基于LabVIEW的数字钟研究与设计设计

Abstract Keywords 2 2 2 3 4 5 7 7 7 8 82.4.1前面板（FrontPanel） 92.4.2程序框图（BlockDiagram） 4数字钟的设计方案..............................................15 致谢............................................................241的功能。然后将它与传统仪器的区别做了一个简单的比较，之后全面的讲解了使虚拟仪器在实验操作中的优势得到充分的体现。通过分析虚拟仪器技术在数字钟研究与设计中得到实际的运行效果，表明了该虚拟仪器设计过程简单、方便，而且具有性能稳定、使用方便灵活以及节约成本等特点，在研究中可以得perimentaloperationtobefullyreflected.Actualoperatingcost-savingfeaturesKeywords:LabVIEW;virtualinstruments;digitalclock1计算机，我们知道，就现在这个社会，计算机的发展是飞速的，这种结合也同样使仪器飞速发展，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种正好相反，是在计算机里面装入仪器，这种方法以计算机为基础，从而实现各种仪器，我们科技在不断的前进，生活也随着科技的发展而提高，仪器必然也有它的发其主要的功能就是实现模数转换，将原本是模拟信号的测量最终转化为数字信智能仪器中包含了微处理器，它不仅可以进行自动测量，而且还具有一定的数据处理方面的能力，因而可以取代部分脑力方面的劳动，这是它的优点。功能都是以固态的形式而存在，不能像软件4、第四代仪器：虚拟仪器1纵观仪器的发展史，我们可以发现仪器领域已经历了两次伟大的技术革命。分别是：由数字电子的发展从而引起的一次革命，和由微型处理器的应用从而引起的另一次革命。第一次仪器革命使仪器的形态从模拟仪器时代进入了数字化仪器时代；第二次仪器革命使数字化就目前看来，仪器将进入虚拟仪器时代，这次仪器革命是由计算机的发展而引认真、全面、透彻的研发，使得他们的公司成为了虚拟仪器业界公认的权威。传统工业的革命中计算机技术的重大突破。大致说来，纵观虚拟仪器的历史，使用计算机增强传统仪器的功能是第一进程。由于树立了GPIB将其与计算机联结就可以实现操作。随着计算机系统性能不断上升，计算机的应用也越来越普遍，这种发展是必然的趋势。在这一阶段虚拟仪器几乎是直线开放式的仪器构成是第二进程。其中插入式计算机数据处理卡和VXI仪器总线标准的确立，这两大技术性的发展出现在仪器硬件上。这些新技术使虚拟仪器的发展有了很大的提高，不仅处理了在上一个阶段内在供应方面以及设定仪器功能方面的不同，并且开放了仪器的构成，使之为广大用户所了解。1虚拟仪器框架得到了广大群众的认同与好评，最终采用是第三阶段。因为软件领域一般采用面向对象的编程思想，所以开发了框架封装任何用户构建虚拟仪器需要知道的东西，使用户的操作更为便捷。硬软件所涉及的行业直接导致了很多的行业有了自己的准则，某些虚拟仪器平台也就成为了该行业的权威若想要实现一般仪器所具有的功能，例如：数据采集方面，框架就是实现目的微型计算机在不断的随着时代的发展而发展，虚拟仪器的关键部分也随着微型计算机而发展，另外它所采用总线方式的不同，可将虚拟仪器分为五种类这个种类是由数据采集卡插入计算机内再加上专用的软件形成的，如限制，首先机箱内的噪声比较大，然后是插槽数目太少而且尺寸不符合等。另这一类是一种测试装置。这种装置是联结到计算机的并行口进行的，然后对并行口运用恰到好处。他们让虚拟仪器既可以与台式电脑相连，还能够和笔记本电脑相连，非常方便。而且这种虚拟仪器的价格比较低，比较受广大群众这种虚拟仪器的出现直接实现了计算机对仪器的控制，替代传统的人工操作方式，而且我们可以将以前的传统方式的电子测量进一步发展，将多台仪器组合，让人工操作单台的系统向大规模自动测试系统发展。测量系统的结构和1不会随意变动的电源，十分强悍的冷却能力以及完美无缺的RFI/EMI屏蔽系统也越来越得到广大群众的认可，特别是对速度、精度要求高的场合，这中优势是其他仪器无法比拟的。但是它的造假比较高，而且组装VXI总线方式虚验、适合于数据采集和电气、软件、仿真方面的全新标准，以全面形成新的虚拟仪器的标准结构。制订PXI规范的目的就是为了将台式的个人电脑的性价比优充分体现，并全面运用台式个人的电脑的硬件设施，最后将PCI总线对虚拟拟仪器在未来发展的主流方向。形，虽然性能强大，但是价格昂贵，而且功能只有一方面，只能完成一种类型的工作。因此，传统仪器都无法扩展他的功能和效果，仪器的整体结构，电路价格低，并且可重用性与可配置性强1从表1-1中可见，传统仪器与虚拟仪器二者之间的主要区别在于：后者在使用时可以自己设计开发功能，而前者的功能却是由厂商定义好的。从这方面看来，那些仪器如果是功能已经固定了，不管是否有其他特点，都不能被我们叫做虚拟仪器。而且，没有面向科技与工程人员的图形化开发平台就难以涉及但是一些很显而易见的缺点在一般的个人电脑上存在，例如：用它来建立标准，这种标准相当于让每一种仪器是一个插卡，而且要保证仪器的性能和使用较多的硬件。只是这种卡式仪器采用的显示方式，还是在计算机屏幕上以虚1以至于不仅仅增强系统的性能与功能，而且降低系统成本，是虚拟仪器技术最核心的思想。美国国家仪器有限公司基于软件VISA（VirtualInstrumentationsoftwareArchitecture）虚拟仪器软件函数库为VISA库。它是一个个可以随便调用的函数集合，是为了让计算机对仪器的远程控制。像这样必须把计算机与仪器之间的软件层联结起来，才能达到想要的要求，它是存在与计算机的系统之中的VISA库去施行仪器总线的一仪器驱动程序是完成对某一特定仪器控制与通信的软件程序集。它是应用程序完成仪器控制的必需品，仪器厂商会把其驱动程序以开源形式处理，他们LabVIEW的概念，是将前面板与流程图结合得以勾践虚拟仪器的工具。LabVIEW是一种在业界领先的工业标准图形化编程工具，是专门为程序员和科学家设计的直观图形化编程工具，它的全称为实验室虚拟仪器开发平台。它所建立的虚拟仪器系统是基于软件和计算机及各种不同的测量仪器硬件集成在一1起，用来形成用户自定义的解决方案，成为专门数据采集与仪器控制，数据分析和数据表达而设计的图形化编程软件，使创建的程序模块化，易于调试，理仪器的效果，更是创建了一种的接口，类似定义一种标准，不管用户怎么去实现、定义，都是按照这个标准而来的。并且，不像硬件前面板，硬件前面板只有一个定死的功能，但是软件前面板包含了不同的应用场合不同的参数，用户LabVIEW集成了很多仪器硬件库，如GPIB/VXI/PXI/基于计算机的仪器、LabVIEW的开发环境分为三部分:前面板(panel)、框图程序(DiagramProgramme)和图标/连接端口(Icol/rerminal)。用来设置输入数值和输出数值工作量，Indicator代表输出量，他们通过各种图标如开关、按钮、旋钮、图标等出现在前面板上，借此来模拟真实仪器。数据连线（Wire）和节点（Node）组成框图程序，前面板上的控制对象即输入量和输出量由它通过图形语言来进连线来表示，它定义了程序框图内的数据流向。为为了实现模块化编程的思想，是将LabVIEW的程序定义成一个子程序，而且这个子程序是由图标/连接端口实工具模板（ToolPalette）、控件模板（ControlsPalette）和功能模板（FunctionPalette）分别是LabVIEW的3个可移动的图形化工具模板。定位、连线、断电、标注、文字注释等用于图形操作的各种工具都位于工具模板；前有些基本的数学函数则由功能模板提供。这三个模板是LabVIEW编程的主要工我们与用户交流要通过前面板来实现，前面板就类似于传统仪器的面板，当然面板上就会有开关，旋钮，表头，图形，图表等对象，这些对象可分为两类：用户输入和显示输出。前面板的界面如下，图2-1:程序框图和前面板是一一对应的，前面板上的输出与输入功能都由后台的11、总体设计：根据用户需求，进行VI总体结构设计，确1数字钟是一种利用数字显示的时钟，不同于以前的机械时钟用硬件组成。数字钟是通过电路来实现的，而且实用性更加方便，价格也更加便宜。它有很多种设计方案，例如：可以用单片机构成数字钟显示，或者用数字钟芯片并为它配以显示设备构成数字钟。这些方法各有千秋，其中单片机数字钟更为广泛某些公众场合的显示都有数字钟的存在，数字钟给我们的生活带来了极大的方便。像我们平常所见到的定时自动报警、自动电铃技的发展，特别是数字集成电路的飞速发展，使数字钟具有性能稳定，携带方1在这个高速发展的摩登时代。新产品、新技术层出不穷，电子技术的发展同样也关注时间与数字产品的结合之物——数字钟。在这个时代，时间对于我们是一个很非常重要的物品，直接关系着我们生活的每一步。因而数字钟更加随着生活质量的提高，人们对数字钟的要求也越来越高，不仅仅是以前的单片机数字钟是一种应用极广、产业链以及供应链庞大的数字钟，只不过单片机数字钟的底层结构和它所实现的原理、具备了何种技术等这些方面，知道的精确计算时间和解析码元序列，以电子显示装置取代原有的针式指示方式，极大地降低了时间显示的不准确性，这类时钟将时分秒的特性以数字的形式显示出来，并能对时间进行自动的校准。如今随着技术的不断深入，使用者对计时系统的要求也逐渐提升，计时装置从内部技术到组成机构都发生了质得飞跃，单片机由于优质的性能和合理的价格广受使用者的青睐，它体积微小、适基本功能，输入输出端口齐全，只需导入程序，便可实现微处理器的控制功能和数据处理功能，为追求灵活的数据处理机制，单片机还设置了加减乘除的指1令集。在单片机的实际应用中，使用者可以根据自己的实际需求，配置相应级数码管分为七段数码管和八段，其中八段的比七段多一个小数点；数码管也有共阳极和共阴极之分。其中共阳数码管是指将全部的二极管的阳极连接在高电平，阴极处于低电平时，那一段就会亮。共阴数码管正好与共阳极数码管相反，共阴极是将全部的二极管的阴极连接在一起，在应用是将阴极COM接到七段数码管价格低，耐用性高。对于数码管的显示，在单片机的应用中一般分为静态显示与动态显示。静态显示就是指数码管的显示为固定，不会随便%H-%M-%S：24小时-分钟-秒返回输入字符串的截取后字符串，从偏移量开始，包括长度个字符。如图系统时间，得到的格式为字符串类型。为了让后面指示灯的输入值应该为数值1While循环是Labview中用的最多的程序结构，理解好While循环是用好1简单的理解就是先执行完框内的所有程序，再判断循环条的循环次数，可以当输出接线端。右下角的红色圆是条件接线端口，可以通过由于labview中程序一般从左到右执行，所以从左边连入while循数字钟一般采用的是七段数码管显示，在这里我采用的是布尔方型指示器1从系统得到时间，在转换成数值后，不能直接显示出来，必须经过统一编1通过表达式节点计算出此时属于哪一段，再通过七个布尔文本分别显示即可，1如图4-12，同时间显示，日期从系统本地取出，并格式化1通过上面的介绍，让我们了解到虚拟仪器从出现到现在发展的历程，描述同时将其与之前的仪器设备在技术上作了相应的比对。接着对数字钟的理解与查阅了大量的资料后LabVIEW设计数字钟设计有了一个初步的思想，总结出一些关键的设计部件，并经过分析与设计，最终完成了一个较为简单的数字只是在实践中，想做好一个数字钟可没有那么容易，如何做的美观、形象也是在最初做好前面板的显示部分时，看来看去都觉不是