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                        VC++語言下虛擬儀器軟件平臺的開發

                        添加時間:2018/07/02
                        隨著科技發展, 虛擬儀器技術逐漸取代傳統儀器。虛擬儀器借助于計算機Windows操作系統強大的圖形功能, 使人機交互的操作更加友好和便捷;對于數據處理, 應用計算機軟件的強大功能可以靈活地選擇所需要的算法處理 (數字濾波、統計分析和數值計算) 。
                          以下為本篇論文正文:

                          摘要:介紹一種基于VC++的下位機電機運動控制系統和硬件采集器的雙通道多功能虛擬數字示波器。結合VC++良好的面向對象的特性, 該虛擬示波器具有豐富的功能, 如界面控制和波形顯示、數據采集、雙通道波形顯示對比及波形的測量與保存等。對這些功能模塊的實現方法與過程進行了詳細的討論。

                          關鍵詞:虛擬儀器; 示波器; VC++; 便攜; 人機交互;

                          1、虛擬儀器介紹

                          隨著科技發展, 虛擬儀器技術逐漸取代傳統儀器。虛擬儀器借助于計算機Windows操作系統強大的圖形功能, 使人機交互的操作更加友好和便捷;對于數據處理, 應用計算機軟件的強大功能可以靈活地選擇所需要的算法處理 (數字濾波、統計分析和數值計算) 。它不僅具有傳統儀器的示波器功能, 它比傳統儀器更具靈活性, 可以與計算機同步, 易實現自動測試及網絡功能, 利于對設備運行故障進行診斷。

                          2、虛擬儀器的設計

                          2.1、軟件需求概括

                          本軟件主要有以下幾個方面的功能。

                          1) 雙通道測量波形。

                          2) 多觸發源 (CH1、CH2、ALT、EXT) , 觸發斜率 (+、-) , 多觸發方式 (AUTO、NORMAL、SINGNAL) 。

                          3) 記錄歷史波形, 保存波形及參數設置界面。

                          4) 記錄歷史數據, 波形數據可以按時間和電壓輸出到TXT文件。

                          5) 保存下位機傳輸的數據, 并顯示波形。

                          6) 測量點硬件采集器傳輸數據波形與下位機數據波形相對比。

                          7) 測量檢測點的幅值、周期、頻率。測量下位機傳輸數據的幅值、周期、頻率。

                          8) CAN總線通信, 高刷新率, 高采樣率。

                          2.2、開發環境簡介

                          系統開發的條件是普通PC以及相對應的系統, 本次開發所用的軟件為Microsoft Vc++6.0。

                          2.3、軟件設計

                          軟件運行, 初始化操作。初始化完成, 當虛擬儀器上位機軟件檢測到硬件接入及硬件請求發送數據時, 接收硬件數據, 并將數據存儲到已開辟的存儲空間中。然后在主面板的狀態欄中顯示采樣, 當通道接地時, 處理數據并獲取顯示數據。若通道未接地, 側處理數據, 并將數據從“ch_data”復制到“chx_data”, 然后獲取顯示數據。獲取顯示數據后, 當不處于X-Y模式時, 在屏幕上顯示數據波形。否則, 重新從下位機讀取數據。

                          3、虛擬儀器軟件功能的實現

                          3.1、波形幅值、周期、頻率的計算

                          一方面, 對于硬件采集器的相關計算, 由于開發商的二次開發代碼中, 將有關從硬件采集器采集到的數據進行了封裝。所以, 在對虛擬儀器軟件的開發過程中, 是根據在面板上顯示的波形數據的二次處理數據間接獲得。波形顯示面板上縱坐標為256個像素點, 再依據幅值的設定, 求得最大值與最小值, 從而反推得到波形的幅值。而波形顯示面板的橫坐標共有10 300多個數據, 再依據對時基的設定, 利用過零檢測, 求得波形的周期, 對應的波形的頻率等于周期的倒數。另一方面, 對于下位機數據波形的相關計算, 相比較硬件采集器而言, 要相對容易。因為, 通過和下位機協定好通信協議之后, 可以直接從下位機獲得直接數據。而對波形幅值、周期、頻率的算法, 和上面的算法相似。

                          3.2、波形的保存

                          具體軟件編程步驟如下:首先取得客戶區內存DC (客戶區設備上下文) , 用于客戶區的輸出, 與特定窗口關聯, 可以讓開發者訪問目標窗口中客戶區。接著, 獲得窗口的當前的客戶區并創建一個與顯示器設備內容 (&SHDC) 兼容的內存設備內容DC, 來存放CBitmap對象。下一步, 將位圖選入到內存顯示設備中, 因為只有選入了位圖的內存顯示設備才有地方繪圖, 畫到指定的位圖上。然后, 將位圖從原設備文本復制到創建的設備文本, 實現圖片的保存。然后通過位圖頭文件BITMAPFILE-HEADER bfh和位圖信息頭BITMAPINFOHEADER bih等一些操作實現指定文件夾波形圖片的保存。

                          3.3、波形數據的保存

                          波形數據的保存主要實現的功能是, 將從下位機獲取的數據按照時序的方式, 保存到指定文件夾下。

                          4、軟件調試

                          軟件調試主要解決的問題是, 上下位機是否可以按照設計的實現通信。而初步調試時, 上下位機確實無法實現通信。于是, 再次回到了上位機軟件通信的編寫以及CAN/USB轉接器的使用。經過多次調試, 最終發現, 常規的串口通信程序, 會默認將DTR端置1, 如此將會使CAN/USB轉接器置于設置狀態, 因而無法實現正常的通信。于是, 修改程序, 使DTR端口置0, 最終實現了上位機與下位機的正常通信。

                          5、結語

                          在本設計中的基于VC++的虛擬儀器不僅具有一般臺式數字存儲示波器的基本功能, 而且充分地發揮了PC強大的圖形功能和軟件設計的靈活性;緷M足了最初的設計需求, 實現了便攜, 可以用于日常教學演示或外場調試測試等場合。

                          參考文獻
                          [1]楊樂平.虛擬儀器技術概論[M].北京:電子工業出版社, 2003.
                          [2]張易知.虛擬儀器的設計與實現[M].西安:西安電子科技大學出版社, 2002.

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