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OSW虚拟仪器系统的开发研究

作　者: 刘文君
导　师: 李俊海；苏维嘉
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 虚拟仪器 VC++6.0 示波器信号分析仪波形发生器
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

本论文根据虚拟仪器的思想，采用PCL-818HG数据采集卡与PC机为硬件开发平台，使用微软的Visual C++6.0为软件开发平台，采用Windows的消息机制以及多线程技术，开发了OSW虚拟仪器系统。在系统开发中使用多媒体时钟实现了精确定时，采用内插算法来提高数据显示的精确度，在结果显示时，采用了先进的虚窗口技术；在文件处理中，引入了文件分页机制。本系统同时实现了数字存储示波器、信号分析仪、波形发生器三种仪器的功能，并且通过实验证实了本系统在机械故障诊断中的实用价值。

全文目录

1 绪论  8-10
  1.1 问题提出  8
  1.2 论文内容  8-9
  1.3 本文的意义  9-10
2 虚拟仪器概述  10-22
  2.1 电子测量仪器的发展  10-12
  2.2 虚拟仪器的概念  12
  2.3 虚拟仪器的系统组成  12-13
  2.4 虚拟仪器的各种总线规范  13-15
  2.5 虚拟仪器系统的构成方法  15-16
    2.5.1 数据采集系统构成方法  15
    2.5.2 GPIB仪器系统构成方法  15-16
    2.5.3 VXI仪器系统构成方法  16
  2.6 虚拟仪器软件系统  16-17
  2.7 虚拟仪器开发工具简介  17-18
  2.8 虚拟仪器与传统仪器的比较  18-19
  2.9 虚拟仪器的发展及其发展趋势  19-22
3 硬件组成及原理  22-35
  3.1 数据采集技术  22-27
    3.1.1 数据采集系统的典型结构  22-23
    3.1.2 采集控制方式  23-27
      3.1.2.1 程序定时传送方式  23-24
      3.1.2.2 程序询问传送方式  24-25
      3.1.2.3 程序中断传送方式  25-26
      3.1.2.4 直接存储器存取(DMA)方式  26-27
  3.2 数据采集卡--PCL818HG  27-32
    3.2.1 工作原理  27-30
      3.2.1.1 单点采集卡  27-28
      3.2.1.2 单面采集卡  28-29
      3.2.1.3 循环采集卡  29-30
    3.2.2 采集卡驱动程序  30
    3.2.3 本设计中选用的数据采集卡  30-32
      3.2.3.1 采集卡主要技术指标  30-31
      3.2.3.2 硬件参数设置(hardware Configuration)  31-32
  3.3 驱动函数介绍  32-35
4 系统设计的相关技术介绍  35-49
  4.1 Windows程序设计简介  35
  4.2 传统DOS程序设计与Windows程序设计的比较  35-36
  4.3 消息驱动机制的具体实现  36-37
  4.4 Windows用于实时控制的解决办法  37-39
    4.4.1 使用Windows提供的常规计时器  38
    4.4.2 使用多媒体定时器  38-39
  4.5 信号的采样方法  39-40
    4.5.1 实时采样  39-40
    4.5.2 等效时间采样  40
  4.6 波形的存储  40-41
  4.7 信号波形的恢复  41
  4.8 信号波形的显示  41-43
  4.9 内插显示技术  43-49
    4.9.1 线性内插显示  44
    4.9.2 正弦内插显示  44-46
    4.9.3 差商插值  46-49
5 软件系统设计及软件设计的实现  49-74
  5.1 本项目的总体流程图  49-50
  5.2 软件编制  50-74
    5.2.1 信号显示的实现  50-56
      5.2.1.1 实时动态显示  50-54
        5.2.1.1.1 虚窗口技术(贴图技术)  51-54
        5.2.1.1.2 利用Windows API画图函数绘图  54
      5.2.1.2 历史信号显示  54-56
    5.2.2 数据查询技术的实现  56-60
      5.2.2.1 实现查询功能的流程图  56-57
      5.2.2.2 查询算法的基本思路  57
      5.2.2.3 查询算法的具体实现  57-60
        5.2.2.3.1 页面定位  58-59
        5.2.2.3.2 页内定位  59-60
      5.2.2.4 数据文件中的数据结构  60
    5.2.3 频谱分析功能  60-70
      5.2.3.1 频谱分析在数据处理中的作用  60-61
      5.2.3.2 快速傅立叶变换(FFT)原理及程序  61-70
        5.2.3.2.1 基2时间抽选算法原理  62-67
        5.2.3.2.2 FFT的软件实现  67-70
    5.2.4 帮助功能  70-71
    5.2.5 打印功能的实现  71-72
    5.2.6 信号发生功能的实现  72-74
6 多线程技术在本项目中的应用  74-90
  6.1 进程与线程的概念  74-79
    6.1.1 进程  74-75
      6.1.1.1 进程的概念  74
      6.1.1.2 进程的结构组成  74
      6.1.1.3 进程的运行流程  74-75
    6.1.2 线程  75-77
      6.1.2.1 线程的概念  75-76
      6.1.2.2 线程的运行流程  76-77
      6.1.2.3 线程的状态  77
    6.1.3 进程与线程的关系  77
    6.1.4 什么是进程(线程)句柄和进程(线程)ID  77-79
  6.2 线程的创建  79-80
  6.3 线程的优先级  80-83
    6.3.1 线程优先权简介  80-82
    6.3.2 优先级函数  82-83
  6.4 线程的挂起和恢复  83-84
  6.5 线程的终止  84
  6.6 线程同步问题  84-89
    6.6.1 问题的提出  84-85
    6.6.2 问题的解决  85-89
      6.6.2.1 Critical Section(临界区域)  86-87
      6.6.2.2 Event(事件)  87-88
      6.6.2.3 Semaphore(信号量)  88
      6.6.2.4 Mutex(Mutual Exclusive，互斥)  88-89
  6.7 本项目中多线程应用程序代码的编写  89-90
7 实验与应用  90-94
  7.1 虚拟示波器的试验验证  90
  7.2 频谱分析的试验验证  90-92
  7.3 本系统在机械故障诊断中的应用  92
  7.4 对本系统后续开发的展望  92-94
结论  94-95
致谢  95-96
参考文献  96-98

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