摘 要

虚拟仪器技术的出现，解决了传统仪器仪表技术对仪器硬件部分的依赖，可以随时与计算机进行连接，提高了仪器技术的应用领域，适合于研发部门和各种教学实验室应用。在本文中，主要开展了以下几个方面的工作：

（1）设计了多通道数据采集系统的下位机硬件电路，由8路传感器模块、调理电路模块和以STM32芯片为核心的数据采集卡组成；

（2)设计基于Labview的多通道上位机程序，对多路信号进行同步采集，显示保存，软件系统又分为用户登录模块、数据采集模块、数据保存模块和信号分析模块。

本论文系统的总体设计方案进行了介绍，重点对软件设计部分进行了介绍，最后对系统进行了详细且严密的测试，并最终验证了系统的实用性和可靠性。

关键词：Labview；数据采集；chirp信号；数据保存

Abstract

With the emergence of virtual instrument technology, it has solved the shortcoming that traditional instrumentation technology relies on hardware. The virtual instrument technology can connect to the computer at any time to improve the instrument technology applications. It is suitable for research and development department and all kinds of teaching laboratory. In this paper, we mainly carry out the following aspects of the work:

(1)The circuit of multi-channel data acquisition system is designed, which is composed of eight sensor module, the conditioning circuit module and the data acquisition card with STM32 chip as the core.

(2)The multi-channel PC program based on Labview is designed, which can synchronously collect multi-channel signals. The software system is divided into user login module, data acquisition module, data storage module and signal analysis module.

The overall design of the system and the part of the software design are introduced in this paper. Finally, the system is tested in detail and closely, and the practicability and reliability of the system are verified.

Key words: Labview; data acquisition; chirp signal; data storage

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

1 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 研究的目的及意义 1

1.3国内外研究现状 1

1.4 研究内容及方法 2

1.4.1 研究内容 2

1.4.2 研究的方法 2

2 虚拟仪器技术 3

2.1 虚拟仪器的概念与特点 3

2.2 虚拟仪器的组成及发展 3

2.2.1 虚拟仪器的组成原理 3

2.2.2 虚拟仪器的发展 4

2.3虚拟仪器的优势 5

3 系统总体方案设计 6

3.1 设计内容及要求 6

3.2 方案选择 6

3.3 总体方案设计 6

3.4 本文研究的主要内容 8

4 数据采集系统硬件部分 9

4.1 数据采集卡的选择 9

4.1.1 数据采集的要求 9

4.1.2 USB 8AD型数据采集卡 10

4.2数据采集卡的接口及硬件描述 10

4.2.1 USB 8AD外观图及管脚分布 10

4.2.2 电气特性 11

4.2.3 机械特性 11

4.2.4 数据采集卡的电路组成 12

4.3传感器的选择 13

5 采集系统的软件设计 15

5.1 采集卡驱动程序说明 15

5.2 软件部分设计 16

5.2.1 前面板设计 17

5.2.2 程序框图设计 17

6 调试结果及总结 21

6.1 采集系统测试结果 21

6.2 经济效益与成本估算 22

6.3 总结及展望 22

致 谢 24

参考文献 25

1 绪论

1.1 课题研究背景

近年来，测试测量技术越来越受人们关注，是科学技术和工业发展等领域的一项重要技术。随着社会的发展，科学技术不断进步与更新，电子技术和计算机技术取得了巨大的发展，人们对测试测量仪器的要求越来越高。[^[1]]以往传统的测试测量仪器和传统的仪器技术已经满足不了社会的发展需求和科学技术的进步，所以设计出数据采集硬件电路同计算机硬件和软件的有效结合，能够实现精准快速采集、保存、分析的数据采集系统。并且随着仪器测量技术的需要，单一功能的数据采集系统已经满足不了科学发展的需求，导致传统的测试测量设备往往功能单一，不能同时对多路信号、多种信号进行数据采集， 因此设计出一套多通道的数据采集系统尤为重要。

1.2 研究的目的及意义

在此背景下，本次课题基于对多路传感器的信号进行采集，并进行同时显示保存，在虚拟仪器技术的技术上设计了一套多功能的多通道数据采集分析保存系统。目的就是通过设计出多通道的多功能的采集系统，满足时代发展的需要，提高数据采集和传输效率。该系统具有多路采集通道，可以实现对多路物理量的同时采集，将采集到的信息通过USB将信号传到上位机进行实时显示、处理、分析。上位机软件系统多上传的数据可以进行多种文件格式的保存。系统软件部分使用Labview图形化编程语言来进行系统上位机的程序设计。与传统测试设备相比，本系统的维护性强、开发周期短并且具有较高的实用性。

虚拟仪器技术是将下位机硬件和计算机技术结合测试测量技术。为了克服传统仪器技术对硬件的依靠性强、成本高等缺点，实现传统数据采集系统的转型是社会发展的需求，也是科技发展的必然产物。[^[2]]如今数据采集技术广泛应用于各个领域，在很多方面都需要借助数据采集系统的帮助，将外界需要测量的物理量与计算机网络相连接，例如我们日常生活中常见的油量监控、桥梁参数监控等。随着数据采集技术的发展，对数据采集系统的要求越来越高，设计出一个具有强大功能、超高性能的数据采集系统很必要。

1.3国内外研究现状

在很多实验室的研究、测试和测量和工业自动化领域中，大多数科学研究人员和工程师都在使用和配有PCI、PXI/CompactPCI、PCMCIA、USB、IEEE1394、ISA、并行或串口接口的个人电脑采集数据。[^[3]]在许多时候，进行仪器数据采集时，通常人们会都利用插入式设备并把数据直接传送到计算机内存中，然而，在一些其他测量测试领域中，通常将数据采集硬件和电脑分离，通过并行或串行接口和上位机相连。通常基于虚拟仪器的数据采集系统一般由传感器、信号调理、数据采集硬件（A/D转换和芯片控制中心）、电脑硬件、软件开发平台等几部分组成。