基于LabVIEW的万用表设计.docx
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基于LabVIEW的万用表设计
基于LabVIEW的万用表设计
LabVIEW在数据采集与仪器控制中有着十分广泛的应用，本章将通过几个典型实例来介绍
LabVIEW在数据采集与仪器控制领域的编程方法。
10.1
万用表是一种电子测量工具，它能对电压、电流、电阻等进行度量。
它在现实中应用相当广
泛，是电子测试不可缺少的工具。
用LabVIEW中编写的万用表使用起来方便、灵活，改变了传统观念上万用表的外形，增强了其测量功能。
这种方式现在越来越多地被人们应用。
本
节将以板卡作数据采集硬件进行编程，实现虚拟数字万用表。
10.1.1
板卡在工业中应用相当广泛，尤其近年来在数据采集行业中被人们认可。
它最大的好处是安
装方便，操作简单，编程容易。
本节中将利用PCI8335接口板卡作为数据采集卡，对信号进行采集并处理，开发一款虚拟DT9205万用表。
DT9205型数字万用表是一个功能强大的工具。
本例中将以它为实物参考，用LabVIEW实
现一款虚拟的万用表，基本功能与DT9205一样，同时还增加了数据分析、在计算机上存储数据等功能。
1
PCI8335接口板卡是一种基于32bitPCI总线的多功能数据采集卡，它可以应用于现场数据采集、控制、小型实验和教学等多种场合。
它在硬件安装上也非常简单，使用时只需将接口
卡插入机内任何一个PCI总线插槽，并用螺丝固定，将信号电缆从机箱外部直接接入。
它的
详细功能参数如下：
—32bitPCI总线，即插即用
—输入范围：
0~10V，-5~+5V
—分辨率：
12bit
—32路单端/16路差分模拟量输入
—12bitA/D转换
—4路12bitD/A输出
—2倍、10倍、100倍硬件增益选择
—8路TTL开入（其中4路可中断）、8路TTL开出
—A/D单通道采样速率100KHz，N个通道时，每一个通道的采样率为100/NKHz
—3路8bit计数器输入，可级联为1路24bit计数器
—A/D工作方式为：
软件触发、定时启动、FIFO半满中断
—8KBFIFO
—自动通道切换和单通道设置—通过率：
单通道100KHz
—超压范围：
-12~+12V
—输入阻抗：
10MΩ
—A/D触发方式：
定时
—8通道输入输出
—提供DLL作为用户程序的接口
PCI8335板卡的功能如图10-1所示。
图10-1PCI8335板卡功能图2DT9205
DT9205数字万用表具有多精度、多范围的优点。
它可以直接把测量得到的数据显示出来，
并按要求保存。
它的具体参数如下：
—直流电压：
200mV~1000V
—交流电压：
200mV~750V
—直流电流：
2mA~10A
—交流电流：
2mA~20A
—电阻：
200Ω~200MΩ
—电容：
2nF~200μF
—二极管测试
—导通蜂鸣
—数据保存
—精度调节
—工作指示灯10.1.2
在LabVIEW中开发虚拟仪器，必须先配置好硬件电路。
这里先介绍PCI8335板卡的安装，这是整个工作的前期准备，再从PCI数据采集开始详细讲解说明，最后阐述信号在计算机中
的分析、运算、显示等的编程。
10.1.3
板卡开发过程就是以相应板卡为硬件进行编程的过程。
这里先用PCI8335板卡进行数据采集，然后对其调试，并在LabVIEW中编程，完成一个虚拟万用表。
编程是本例的重点，也
是本例的难点，尤其是整个程序的组合编程，涉及许多数据的融合和控件的配合。
下面分步
进行介绍。
1
板卡的安装是整个工作的第一步，PCI8335在硬件安装完成后还需要进行软件安装，软件安
装是非常重要的一个环节，它关系到采集板能否正常使用。
具体安装步骤如下：
（1）检查硬件安装是否正确，然后通电正常启动计算机，在系统启动完成后，会自动检测
新安装的硬件，如图10-2所示。
图10-2发现PCI硬件
（2）等到检测完毕后，弹出“找到新的硬件向导”对话框，如图10-3所示。
（3）单击“下一步”按钮，进入硬件连接向导界面，如图10-4所示。
图10-3硬件安装向导图10-4PCI桥连接（4）单击“下一步”按钮，进入硬件类型选择界面，如图10-5所示。
（5）单击“下一步”按钮，进入驱动选择界面，如图10-6所示。
图10-5硬件类型选择图10-6选择驱动程序（6）单击“从磁盘安装”按钮，将出现选择驱动程序地址的对话框，如图10-7所示。
图10-7选择驱动程序地址
（7）单击“浏览”按钮，选择“PCI8335.inf”所在的目录（光盘：
\ZTPCI8KA），单击“确定”按钮。
系统将会按要求自动安装驱动。
安装完成后重启计算机即可使用。
你也可以继续安装第
二块PCI卡。
安装第二块PCI8335卡时，系统会自动检测安装，不再经过上述步骤，只是卡的索引值不同。
索引值是使用PCI板卡时非常重要的参数，相同的ISA卡是靠地址拨号区分的，而相同的PCI卡是靠索引值来区分的。
一般情况下，第一块安装的PCI8335卡的索引值为0，以后安装的PCI8335卡索引值自动依次加1。
调用动态链接库（ZTPCI8KA.dll）中的OpenDevice函数，将PCI卡的索引值赋给此函数，即可操作相应的PCI卡。
2
在板卡安装好后，必须进行测试，这样才能保证以后的正常使用。
测试是利用PCI8335数据采集卡驱动光盘自带的测试程序进行的。
它一般位于光盘：
\ZTPCI8KA\8335\测试程序\8335test_vb\8335test.exe中。
此程序给硬件测试带来方便，也给后面的工作提供保障。
下面将对
测试程序的使用方法进行讲解，测试程序的整体界面如图10-8所示。
图10-8测试界面
运行“PCI8335数据采集卡测试程序，从菜单栏中单击”“选择板卡”命令，弹出“选择板卡”
对话框，如图10-9所示。
先输入所要操作的板卡的索引值，即可在程序的界面中对选中的
PCI8335卡进行测试。
若计算机中只安装了一块PCI8335卡，可略过这一步操作（本程序默
认对索引值为0的板卡进行测试）。
设置完后，就可以进行各项测试操作。
此测试程序根据PCI8335的各种功能，分为以下几个部分：
（1）开关量测试
该部分程序既可测试开关量输出，也可以测试开关量输入，界面如图10-10所示。
在测试界面的左上角“开关量测试”功能块中，单击“输出测试”后面的灯，可进行开关量的输出测试。
这8个灯，从左至右依次对应着通道1至通道8，8个开关量输出通道。
单击某个灯，其状
态就会在亮灭之间切换，同时输出到对应的开关量输出通道，进行相应的输出通断状态的切
换。
“输入状态”后面的8个灯，从左至右依次为通道1至通道8，分别指示了开关量输入通道的通断状态。
该功能是自动的，无须手动操作。
（2）模拟量输出测试
此部分程序用于测试模拟量输出，界面如图10-11所示。
其中4个文本下拉框对应着4个通
道模拟量输出。
在某一文本框中输入的值会输出到对应的通道。
这几个文本下拉框的值一般
是固定的。
可以通过旁边的下拉按钮选择，也可以输入任意值。
图10-9选择板卡图10-10开关量测试图10-11模拟量输出测试
（3）模拟量输入测试
此部分程序用于模拟量输入测试，界面如图10-12所示，32个文本框对应着32个通道的模拟量输入。
单击“模拟量输入”按钮，32个模拟输入电压值就会通过相应的文本框显示出来。
在“采集方式”单选框中，可选择模拟信号采集方式。
—单路：
用来对模拟量进行实时采集。
—单路滤波：
用来对采集到的模拟量进行滤波处理，这也是程序默认方式。
—多路循环：
用来对32路模拟信号通道同时采集。
它的采集速度较前两者快，多用于快速
变化量的测量过程测试中。
在“显示设置”单选框中，可进行输入模拟量的显示设置。
—原码值（十六进制）：
文本框中显示模拟量的十六进制原码值（000~FFF）。
—0-10000mV：
显示0到10000mV的单极性输入信号的电压值。
—-5000~+5000mV：
显示-5000mV到+5000mV的双极性输入信号的电压值。
以上设置都可在单击“模拟量输入”按钮后进行动态地进行。
这样方便在系统测试过程中对参
数进行设置。
（4）计数器测试
计数器测试主要是测试脉冲输入，对脉冲计数，如图10-13所示。
它可进行PCI8335的三个计数器的测试，分为三组，分别对三个计数器进行测试。
在每组中的第一个文本框显示计数
器寄存器中的当前值，第二个文本框显示计数累加值。
单击“累加清零”按钮，将清空第二列文本框中的值，重新进行累加计数。
测试程序运行后，软件就自动读取计数器寄存器中的当前值，并进行累加，无须手动操作。
图10-12模拟量输入测试图10-13计数器测试
（5）中断测试中断测试就是对采集卡的中断进行一定的测试。
它能对PCI8335采集卡上的三种中断进行测
试。
单击“打开中断总允许”按钮，可打开PCI8335中断功能，其界面如图10-14所示。
—“FIFO半满中断”区域：
可对FIFO半满产生的中断进行测试。
单击“FIFO中断测试”按钮，打开FIFO中断允许，并启动A/D转换。
当中断到来时，“中断次数”文本框显示由于FIFO半满产生的中断次数，“中断个数”文本框显示本次中断把FIFO中的数据读空，所读取的数
据个数。
—“计数器中断”区域：
对计数器产生的中断进行测试。
单击“计数器中断测试”按钮，即打开计数器中断允许。
“中断次数”文本框中显示计数中断的累计次数。
—“开关量中断”区域：
可对开关量中断进行测试。
单击“开关量中断测试”按钮，打开开关量中断允许。
“中断次数”文本框中显示开关量中断的累计次数。
单击“关闭所有中断”按钮，将关闭所有中断，禁止中断进入。
图10-14中断测试
3
在PCI8335数据采集板卡中，为了简化操作。
动态链接库（PCI8KA.dll）中几乎所有的函数的参数均通过一个结构体（ZT_PCIBOARD）来传递。
该结构体及PCI8000的有关函数说明如下：
structZT_PCIBOARD
{
longlIndex;/*PCI卡索引值，该值在安装时被系统分配*/
HANDLEhHandle;/*PCI卡的操作句柄（只有涉及中断时才用）*/
shortnCh;/*通道号*/
longlData;/*输入输出数据变量*/
long*plData;/*输入输出数据指针*/
longlCode;/*设备控制字，具体含义见函数说明*/
};
下面对各函数功能进行说明。
（1）打开设备函数longAPIENTRYOpenDeviceAmcc（ZT_PCIBOARD*bs）功能打开某一块卡PCI8335
入口有效参数：
卡索引值lIndexPCI
出口返回参数：
卡的操作句柄（只有涉及中断时，返回才有意义）hHandlePCI
：
打开设备成功0返回值：
打开设备失败1
（2）关闭设备
函数longAPIENTRYCloseDeviceAmcc（ZT_PCIBOARD*bs）功能关闭某一块卡PCI8335
入口有效参数：
卡索引值lIndexPCI
出口返回参数无
：
关闭设备成功0返回值：
关闭设备失败1
（3）开关量输入
函数longAPIENTRYZT8335DI（ZT_PCIBOARD*bs）功能采集某一通道开关量输入信号的状态PCI8335
：
卡索引值lIndexPCI
入口有效参数：
设备控制码。
表示单通道操作；表示多通道操作lCode01
：
通道号，（单通道模式使用）nCh1~8
：
某一通道读取值。
或（单通道操作）lData01出口返回参数该卡所有开关量输入状态值（多通道操作）
：
采集成功0返回值：
采集失败1
（4）开关量输出
函数longAPIENTRYZT8335DO（ZT_PCIBOARD*bs）功能进行某一个通道的开关量数据输出操作
：
卡索引值lIndexPCI入口有效参数：
设备控制码。
表示单通道操作；表示多通道操作lCode01
：
通道号，（单通道模式使用）nCh1~8
：
某一通道输出设定值。
或（单通道操作）；该卡所有开关量输入设定值（多通道操作）lData01
出口返回参数无
：
开关量数据输出成功0返回值：
开关量数据输出失败1
（5）模拟量输出
函数longAPIENTRYZT8335AO（ZT_PCIBOARD*bs）功能进行某一个通道的模拟量数据输出操作
：
卡索引值lIndexPCI
入口有效参数：
通道号，（单通道模式使用）nCh1~4
：
某一通道输出原码值（）lData0~4095出口返回参数无
：
模拟量数据输出成功0返回值：
模拟量数据输出失败1
（6）初始化模拟量采集
函数longAPIENTRYZT8335AIInt（ZT_PCIBOARD*bs）
功能初始化模拟量数据采集
：
卡索引值lIndexPCI
：
通道号nCh
单路采集通道号：
1~32
多路循环采集终止通道号：
1~32
：
设备控制字。
lCode
入口有效参数停止：
0
启动：
1
多路循环：
（默认单路采集）2
单端：
（默认差分方式）4
单极性（）：
（默认原码值）0~10V256
双极性（）：
（默认原码值）-5~+5V512出口返回参数无
：
初始化成功0返回值：
初始化失败1
（7）单通道采集
函数longAPIENTRYZT8335AI（ZT_PCIBOARD*bs）功能采集某一通道模拟量数据
：
卡索引值lIndexPCI入口有效参数：
通道号，nCh1~32
出口返回参数：
某一通道模拟量的数值lData
：
采集成功0返回值：
采集失败1
注：
该函数无须调用ZT8335AIInit初始化。
（8）单通道采集（滤波）
函数longAPIENTRYZT8335AIA（ZT_PCIBOARD*bs）功能采集一组某一通道模拟量数据数据，并进行滤波处理
：
卡索引值lIndexPCI入口有效参数：
通道号，nCh1~32
出口返回参数：
某一通道模拟量的数值lData
：
采集成功0返回值：
采集失败1
注：
该函数无须调用ZT8335AIInit初始化。
（9）设置FIFO数据地址
函数longAPIENTRYGetAddress（shortnIndex,long*lAdd）功能获取用户存放数据的地址FIFO
：
卡索引值nIndexPCI参数：
存放数据的地址（建议用户开个位的长整型数据缓冲区，接收中的数据）lAddFIFO819232FIFO
：
设置成功0返回值：
设置失败1
（10）FIFO数据批量采集
函数longAPIENTRYZT8335AIFifo（ZT_PCIBOARD*bs）功能采集某一通道或多路循环通道的一批模拟量数据
：
卡索引值lIndexPCI入口有效参数：
存放数据的指针plDataFIFO
出口返回参数：
从中读取的数据个数lDataFIFO
：
采集成功0返回值：
采集失败1
注：
1．使用前，需调用ZT8335AIInit初始化。
2．初始化后，用户需调用GetAddress设置存放数据的数组地址（该函数是为不支
持指针的计算机语言设置的，比如：
VisualBasic）。
3．使用支持指针的计算机语言，可不用GetAddress函数，直接将存放FIFO数据的
地址赋给plData即可。
（11）脉冲输入
函数longAPIENTRYZT8335CT（ZT_PCIBOARD*bs）功能读取某个计数器的寄存器值
：
卡索引值lIndexPCI入口有效参数：
通道号（计数器编号），nCh1~3
出口返回参数：
某一计数器的寄存器值lData
返回值：
读取成功0
：
读取失败1
（12）打开中断
函数longAPIENTRYOpenIRQ（HANDLE*hList,ULONGhDeviceNum,voidCALLBACKIrqCallBack（ZT_PCIBOARD*bs））
功能开一组卡的中断总允许，等待中断到来PCI
：
开中断允许列表hList
入口有效参数：
开中断允许数量hDeviceNum
：
这是一个回调函数的入口指针IrqCallBack
出口返回参数无
：
打开中断成功0
返回值：
打开中断失败1
：
没有要打开的中断2
回调函数voidCALLBACKIrqCallBack（ZT_PCIBOARD*bs）
当调用后，产生中断时，系统会唤醒此函数，用户自己编写函数进行中断处理，系统会提供以下参数，供用户使用：
OpenIRQPCI8335IrqCallBack功能（引起中断的索引值）。
用户可调用板卡操作函数，对板卡进行相应的操作。
nIndex（13）关闭中断
函数longAPIENTRYCloseIRQ（）
功能禁止本机上所有已开的卡的中断总允许PCI8335
：
禁止中断成功0返回值：
禁止中断失败1
（14）设置中断允许寄存器
函数longAPIENTRYSetIE（ZT_PCIBOARD*bs）功能设置中断允许寄存器值
：
卡索引值lIndexPCI入口有效参数：
设备控制字（中断类型：
半满中断、计数器半满中断、开关量中断）lCodeFIFO
：
设置成功0返回值：
设置失败1
（15）读中断状态寄存器
函数longAPIENTRYReadIS（ZT_PCIBOARD*bs）功能读取中断状态寄存器值
入口有效参数：
卡索引值lIndexPCI
出口返回参数：
设备控制字（产生中断的类型：
半满中断、计数器半满中断、开关量中断）lCodeFIFO
：
读取成功0返回值：
读取失败1
（16）DLL编译
在LabVIEW中利用PCI8335数据采集卡编程时，直接利用DLL文件，对其进行数据采集
处理，所以先要进行DLL程序的编译。
在VC++中编写程序，并生成DLL文件即可。
C源
程序如下：
#include"stdafx.h"
#include
#include
#include"PCI8KA.h"
ZT_PCIBOARD*bs;
ZT_PCIBOARDztbs;
voidmain（）
{
longi;
ULONGsData[4096*16];
ULONGmOutput=0;
bs=&ztbs;
//打开一个PCI8335卡
ztbs.lIndex=0;
OpenDeviceAmcc（bs）;
ztbs.lCode=7;//多路循环（4+2+1）
ztbs.nCh=4;//终止通道为4，即4个通道循环采集！
ZT8335AIInit（bs）;
/*以下用两种方法实现FIFo的读取!
*/
//********函数ReadFifo示例********
ReadFifo（（short）bs->lIndex,sData,&mOutput）;
for（i=0;i<25;i++）
{
printf（"%x\n",sData[i]）;
}
printf（"%u\n",mOutput/4）;//mOutput/4为FIFO被读空所返回的数据*
}
10.1.4用LabVIEW编写虚拟万用表的界面是本例重点要讲解的内容，下面具体讲解此部分内容。
1
（1）采集设置界面主要用来对采集卡参数进行调节。
这里先要在前面板放置几个数值输入
控件，并依次按要求为其命名，如图10-15所示。
图10-15采集设置界面
（2）创建一个簇控件，并重命名为BS，并把图10-15中下面一排控件放入其中，如图10-
16所示。
图10-16“簇”的创建
簇控件可以通过“控件”|“新式”|“数组、矩阵、簇”|“簇”命令调用。
设置簇时，只要把想设置
为簇的元素全选中，拖动到簇框中就可以了。
（3）在后面板中放置一个“层叠式顺序结构”图标，可通过“函数”|“编程”|“结构”|“层叠式顺序结构”命令调用，如图10-17所示。
（4）在“层叠式顺序结构”的边框上右键单击，选择“在后面添加帧”就会在结构体上出现两个帧。
在帧下拉列表上单击，可两个帧之间转换。
在第0帧中，要把簇和索引号捆绑到一起，
这样才便于后面的采集过程处理。
捆绑函数可用“函数”|“编程”|“簇、变体、类”|“按名称捆绑”命令来调用。
图10-17层叠式顺序结构
将捆绑后的数据通过调用库函数来处理。
调用库函数可通过“函数”|“互连接口”|“库与可执行文件”命令来调用。
处理完后要对捆绑的数据解除捆绑，以方便下次处理。
解除捆绑函数通
过“函数”|“编程”|“簇、变体、类”|“按名称解除捆绑”命令来调用。
具体程序如图10-18所示。
图10-18第0帧程序框图
（5）对第1帧进行编程时，只需要调用库函数操作即可。
这里实现的操作是读数据采集卡
的数据，并将其数据输出，输出端口的函数名为Noutput，把此端口连接到顺序结构的外面
用于数据输出，如图10-19所示。
图10-19第1帧程序框图
2
虚拟万用表的旋钮是按照现实中的DT9205模式进行设计的，下面将分步进行介绍。
（1）通过“控件”|“新式”|“数值”|“转盘”命令，在前面板放置一个转盘控件。
对其选中后，在
边角处拖动，放大控件，并在右键菜单中选择“文本标签”命令，再进行设置属性，其界面如
图10-20所示。
把数据类型设置为“无符号长整型”。
在“文本标签”选项卡双击“文本标签”栏的选项，写入旋钮对应的名称，再单击“插入”按钮，重复多次，写入每一个项的名称。
注意这
些名称的先后顺序不能乱。
旋钮标签设置完以后前面板界面如图10-21所示。
图10-20旋钮标签设置图10-21旋钮界面
（2）在前面板放一个字符串，用于显示测量结果。
如果结果只是一个数值的话，可以用数
值控件显示。
这里为了在更加直观、完美地显示数值的同时，还显示测量种类和单位等一些
信息，因此选择了字符串控件。
前面板界面如图10-22所示。
图10-22结果显示屏
（3）放置一个数值输入控件，用于控制测量精度。
同时放置一个工作指示灯，用于指示仪
器工作状态。
这些操作比较简单，这里不再详细说明。
3
在后面板中，先要放置一个条件结构，用于指示万用表对旋钮不同刻度执行不同动作。
条件
结构通过“函数”|“编程”|“结构”|“条件结构”命令调用。
在条件结构上，右键单击下拉框，选
择“在后面添加分支”命令，添加条件分支，如图10-23所示。
（1）在条件结构中添加到32个分支，这样每一个分支都对应一个条件结构，执行不同的动
作，并把旋钮和条件结构的“分支选择器”连接起来。
0~31分支与旋钮的文本标签值是对应的，如图10-24所示。
图10-23添加分支图10-24条件结构设置
（2）对每一个分支进行设置
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