基于USB和LabVIEW的數據采集測試系統設計

吉淑嬌

(長春大學 電子信息工程學院,長春 130022)

1 數據采集系統

通過LabVIEW對USB6009數據采集卡采集信號源生成的信號進行波形測量和分析，通過TCP/IP協議進行遠程傳輸，同時將波形的特性參量進行數據庫保存備份，其中USB6009數據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數據庫，數據庫字段對應描述LabVIEW程序中測量的信息。同時該系統還具有登陸功能，MySQL數據庫儲存用戶名和密碼，加強了系統的安全性。圖1為數據采集系統總體結構圖。

圖1 數據采集系統框圖

2 數字信號采集

數字信號采集基于NextBoard的數字端口發出數字信號，通過iDAQ數據采集卡和LabVIEW的IDAQ系列模塊進行數字信號采集。8個通用I/O口能夠滿足一般情況下的數字信號采集。硬件連線圖如圖2所示。NextBoard的P0.0-P0.7連接P1.0-P1.7和數據采集卡的P0.0-P0.7口。

圖2 數字信號采集硬件連接圖

2.1 數字信號調制

數字調制數據通過信號控制載波信號的參量變化。幅移鍵控

就是針對變化的數字信號基于數字基帶信號進行調制。調制根據正弦載波真服變化的數字基帶信號的是振幅鍵控(2ASK)。二進制的數字基帶信號需要二進制振幅鍵控。通過控制載波信號在二進制基帶中“1”或“0”的變化來實現2ASK仿真過程中的通斷，進而實現控制連續變化的載波幅度信號的目的。設數字0、1為發送的二進制符號序號,則0符號的發送概率為P,發送1符號的概率為1-P,且兩個概率相互獨立，所以二進制振幅鍵控信號可表示為e2ASK(t)=∑nang(t-nTk)cosωcte2ASK(t)=∑nang(t-nTk)cosωct。

軟件具體實現過程：

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

(2)由于在iDAQ Reader.vi 取值時值為反序，所以需要在其data接口處創建反轉一維數組函數。創建boolean數組，接受信號源發出的信號，在數組上右鍵，創建屬性節點，使得在接收數據之前進行初始化。默認初始化值為False。

(3)按路徑“編程”→“波形”→“模擬波形”→“波形生成”→“基本函數發生器”。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“信號處理”→“波形調理”→“波形重采樣(單次)”.vi。按照順序添加創建波形、創建數字數據、while循環等函數結構。程序前后面板如圖3所示。

圖3 數字信號調制程序面板

2.2 數字信號解調

2ASK信號的解調采用相干解調法，又稱為同步檢測法。LabVIEW具體實現過程為：

(1)新建VI，按路徑“編程”→“波形”→“模擬波形”→“波形生成”→“正弦函數。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“信號處理”→“波形調理”→“濾波器”模塊。再起設置面板設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，在結構選版中創建元素同址操作結構。

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

(4)添加for循環，對經過低通濾波后的波形進行抽樣判決，如果數組元素值大于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，解調的前后面板如圖4所示。

圖4 數字信號解調程序前后面板

3 結語

基于USB數據采集卡，在單機數據上實現的模擬信號和數字信號的通信。該系統應用了LabVIEW圖形化編程軟件開發等技術，將理論原理生動展示，可以提高學生的學習興趣，解決了理論教學難題。本系統界面友好，易于操作，可以用于學生課上的數據采集演示，也可以用于科研之中。