基于VI的数字万用表四通道切换系统.docx

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1、基于VI的数字万用表四通道切换系统ronggang导语：本文以HP34401A高精度数字万用表为控制对象，基于虚拟仪器的原理设计了高精度数字万用表四路切换记录系统，使一台数字万用表可以同时进展最多4个通道的信号测量。整个系统界面友好，系统容易操作,具有较高的实用价值，并且已经在实际中得到了很好的应用。摘要：本文以HP34401A高精度数字万用表为控制对象，基于的原理设计了高精度数字万用表四路切换记录系统，使一台数字万用表可以同时进展最多4个通道的信号测量。整个系统界面友好，系统容易操作,具有较高的实用价值，并且已经在实际中得到了很好的应用。关键字：虚拟仪器;LabVIEW;数字万用表;多通道测

2、试AFour-channelSwitchingSystemofDigitalMultimeterBasedonVirtualInstrumentXIEJie,YANGBo,HEQiangAbstract:Thispaperdescribesafour-channelswitchingsystem,whichcanperformfourchannelsorlessmeasurementatthesametimebyonedigitalmultimeter.Thefour-channelswitchingsystem,usedinHP34401Ahigh-performancedigitalmul

3、timeter,isdesignedbasedonvirtualinstrument.Theinterfaceisfriendlyanditiseasytooperate.Theswitchingsystemcanmeetpracticeneedsandperformwell.Keywords:virtualinstrument;LabVIEW;digitalmultimeter;multi-channeltesting1.引言高精度万用表是如今测试中常用的测试工具，它一般只有一路测试通道。而在当代测试中，由于测试目的的要求，经常需要同时对多路信号进展测量。这时假如同时使用几台测试仪器，不但加

4、大了本钱，而且也难以协调工作。假如可以设计一套系统，使一台数字万用表可以分时对几路信号进展测量，就可以大大地方便测试人员的工作，并节约测试本钱。根据这个原理，作者以HP34401A高精度数字万用表为例，基于虚拟仪器的原理设计了高精度数字万用表四路切换记录系统，使一台HP34401A可以同时进展最多四路信号测量，而且利用LabVIEW编写了进展测控和测量的软面板VI，它不但可以进展相应的参数控制，还具有数据记录和图形显示等功能，丰富了测试内容，使测试结果更具有直观性;而且仪器的软面板化使系统具有更大的灵敏性，更便于更改和晋级。2.总体方案系统由软件和硬件两局部组成。硬件局部的组成如图1所示，它由

5、带串口的计算机、四通道切换电路、高精度数字万用表和电源构成。计算机与四通道切换电路通过USB或者RS-232进展通信;HP34401A与计算机之间通过RS-232进展通信。图1硬件组成整个测试的经过为：被测量的四路模拟信号首先进入四通道切换电路;四通道模拟电路在计算机的控制下根据软件的设定对四路信号进展分时切换，使每一时刻只有一路模拟信号可以传递给HP34401A;HP34401A把接到信号的根据软件的设定进展测量，然后把AD转换后的数字信息通过RS-232接口传送给计算机。软件局部作为系统的核心，运用图形语言LabVIEW编写。LabVIEW带有丰富的扩展库函数，包括了数据收集、通信接口总线

6、和串口仪器控制、数据显示、分析、存储等，并可以支持平台工作，具有良好的可视性和操作性界面，可以很好的完成对电路和数字万用表的控制、信号收集、数据记录和控制等功能。3.HP34401A要实现计算机对数字万用表的控制，万用表必须带有通信端口，具有可编程性，根据万用表的性能和要求编写程序，在软面板中实现数字万用表的各种参数的设定，实现对数字万用表的远程控制。高精度数字万用表一般都可以知足这样的要求。这里介绍一下HP34401A的性能。HP34401A是一种六位半的高精度数字万用表，它以下的系统特性使它可以知足于各种测试需用：具有HP-IBIEEE-488和RS-232远程接口;最高读取速率可以到达1

7、000次/秒;适用于三种标准可编程语言：SCPI、HP3478A和Fluke8840;具有512个读取数据的存储才能;从以上的性能可以看出，HP34401的灵敏的系统特性使它具有远程端口和可编程功能，可以实现远程控制，并且具有较高的读取速度，可以知足测试的要求。表1描绘了编程语言和远程接口的对应关系，根据它可以选择相应的编程语言和接口形式。Table1.语言和接口关系表这里因为电路使用的是RS-232接口，而HP3478A和Fluke8840A/8842A两种语言不支持RS-232接口，所以选择了SCPI作为数字万用表的编程语言。4.四通道切换电路四通道切换电路用于进展模拟信号的切换。它是硬件

8、中唯一需要设计、制作的局部，它的构成如图2所示。图2四通道切换电路的组成测试信号经过电压跟随后由在SCM控制下的多路复用器进展分时切换，使某一时刻只有一路信号能通过与数字万用表的接口传递给数字万用表。电路的控制局部为单片机，它通过通信端口也计算机相连。因为有些计算机只有一个串行端口，所以设计了RS-232和USB两种与计算机进展通信的端口电路。单片机可以根据计算机发出的信号控制多路复用器，实现通道选择和对切换时间的控制。这里选用Cygnal公司的C8051F310单片机。多路复用器使用的是MAXIM公司的DG408，它为8通道的CMOS模拟多路复用器，具有切换时间短，信号损失少的特点。这里只使

9、用了其中的四个通道，假如实际情况需要，对硬件和软件进展适当的修改就可以把复用通道增加为8个。由于测试信号的输出阻抗是不确定的，多路复用器又有一定的阻抗，为了防止信号衰减，输入的被检测信号必须经过电压跟随后再输入多路复用器。5.软件软件局部是这套系统的核心，用来完成对四通道切换电路和HP34401A的控制和数据收集、存储等功能。它采用可视化语言LABVIEW进展编程，利用其强大的软件功能和机构化语言编程风格，使得软件的变得简洁明了。软件包括参数设置和数据收集两模块。5.1参数设置参数设置包括初始化HP34401A、测试设置和系统设置三个局部。5.1.1初始化HP34401A仅需要7个步骤就可以编

10、写HP34401A，用来通过远程接口进展数据测试。把HP34401A设置为重置状态;根据所需设置HP34401A;设置触发状态;初始化HP34401A;触发HP34401A;从缓冲或者内部存储器中读取数据;把测试数据读入计算机。步骤、为软件启动前，手动设置万用表。因为这里选用的与通信端口为RS-232，所以在使用万用表之前要先手动把HP34401A设置为RS-232操作的远程形式，并且设置波特率和偏置与程序中的一致。步骤、和那么由软件来完成。这里主要介绍步骤。首先对串口进展初始化;在串口初始化后，先发送CLS命令把万用表的存放器清空;然后发送SYST:REM命令把万用表置于用RS-232操作的

11、遥控形式。最后是对HP34401A的进展测量参数设置HP34401A的测量参数设置包括测试功能设置Function、测试范围设置Range和测试精度设置Resolution。在Function中可以设置测试的信号为直流电压、沟通电压、直流电流或沟通电流;在测试范围设置Range中根据测试精度设置Resolution的设置，选择测试值为0.1、1、10等不同的范围;在测试精度设置Resolution中可以设置测试结果为41/2、51/2或者61/2等不同的精度，参数的精度被设置为1/2是因为结果只能用0或1表示。5.1.2测试设置在测试配置中可以选取采样方式为定点还是定时，并且进展通道的选择。假

12、如设定的为定时采样，在采样的经过中，将显示出设定采样时间和已采样时间;假如设定的为定点采样，在采样的经过中将显示出设定采样点数和已采样点数。InitiateHP34401A和进展通道选择的流程代码如图3所示。5.1.3系统设置系统设置包括采样形式选择和程序配置。用来设置计算机与切换电路和万用表通信的端口，和默认的保存数据的文件名。由于计算机与HP34401A的通信端口为RS-232，所以在程序中嵌套SCPI语言实现对HP34401A的编程。高精度的数字万用表的讲明书中一般都提供编写万用表的命令。图3初始化HP34401A和通道选择流程代码5.2数据收集数据收集包括数据收集、数据显示和数据存储三

13、局部。数据收集用来收集万用表输送过来的数据，并根据要求转化为各种数据格式，输送给图形显示或者数据记录。在采样的经过中，四个通道的数据可以实时的把已收集信号的波形显示出来，并且利用LABVIEW中graph特有的功能，对图形进展区域放大。数据存储把收集到的数据存储以.txt的文件格式存储在采样前设定的或者默认的文件名中，并且在文件头讲明采样通道和采样起始时间。在前面板中还有一个数字框，用于实时显示收集的数据。6.测试实例本测试系统在测试中已经得到了很好的应用。图4即为VI的前面板和同时测试四个某型号的传感器的零位稳定性的测试结果。图形中部的控件用来切换测试设置和系统设置的界面。图4.VI前面板和

14、测试结果本次测试讲明了本系统可以使一台高精度数字万用表用于多通道信号测量。可以知足测试的需要。而且本系统的硬件构成简单，本钱低，对硬件和软件进展适当的修改就可以扩展进展更多的通道的测量，有很大的灵敏性，非常合适于扩展高精度万用表进展多通道测量。基于LabVIEW开发的软件界面美观、简洁，同时也使收集系统的收集方式具有了更灵敏的方式，使数据的收集结果更富有直观性。大大的方便了测试工作。它为测试工作人员提供了一个有效的测量手段，具有很高的使用价值。参考文献: 1杨乐平.LabVIEW程序设计与运用.电子工业出版社.2005,1:1-8. 2戴鹏飞.测试工程与LabVIEW应用.电子工业出版社.2006,5:40-48. 3魏晨阳,朱健强.基于LabVIEW和声卡的数据收集系统.微计算机信息.2005,1:45-192. 4毛建东.基于labVIEW的单片机数据收集系统的设计.微计算机信息.2006,8:41-42.