(助手)方便地設(shè)置參數(shù)，產(chǎn)生所需的脈沖波形。由于采用板卡的時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器是完全基于硬件定時(shí)的，所以延時(shí)時(shí)間和脈寬調(diào)節(jié)精度及穩(wěn)定性較高，具體參數(shù)取決于板卡的時(shí)鐘頻率。但這種方法受數(shù)據(jù)采集卡的時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器個(gè)數(shù)和輸出的路數(shù)限制，一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的發(fā)生器只能輸出一路信號(hào)，而普通的數(shù)據(jù)采集卡只有一個(gè)或幾個(gè)時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器，所以產(chǎn)生信號(hào)路數(shù)較少。
3．3 數(shù)字波形法
先通過軟件產(chǎn)生波形(模擬波形)，再轉(zhuǎn)換成數(shù)字波形，然后從數(shù)字通道輸出，循環(huán)上述過程，就可以連續(xù)產(chǎn)生一路周期性的TTL脈沖信號(hào)。如果需要產(chǎn)生多路的時(shí)序脈沖信號(hào)，只要采用多路數(shù)字信號(hào)序列同步輸出的方法產(chǎn)生即可。比如：需要產(chǎn)生如圖2所示的兩路脈沖信號(hào)波形，可以同步地以1 kS／s的樣本輸出速率。分別在兩個(gè)數(shù)字通道輸出如圖3所示的兩列數(shù)字波形。

如果是多路時(shí)序脈沖，只需要增加同步輸出路數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)。然而時(shí)序脈沖信號(hào)的延時(shí)精度和脈寬精度調(diào)節(jié)取決于每個(gè)數(shù)字通道的樣本輸出速率，如采用1 MS／s的樣本輸出速率，則可以實(shí)現(xiàn)1μs(1 s／1 MHz)的調(diào)節(jié)精度，延時(shí)時(shí)間和脈沖寬度調(diào)節(jié)則通過改變延時(shí)數(shù)字樣本數(shù)和脈寬數(shù)字樣本數(shù)實(shí)現(xiàn)，具體關(guān)系為：
延時(shí)時(shí)間一精度×延時(shí)數(shù)字個(gè)數(shù)，
脈沖寬度一精度×脈沖寬度數(shù)字個(gè)數(shù)
采用數(shù)字波形法來產(chǎn)生時(shí)序脈沖波形。由于NIPCI－6229數(shù)據(jù)采集卡數(shù)字I／O的同步時(shí)鐘采用板卡自帶的硬件時(shí)鐘定時(shí)，所以不受計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)多任務(wù)運(yùn)行時(shí)的影響，穩(wěn)定性好。PCI－6229共有48路DIO通道，因此時(shí)序脈沖輸出路數(shù)擴(kuò)充方便。在此，采用數(shù)字波形法和PCI－6229數(shù)據(jù)采集卡，實(shí)現(xiàn)了多路時(shí)序脈沖信號(hào)發(fā)生器，其延時(shí)和脈寬調(diào)節(jié)精度可以穩(wěn)定地達(dá)到微秒數(shù)量級(jí)。

4 軟件編程
4．1 程序框圖
圖4為兩路脈沖信號(hào)發(fā)生器的程序框圖，多路脈沖發(fā)生器只需增加相應(yīng)的輸入端即可。

先用Pulse Pattern．vi子模板產(chǎn)生一個(gè)模擬脈沖波形，其中延時(shí)、脈寬、周期(即樣本數(shù))用控件調(diào)節(jié)，再用Analog to　Digital Waveform．vi子模板將模擬脈沖波形轉(zhuǎn)換成數(shù)字波形，同時(shí)設(shè)定正負(fù)邏輯轉(zhuǎn)換開關(guān)。再把各單路數(shù)字波形用bundle函數(shù)進(jìn)行捆綁，再通過DAQmx Write．vi子模板從選定的數(shù)字I／O通道寫出，故在各個(gè)數(shù)字輸出通道產(chǎn)生脈沖波形。然而時(shí)序脈沖信號(hào)的周期性通過For Loop循環(huán)實(shí)現(xiàn)，一次循環(huán)產(chǎn)生一個(gè)脈沖波形，即實(shí)現(xiàn)一次控制過程，如果需要進(jìn)行多次控制，只要設(shè)定循環(huán)次數(shù)即可。
數(shù)字信號(hào)輸出過程中的關(guān)鍵是數(shù)字通道的樣本輸出速率。樣本輸出速率通過一個(gè)樣本時(shí)鐘控制，在本發(fā)生器中由計(jì)數(shù)器／定時(shí)器通過編程輸出設(shè)定頻率的連續(xù)矩形脈沖，再?gòu)臄?shù)據(jù)采集卡的PFI12接口輸入，作為控制各路數(shù)字波形輸出的同步時(shí)鐘，控制各數(shù)字通道同步輸出波形。其中，同步時(shí)鐘脈沖的周期就是時(shí)序脈沖延時(shí)和脈寬調(diào)節(jié)精度。實(shí)際測(cè)量表明，在該數(shù)據(jù)采集卡中最小可達(dá)到0．5μs的調(diào)節(jié)精度。