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虚拟数字万用表设计 摘要 今天，数字万用表已经被广大应用到电子、电工、仪器、仪表和测量领域，用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，显示出强大的生命力。随着时代科技的进步，对数字万用表的要求也明显提高，品种多、功能强、精度高、自动化程度高，而且要求测试速度快、实时性好、具有良好的人机界面，承担着在生产过程的控制、监督和管理等任务，虚拟仪器（Virtual Instrument）正可以实现这些要求。 本设计采用虚拟仪器作为前提，运用虚拟仪器及其相关技术，实现了一款集电阻、电压、电流测量于一体的虚拟数字万用表的设计。 关键词：虚拟仪器、数字万用表、LabVIEW Abstract Today, digital multimeter has been the application to electronics, electrical, instrument and meter and measurement field, used for electronic and electrical measurement, industrial automation instrument, automatic test system, intelligent measurement field, show strong vitality. Along with the time the progress of science and technology, the digital multimeter requirement also improved obviously, many varieties, the function is strong, high accuracy, high degree of automation, and required test speed, good real-time, has the good human-machine interface, responsible for production process in the control and supervision and management tasks, Virtual Instrument (Virtual Instrument) are can realize these requirements. This design USES the virtual instrument as a premise, the use of virtual instruments and related technologies, the realization of a collection of resistance, voltage, measure current in the integration of virtual digital multimeter design. Keywords：Virtual instrument, digital multimeter, LabVIEW 目录 摘要. I Abstract . I I 第1章绪论 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2 虚拟仪器背景 (2) 1.3 设计内容及其技术指标 (4) 第2章方案选择 (5) 2.1 软、硬件结合的虚拟数字万用表 (5) 2.1.1 提出设计思想 (5) 2.1.2 数据采集卡介绍 (6) 2.2 基于LabVIEW的虚拟数字万用表 (8) 2.3 方案分析和选择 (9) 本章小结 (9) 第3章虚拟仪器 (10) 3.1 虚拟仪器的介绍 (10) 3.1.1 虚拟仪器的概念 (10) 3.1.2 虚拟仪器的构成 (10) 3.2 虚拟仪器的特点及优势 (12) 3.2.1 虚拟仪器技术的三大组成部分 (12) 3.2.2 虚拟仪器技术的四大优势 (12) 3.3 图形化虚拟仪器开发平台（LabVIEW） (14) 3.4 基于LabVIEW平台的虚拟仪器程序设计 (14) 本章小结 (16) 第4章系统软件的设计与实现 (17) 4.1 系统的开发工具 (17) 4.2 万用表界面的设计 (17) 4.2.1 开关按钮的设计 (17) 4.2.2 档位选择的设计 (18) 4.2.3 量程选择的设计 (18) 4.2.4 显示屏的设计 (19) 4.2.5 数据保存功能的设计 (20) 4.3 其他功能的设计 (20) 4.3.1 软件的模拟值 (20) 4.3.2 运行模式的设计 (22) 4.3.3 测量精度和连续测量周期的设计 (22) 本章小结 (23) 第5章编程与美化 (24) 5.1 主要程序的编程 (24) 5.1.1 模拟值范围的编程 (24) 5.1.2 档位选择的编程 (25) 5.1.3 量程选择的编程 (25) 5.2 其它程序的编程 (26) 5.2.1 测量精度的编程 (26) 5.2.2 测量模式和测量周期的编程 (26) 5.2.3数据保存和回放的编程 (27) 5.2.4 实时时钟的编程 (28) 5.3 程序的调试和美化 (29) 5.3.1 程序的调试 (29) 5.3.2 程序前、后面板的美化 (31) 本章小结 (31) 结论 (32) 致谢 (33) 参考文献 (34) 附录1 译文 (35) 附录2 英文参考资料 (38) 附录3 程序中主要函数的功能 (42) 附录4 后面板程序图 (46) 第1章绪论 1.1 课题背景 数字万用表是经过历史慢慢发展来的。早期的万用表，使用磁石偏转指针的表盘，与经典的电流计相同；现代则采用LCD或VFD（真空萤光显示器，Vacuum fluorescent display）提供的数字显示。现代万用表已全部数字化，并被专称为数字万用表（DMM，Digital MultiMeter）。同样，更好的电路系统和电子学，也提高了测量精度。旧的模拟仪表的基本精度在5%到10%之间，现代便携数字万用表则可以达到±0.025%，而工作台设备更高达百万分之一的精度。我国数字万用表工业起步于20世纪70年代中期，历经引进、发展、创新3个阶段。目前我国数字万用表产量居世界首位，每年生产近1000万台中、低档的数字万用表。 数字万用表（常用实物如图1-1所示）亦称数字多用表,简称DMM(Digtial Multimeter)。它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续的、离散的数字形式并加以显示的仪表，能实现对电压、电流、电阻的实时测量。 数字万用表具有以下几大特点： 1）显示清晰直观，计数准确 2）显示位数 3）准确度高 4）分辨力高 5）测试功能强 6）测量范围宽 7）测量速率快 8）输入阻抗高 9）集成度高，微功耗 10）保护功能完善，抗干扰能力强 由于具备上述优点，数字万用表是当前电子、电工、仪器、仪表和测量领域大量使用的一种基本测量，已被广泛应用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。随着时代科技的进步，数字万用表的功能越来越强大，把电量及非电量的测量技术提高到崭新水平。 图1-1 常用数字万用表 1.2 虚拟仪器背景 在电子、电器设备发展的历史长河中，控制室里的操作人员需要对仪器的各项数据进行测量和控制，随着计算机大量进入工厂的各个部门以后，操作人员希望通过显示终端对生产过程进行监督和操作，希望键盘和显示屏代替了庞大的控制仪器、仪表遗迹大量的开关和按钮，希望控制室变得越来越小，只需 要很少的操作人员就能完成对生产过程进行监督和操作的任务。所以虚拟仪器 应运而生，它可以使工程师通过计算机系统获取大量的有关生产装置工作状态的信息和分析计算的结果，以便及时做出正确的决策，使工作过程更加简单并且更有效率。 虚拟仪器的出现是仪器发展史上的一场革命，代表着仪器发展的最新趋势和新方向，并且是信息技术的重要领域扩充，对科学技术的发展和工业生产将产生不可估量的影响。虚拟仪器是微电子、通信、计算机等现代科学技术高速发展的产物。自从1785年库仑发明静电扭秤，1834年哈里斯提出静电电表结构以来，电测仪表和电子仪器随相关技术的进步、仪器仪表元器件质量的提高和测量理论方法的改进得到飞速发展。有一种较普遍地说法将测量仪器的发展分为五个阶段，如图1-2所示： 图1-2 测量技术的发展 虚拟仪器(Virtual Instrument ，简称VI)的概念是由美国国家仪器公司(NI)在20世纪80年代最早提出的，管理人员和工程师可以通过计算机测控系统获取大量的有关生产装置工作状态的信息和分析计算的结果，以便及时作出正确的决策，使生产装置更有效的发挥效能。虚拟仪器是计算机技术与仪器技术深层次结合产生的全新概念的仪器，是对传统仪器概念的重大突破，是仪器领域内的一次革命。虚拟仪器在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义、具有虚拟前面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。其核心的思想是利用计算机的强大资源使本来需要硬件实现的技术软件化，以便最大限度地降低系统成本，增强系统功能与灵活性。虚拟仪器代表着从传统硬件为主的测试系统到以软件为中心的测试系统的根本性转变。 本次设计中采用LABVIEW8.5对课题进行实现，软件界面如图1-3所示： 模拟仪器虚拟仪器智能仪器数字仪器电子仪器19世纪九十年代 七十年代20世纪五十年代