基于LabVIEW語言的信號采集與處理

摘要：基于虛擬儀器技術， 利用LabVIEW 語言進行信號采集系統的研制具有重要意義。文章介紹信號采集與處理系統的主要流程。詳細介紹PCI-1714 數據采集卡的原理及功能，通過數據采集程序實例介紹基于LabVIEW 語言實現PCI-1714 采集卡的全過程，利用LabVIEW 語言編寫的程序用于將存儲數據調出，并對信號波形特點進行分析。

　　1 概述

　　實驗室虛擬儀器工程平臺（LabVIEW）是一種專門用于數據采集、分析及儀器控制的圖形化軟件，它所開發的虛擬儀器將計算機強大的數據處理能力與儀器的硬件測試控制能力很好地結合在一起。

　　LabVIEW 的圖形化開發環境具有精確、高效、功能強大、開發簡易、實時性強、界面友好等優點，為用戶提供了強大功能和使用的靈活性， 非常適合用于進行仿真、實時檢測和控制。目前，LabVIEW 已經成為測試領域應用最廣泛和最有前途的軟件開發平臺之一，也是應用最廣、發展最快、功能最強的圖形化軟件開發集成環境之一。

　　虛擬儀器可以利用高性能的模塊化硬件， 結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化應用，與傳統的測量儀器相比，具有成本低、功能強大、集成度高、質量可靠、維護方便等優點，能很方便地組建測試系統，滿足多種測量要求。因此，基于虛擬儀器技術， 利用LabVIEW 語言進行信號采集系統的研制具有重要意義。

　　LabVIEW 虛擬儀器主要包括前面板、框圖和圖標/ 接口部件三部分。

　　前面板是VI 的交互式用戶界面， 即用戶與程序代碼發生聯系的窗口。VI 前面板是控件和指示器的組合，控件仿真常規儀器上的輸入輸出設備類型，如旋鈕和開關，并提供一種機制，將輸入從前面板傳送到基本框圖。

　　信號采集與處理系統主要應用的是數據采集卡的A / D（模/ 數）轉換功能，通過數據采集卡將采集端采集到的模擬電信號利用高速模數轉換電路轉換為數字信號，經過數據采集卡板載緩存，最后利用計算機中的程序不斷從緩存中提取數據， 存入計算機中，并進行相關處理，提取有用數據進行硬盤存儲。

　　利用LabVIEW 語言編寫數據采集卡的驅動程序，對信號分析處理及存儲流程如圖1 所示。

圖1 信號采集與處理系統總流程圖。

　　2 PCI-1714 數據采集卡

　　Advantech 公司的PCI-1714 是一款PCI 接口的高速4 通道同步數據采集卡， 可用于高速數據采集應用，性價比較高，適用于儀器測試、圖像處理、視頻數字化處理及聲音與振動測試等領域。

　　PCI-1714 是高速、高分辨力、高容量的PCI 數據采集卡， 配備4 組模擬輸入端， 具備同步采集功能。其特性可歸納為：a）內含4 個獨立ADC（模數轉換器），可使4 個信道同步取樣，當4 組模擬輸入同時使用時，采樣頻率理論最高可達30 MS/s。b）每路ADC 內建32 K FIFO 內存，使用者在高速采樣時有足夠緩沖區可供暫存， 以維持數據采集速度及完整性。c）提供多種輸入范圍，包含±5 V、±2.5 V、±1 V、±0.5 V 等， 使用者通過工具程序即可輕松完成設定。d） 高達6 種觸發模式， 包含軟件觸發、Pacer、Post-Trigger、Pre-Trigger、Delay-Trigger 及About-Trigger 觸發方式，方便客戶按需求自行設定。