基于USB和LabVIEW的数据采集测试系统设计

吉淑娇

(长春大学 电子信息工程学院,长春 130022)

1 数据采集系统

通过LabVIEW对USB6009数据采集卡采集信号源生成的信号进行波形测量和分析，通过TCP/IP协议进行远程传输，同时将波形的特性参量进行数据库保存备份，其中USB6009数据采集模块可以采集正弦波、方波、三角波，LabVIEW程序能够分析幅值、相位、占空比、频率等信息。采用MySQL数据库，数据库字段对应描述LabVIEW程序中测量的信息。同时该系统还具有登陆功能，MySQL数据库储存用户名和密码，加强了系统的安全性。图1为数据采集系统总体结构图。

图1 数据采集系统框图

2 数字信号采集

数字信号采集基于NextBoard的数字端口发出数字信号，通过iDAQ数据采集卡和LabVIEW的IDAQ系列模块进行数字信号采集。8个通用I/O口能够满足一般情况下的数字信号采集。硬件连线图如图2所示。NextBoard的P0.0-P0.7连接P1.0-P1.7和数据采集卡的P0.0-P0.7口。

图2 数字信号采集硬件连接图

2.1 数字信号调制

数字调制数据通过信号控制载波信号的参量变化。幅移键控

就是针对变化的数字信号基于数字基带信号进行调制。调制根据正弦载波真服变化的数字基带信号的是振幅键控(2ASK)。二进制的数字基带信号需要二进制振幅键控。通过控制载波信号在二进制基带中“1”或“0”的变化来实现2ASK仿真过程中的通断，进而实现控制连续变化的载波幅度信号的目的。设数字0、1为发送的二进制符号序号,则0符号的发送概率为P,发送1符号的概率为1-P,且两个概率相互独立，所以二进制振幅键控信号可表示为e2ASK(t)=∑nang(t-nTk)cosωcte2ASK(t)=∑nang(t-nTk)cosωct。

软件具体实现过程：

(1)新建VI，程序面板中右键选择用户库，添加iDAQ Creat Task.vi、iDAQ Read.vi、iDAQ Create Task.vi，设置iDAQ Read.vi模式为Digital 1D Bool 1Chan 1Samp。

(2)由于在iDAQ Reader.vi 取值时值为反序，所以需要在其data接口处创建反转一维数组函数。创建boolean数组，接受信号源发出的信号，在数组上右键，创建属性节点，使得在接收数据之前进行初始化。默认初始化值为False。

(3)按路径“编程”→“波形”→“模拟波形”→“波形生成”→“基本函数发生器”。在方波占空比、采样信息、频率等端口右键生成输入控件。

(4)按路径放置“信号处理”→“波形调理”→“波形重采样(单次)”.vi。按照顺序添加创建波形、创建数字数据、while循环等函数结构。程序前后面板如图3所示。

图3 数字信号调制程序面板

2.2 数字信号解调

2ASK信号的解调采用相干解调法，又称为同步检测法。LabVIEW具体实现过程为：

(1)新建VI，按路径“编程”→“波形”→“模拟波形”→“波形生成”→“正弦函数。在方波占空比、采样信息、频率等端口右键生成输入控件。

(2)在程序面板右键，选择“信号处理”→“波形调理”→“滤波器”模块。再起设置面板设置滤波器类型为带通，在低截止频率接口右键生成输入控件，在结构选版中创建元素同址操作结构。

(3)选择“信号处理”选版→“滤波器“→Butterworth Filter.vi,添加创建波形模块。

(4)添加for循环，对经过低通滤波后的波形进行抽样判决，如果数组元素值大于0，则为1，如果小于0,那么输出0。

(5)添加获取波形成分、除法、乘法等常用函数，解调的前后面板如图4所示。

图4 数字信号解调程序前后面板

3 结语

基于USB数据采集卡，在单机数据上实现的模拟信号和数字信号的通信。该系统应用了LabVIEW图形化编程软件开发等技术，将理论原理生动展示，可以提高学生的学习兴趣，解决了理论教学难题。本系统界面友好，易于操作，可以用于学生课上的数据采集演示，也可以用于科研之中。