基于LabVIEW的虚拟数字电路实验系统的

不但可以节约大量仪器设备的需要，也提高了实验教学和科研的效率和质量。数字电路作为电子信息类各专业的主要技术基础ABSTRACTDigitalinstrumentplatformgraduallyreplacedthetraditionalelectronicinstrumenthasbecomeatrend.Ifthevirtualinstrumentusedintheexperimentqualityandefficiency.DigitalcircuitforelectronicinformationmajorsmainlyKeywords:virtualinstrumenttechnology,digitalcircuit,experimentSystem,LabVIEW 4 4 4 5第三章LabVIEW在数字电路实验中的应用 10第四章数电路实验系统的设计 14 14 14 15 16 18 19 19 21 22 23 23 25 27 29 30 31实验教学是培养学生创新思维和实践能力的重要环节。随着科技的飞速发展，课程教学内容不断更新，传统的实验教学方式日如今高校实验室教学设备数量有限，特别是一些贵重的仪器，要做到学生与设备这样这些数据不便于保存、查询和整理。术在实验教学中得到应用，将可以改善实验条件和效果，使教学更生动形象，这是在现代实验教学中的一种先进技术手段。本次毕业设计的任务就是在LabVIEW虚拟仪器的设计环境下完成第二章虚拟仪器概述三次仪器革命即虚拟仪器时代，这和通用计美国国家仪器公司NI（NationalInstruments）提出了虚拟测量仪器（VirtualInstrument，简称VI）的概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了“软件即是仪器”的先河。虚拟仪器(VI)是基于计算机系统的数字化测量测试仪器，用计算机屏幕形可以实现普通仪器的全部功能以及一些在普通仪器上无法实现的特殊功能[1]。是初学乍用的新手还是经验丰富的程序开发人员，虚拟仪器在各种不同的工程应用和行业的测量及控制的用户中广受欢迎。台LabVIEW。虚拟仪器在国外已发展成为一种新的产业。美国是虚拟仪器的诞生地，目前也是全球最大的虚拟仪器制造国[2]。委员会将虚拟仪器研究作为现代机械工程科学前沿学科之一，列入为“十五”期间优先资助领域。目前有些研究已取得可喜成绩，如863项目“虚拟仪器关键拟仪器的技术。这项成果表明我国在虚拟仪器方面走出一条自主创新的路子。I/OI/O这种方式借助于插入计算机内的数据采集卡与专用的软件如LabVIEW相结件的便利。但是受PC机机箱和总线限制，且有电源功率在一个采集盒内。仪器软件装在计算机上，通常可以完成各种测量测试仪器的功其价格低廉、用途广泛，特别适合于研发部门和各种教学实PXI总线方式是PCI总线内核技术增加了成熟的技术规加了多板同步触发总线的技术规范和要求形成的，增加了多板发总线，以使用于计算机平台上，实现计算机全数字化的采集、HPVEE等，这些软件开发工具为用户设计虚拟仪器应用软件提供了最大限度的方第三章LabVIEW在数字电路实验中的应用软硬件产品，其产品帮助从事研究、开发、生产、测半导体、电子、化学、电信、制药等行业工作的工程师和科学家进行测量、过程与C和BASIC一样，LabVIEW也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。LabVIEW的函数库包括数据采集、文件输入/输出、协议、模拟/数字/计数器I/O、信号调理、、图像获取和机器视觉、运动控制、PLC/数据日志等等。LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试及观察数据流。LabVIEW是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言——通常称为G编程语言。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而LabVIEW则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。与传统的编程方式相比,使用LabVIEW在很短的时间内构建、设计和更改自己的虚拟仪器系统[4,5]。前面板是图形用户界面，也就是VI的虚拟仪器面板，这一界面上有用户输入和显示输出两类对象，具体表现有开关、旋钮、图形以及其他控制（control）和显示对象（indicator）。使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码，又称G代码。LabVIEW的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。LabVIEW系统由LabVIEW应用执行文件和许多相关的文件及子目录组成。LabVIEW使用文件和目录来存储创建VI所必须的信息，部分重要的文件和目录如下：1、LabVIEW可执行程序：用于启动LabVIEW。2、vi.lib目录：该目录包含VI库，如数据采集、仪器控制和分析VI。它必须与LabVIEW可执行程序在同一目录下。不要改变vi.lib目录名称，因为LabVIEW启动时要查找该目录。如果改变此名称，就无法使用众多的控件和库函数。3、examples目录：该目录包含许多VI示例，这些例子示范了LabVIEW4、user.lib目录：用户创建的VI保存于该目录并将出现在LabVIEW的Functionspalette上。5、instr.lib目录：如果希望用户仪器驱动程序库出现在LabVIEW的函数选项板上，应将其放置在该目录下。6、Learning目录：该目录包含有使用本书所需的VI库。图3.1LabVIEW的发展历程LabVIEW编程一般要经过以下几个步骤。流程，并保证所使用的虚拟仪器硬件在LabVIEW函数库中有相应的驱动程序。2、前面板设计：在LabVIEW的前面板编辑窗口内，利用工具模板和控件模板进行VI前面板的设计。3、框图编程：在LabVIEW的框图编辑窗口内，利用工具模板和函数模板执行VI程序；同时可利用LabVIEW工具模板中的断点工具和探针工具调试缩图标间的连线指定了数据的流向，相当于代码语言的“赋值”语句。在LabVIEW的函数选板中，既包含了大量专用的信号处理、信号运算等图标，也包含了各种输入控件和输出控件，如各种形式的开关、按钮、指示灯、波形显示器等等，这些“器件”可直接用简单的拖动方式拖放到相应位置即可使用[6]。形化的语言风格，完全可以做到将“程序——逻辑图——实验过程——输入输出”等过程的结合，使过程简单明晰，可以完成数字逻辑电路中几乎所有的实验第四章数字电路实验系统的设计两个同位的加数和来自低位的进位三者相加，这种加法运算就是所谓的全AABCiS0000000110010100110110010101011100111111全减器是两个二进制的数进行减法运算时使用的一种运算单元。最简单的全减器是采用本位结果和借位来显示，二进制中是借一当二，所以可以使用两个输出变量的高低电平变化来实现减法运算。全减器真值如表4.2所示：其中A和B表示二进制数的第i位，S表示本位最终运算结果，即就是低位向本位借位或本位向高位借位之后的最终结果，Ci表示低位是否向本位借位，Co表示本位是否向高位借位。AABCiS0000000111010110110110010101001100011111路。根据需要，输出信号可以是脉冲，也可以是高电平或者低电平。译码器种类输入输入A2A1A0Y7Y6DY把两个与非门G1、G2的输入、输出端交叉连接，即可构成基本RS触发器，其逻辑电路如图所示。它有两个输入端R、S和两个输出端Q、Q非。1.当R端无效(1)，S端有效时(0)，则Q=1,Q非=0,触发器置1。2.当R端有效(0)、S端无效时(1)，则Q=0,Q非=1,触发器置0。3.当RS端均无效时，触发器状态保持不变。4.当RS端均有效时，触发器状态不确定表4.5基本RS触发器特性表图4.10RS触发器程序框图图4.11RS触发器前面板表4.6JK型触发器特性表图4.12JK触发器程序框图图4.13JK触发器前面板3、计数器在数字电路中，把记忆输入CP脉冲个数的操作叫做计数，能实现计数计数脉冲的不断输入而作递减计数。即此计数器可作为加减用的同步双向计数信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波LED数码管（LEDSegmentDisplays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。led数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类。七段LED数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的。这些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g来表示。当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，已形成我们眼睛看到的字样。01