基于gpib卡的光譜信息自動(dòng)采集、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　關(guān)鍵詞1</b></p><p><b>　　1．前言2</b></p><p>　　1.1 課題的背景及意義2</p>

2、;<p>　　1.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)及內(nèi)容2</p><p>　　2．系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案4</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)4</p><p>　　2.2 GPIB概述4</p><p>　　2.2.1 GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)的基本特性4</p><p>　　2.2.3 GPIB接口卡6&l

3、t;/p><p>　　2.2.4 GPIB系統(tǒng)的特點(diǎn)7</p><p>　　2.3 LabWindows/CVI簡(jiǎn)介7</p><p>　　2.3.1 LabWindows/CVI下虛擬儀器軟件的組成9</p><p>　　2.3.2 LabWindows/CVI軟件的特點(diǎn)10</p><p>　　2.4 Q838

4、4光譜儀11</p><p><b>　　2.5 小結(jié)12</b></p><p>　　3．系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方案12</p><p>　　3.1 軟件界面設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.2軟件功能模塊的實(shí)現(xiàn)15</p><p>　　3.2.1 主控模塊15</p><

5、;p>　　3.2.2 數(shù)據(jù)采集模塊17</p><p>　　3.2.3 數(shù)據(jù)分析模塊24</p><p>　　3.2.4 圖形處理模塊25</p><p>　　3.2.5 安裝文件的生成26</p><p>　　4．光譜儀控制軟件的測(cè)試27</p><p>　　4.1 圖表繪制27</p>

6、<p>　　4.2 數(shù)據(jù)顯示部分27</p><p>　　4.3 離線畫(huà)圖28</p><p>　　4.4 圖形截取與保存28</p><p><b>　　5．總結(jié)29</b></p><p><b>　　致謝30</b></p><p><b&

7、gt;　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p>　　Abstract32</p><p>　　Key Words32</p><p>　　基于GPIB卡的光譜信息自動(dòng)采集、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　【摘要】：利用NI公司的GPIB數(shù)據(jù)采集卡建立虛擬儀器采集與控制系統(tǒng)，在自動(dòng)測(cè)試領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。此設(shè)計(jì)方案通過(guò)GP

8、IB數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與Q8384光譜儀的連接。基于LabWindows/CVI設(shè)計(jì)光譜儀的圖形用戶界面（GUI）,使用LabWindows/CVI編程實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)光譜儀的實(shí)時(shí)控制。這樣可以充分利用LabWindows/CVI強(qiáng)大的測(cè)控功能，并實(shí)現(xiàn)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量與保存，可以離線分析數(shù)據(jù)，操作方便，是對(duì)虛擬儀器技術(shù)的充分利用。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】：GPIB卡;光譜儀; LabWindows/CVI

9、</p><p><b>　　1．前言</b></p><p>　　1.1 課題的背景及意義</p><p>　　本文的研究課題是“基于GPIB卡的光譜信息自動(dòng)采集、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，來(lái)源于武器裝備部某項(xiàng)目。</p><p>　　在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，大量的數(shù)據(jù)測(cè)量與分析是非常必要的，而通過(guò)人工對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄分析顯然是不現(xiàn)實(shí)的

10、，智能化儀器可以有效地解決這個(gè)問(wèn)題。智能儀器與傳統(tǒng)儀器的最大區(qū)別是將儀器本身與計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，再與相應(yīng)軟件結(jié)合，這充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能。</p><p>　　本課題的主要目的是通過(guò)Q8384光譜儀分析光源的各種性能。光譜儀連接計(jì)算機(jī)是通過(guò)NI公司的GPIB接口卡。GPIB（General-Purpose Interface Bus通用接口總線）作為一種通用的接口總線以及在各種儀器、打印機(jī)等上大量應(yīng)用。在進(jìn)行

11、科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)有時(shí)需對(duì)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，很多數(shù)據(jù)和圖形需要保存，而儀器本身對(duì)數(shù)據(jù)的保存和分析功能是有限的，通過(guò)GPIB卡可以將儀器連接到計(jì)算機(jī)上。LabWindows/CVI是National Instruments公司推出的一套面向測(cè)控領(lǐng)域的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。它以ANSI C為核心，將功能強(qiáng)大，使用靈活的C語(yǔ)言平臺(tái)與數(shù)據(jù)采集，分析和表達(dá)的測(cè)控專業(yè)工具有機(jī)地接和起來(lái)。它的集成化開(kāi)發(fā)平臺(tái)，交互式編程方法，豐富的控件和庫(kù)函數(shù)大大增強(qiáng)了C語(yǔ)言的

12、功能，為熟悉C語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)人員建立檢測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)測(cè)量環(huán)境、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)等提供了一個(gè)理想的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。在LabWindows/CVI平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)通過(guò)GPIB卡連接到計(jì)算機(jī)上的實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行控制，這就是虛擬儀器技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。這樣的軟件不僅可以實(shí)現(xiàn)光譜儀的大部分功能，而且還可以實(shí)時(shí)自動(dòng)</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)及內(nèi)容</p><p>　　在LabWindo

13、ws/CVI開(kāi)發(fā)平臺(tái)上設(shè)計(jì)與Q8384光譜儀相對(duì)應(yīng)的控制軟件，實(shí)現(xiàn)的功能包括：建立計(jì)算機(jī)和光譜儀的連接；定時(shí)采集保存數(shù)據(jù)，如波長(zhǎng)、峰值功率、帶寬等；光譜儀顯示界面上圖形繪制；光譜儀操作界面上各個(gè)按鈕功能；對(duì)繪制的數(shù)據(jù)圖進(jìn)行截屏；對(duì)保存數(shù)據(jù)進(jìn)行離線畫(huà)圖等。</p><p>　　本課題的主要目的是通過(guò)GPIB數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)Q8384光譜儀與計(jì)算機(jī)連接，在LabWindows/CVI開(kāi)發(fā)平臺(tái)上設(shè)計(jì)光譜儀的圖形用戶界面(

14、GUI)，編程并生成相應(yīng)的安裝軟件。通過(guò)這個(gè)軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光譜儀的控制并且可以采集光譜儀上的各種數(shù)據(jù)，繪制圖形，保存數(shù)據(jù)，同時(shí)保存的數(shù)據(jù)也可再次用軟件進(jìn)行分析。課題的完成過(guò)程包括Q8384光譜儀說(shuō)明書(shū)的學(xué)習(xí)，LabWindows/CVI開(kāi)發(fā)平臺(tái)的熟悉，光譜儀界面的布局和相應(yīng)軟件的開(kāi)發(fā)。</p><p>　　基于以上設(shè)計(jì)目標(biāo)，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括兩項(xiàng)：</p><p>　　與Q8384光譜儀想對(duì)

15、應(yīng)的圖形用戶界面（GUI）的設(shè)計(jì)，包括光譜儀上的控制按鈕,圖表和數(shù)據(jù)顯示窗口以及光譜儀與計(jì)算機(jī)連接按鈕。</p><p>　　與圖形用戶界面項(xiàng)對(duì)應(yīng)的回調(diào)函數(shù)程序的編譯，通過(guò)編程對(duì)從光譜儀上讀出的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，包括數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，顯示和保存等。</p><p>　　其中軟件設(shè)計(jì)是本課題的重點(diǎn)。從及光譜儀讀出來(lái)的數(shù)據(jù)是指數(shù)形式，每種數(shù)據(jù)前都有四個(gè)字母作為標(biāo)識(shí)符且每個(gè)數(shù)據(jù)是用逗號(hào)分隔開(kāi)的

16、，這要求設(shè)計(jì)出最佳的算法去編程來(lái)處理相應(yīng)的數(shù)據(jù)。</p><p>　　1.3 虛擬儀器概述</p><p>　　在對(duì)大規(guī)模、集成化、智能化及數(shù)字化電子儀器需求愈加迫切的形勢(shì)下，計(jì)算機(jī)技術(shù)、儀器技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了具有里程碑意義的新一代儀器—虛擬儀器（Virtual Instruments）。虛擬儀器技術(shù)是全新概念的最新一代測(cè)量?jī)x器，自1987年誕生以來(lái)，與前幾代測(cè)試儀器相比，以前所

17、未有過(guò)的速度迅猛發(fā)展。以美國(guó)NI公司為代表的一批廠商已經(jīng)在市場(chǎng)上推出了基于虛擬儀器技術(shù)而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品話儀器產(chǎn)品。虛擬儀器技術(shù)是計(jì)算機(jī)硬件資源,儀器硬件，數(shù)據(jù)分析處理軟件，通信軟件及圖形用戶界面（GUI）的有效結(jié)合，具有傳統(tǒng)儀器所具備的信號(hào)采集，信號(hào)處理分析，信號(hào)輸出等功能。其基本構(gòu)成包括計(jì)算機(jī)，虛擬儀器軟件，硬件接口和測(cè)控儀器等。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。①.融合了計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的硬件資源，有效的解決了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理，顯

18、示，儲(chǔ)存等方面的受限的問(wèn)題。大大增強(qiáng)了儀器的功能。②.利用了計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源。實(shí)現(xiàn)了部分儀器硬件的軟件化，節(jié)省了物質(zhì)資源，可以實(shí)時(shí)，直接地對(duì)測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析和處理，圖形用戶界面(GUI)便于操作。③.虛擬儀器技術(shù)具有方便，靈活的互聯(lián)能力，廣泛支持各種工業(yè)總線標(biāo)準(zhǔn)。因此，</p><p>　　圖1-1 虛擬儀器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1.4 本文的主要內(nèi)容</p

19、><p><b>　　本文的主要內(nèi)容有：</b></p><p>　?。?）說(shuō)明了本課題的主要內(nèi)容，介紹了虛擬儀器的基本狀況。</p><p>　?。?）介紹了設(shè)計(jì)的系統(tǒng)組成，包括光譜儀、GPIB卡、LabWindows軟件等。</p><p>　?。?）詳細(xì)介紹整個(gè)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程。</p><p>

20、;　　（4）用所設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，分析光譜儀上的數(shù)據(jù)并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。</p><p>　　（5）對(duì)課題做出總結(jié)，找出系統(tǒng)可以進(jìn)一步改進(jìn)的地方。</p><p>　　2．系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　如圖2-1所示，本套系統(tǒng)主要由四部分組成。包括了待測(cè)光源，光譜儀，GPIB接口卡，L

21、abWindows/CVI控制軟件。其中LabWindows/CVI控制軟件是本系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分。</p><p><b>　　GPIB總線</b></p><p>　　圖2-1 本系統(tǒng)采用GPIB接口總線一般組成</p><p>　　2.2 GPIB概述</p><p>　　GPIB即通用接口總線（General Pu

22、rpose Interface Bus） 是國(guó)際通用的儀器接口標(biāo)準(zhǔn)。目前生產(chǎn)的智能儀器幾乎無(wú)例外地都配有GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口。</p><p>　　國(guó)際通用的儀器接口標(biāo)準(zhǔn)最初由美國(guó)HP公司研制，稱為HPIB標(biāo)準(zhǔn)。 1975年IEEE在此基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，將其規(guī)范化為IEEE488標(biāo)準(zhǔn)予以推薦。1977年IEC又通過(guò)國(guó)際合作命名為IEC625國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。此后，這同一標(biāo)準(zhǔn)便在文獻(xiàn)資料中使用了HPIB，IEEE488，GPI

23、B，IECIB等多種稱謂，但日漸普遍使用的名稱是GPIB。 </p><p>　　2.2.1 GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)的基本特性 </p><p>　　GPIB標(biāo)準(zhǔn)包括接口與總線兩部分：接口部分是由各種邏輯電路組成，與各儀器裝置安裝在一起，用于對(duì)傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行發(fā)送、接收、編碼和譯碼；總線部分是一條無(wú)源的多芯電纜，用做傳輸各種消息。將具有GPIB接口的儀器用GPIB總線連接起來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)接口總線系統(tǒng)

24、如圖2-1所示。 </p><p>　　在一個(gè)GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口總線系統(tǒng)中，要進(jìn)行有效的通信聯(lián)絡(luò)至少有“講者”、“聽(tīng)者”、“控者”三類儀器裝置。</p><p>　　講者是通過(guò)總線發(fā)送儀器消息的儀器裝置（ 如測(cè)量?jī)x器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)等），在一個(gè)GPIB系統(tǒng)中，可以設(shè)置多個(gè)講者， 但在某一時(shí)刻，只能有一個(gè)講者在起作用。</p><p>　　聽(tīng)者是通過(guò)總線接收由講者發(fā)

25、出消息的裝置（如打印機(jī)、信號(hào)源等），在一個(gè)GPIB系統(tǒng)中，可以設(shè)置多個(gè)聽(tīng)者，并且允許多個(gè)聽(tīng)者同時(shí)工作。</p><p>　　控者是數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的組織者和控制者，例如對(duì)其他設(shè)備進(jìn)行尋址或允許“講者”使用總線等?？卣咄ǔＳ捎?jì)算機(jī)擔(dān)任，GPIB系統(tǒng)不允許有兩個(gè)或兩個(gè)以上的控者同時(shí)起作用。2.2.2 GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu) </p><p>　　GPIB總線是一條24芯電纜(如圖2-2所示)

26、，其中16條為信號(hào)線，其余為地線及屏蔽線。電纜兩端是雙列24芯疊式結(jié)構(gòu)插頭。</p><p>　　圖2-2 GPIB接口示意圖</p><p>　　16條信號(hào)線按功能可分為三組：</p><p>　　8條雙向數(shù)據(jù)總線（DIO1～DIO8）作用：傳遞儀器消息和大部分接口消息，包括數(shù)據(jù)、命令和地址。由于這一標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有專門(mén)的地址總線和控制總線，因此必須用其余兩組信號(hào)線來(lái)區(qū)

27、分?jǐn)?shù)據(jù)總線上信息的類型。</p><p>　　3條數(shù)據(jù)掛鉤聯(lián)絡(luò)線（DAV，NRFD和NDAC）作用：控制數(shù)據(jù)總線的時(shí)序，以保證數(shù)據(jù)總線能正確、有節(jié)奏地傳輸信息，這種傳輸技術(shù)稱為三線掛鉤技術(shù)（見(jiàn)表2.1）。 </p><p>　　表2.1 3條數(shù)據(jù)掛鉤聯(lián)絡(luò)線</p><p>　　5條接口管理控制線（ATN，IFC，REN，EOI和SRQ）作用：控制GP－IB總線接口

28、的狀態(tài)</p><p>　　表 2.2 5條接口管理控制線功能</p><p>　　2.2.3 GPIB接口卡</p><p>　　GPIB接口電路的接口卡插于計(jì)算機(jī)的PCI或ISA插槽內(nèi),作為控制聽(tīng)者和講者的控制器，隨接口卡帶有IEEE 2488庫(kù)函數(shù),包括聽(tīng)、講、控、并行點(diǎn)名、遠(yuǎn)程控制等接口功能；此外，,一般還包括高級(jí)語(yǔ)言接口程序、硬件和軟件安裝檢查診斷和通用

29、管理程序等，極大方便了用戶利用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的編程。GPIB 允許每臺(tái)IBM兼容機(jī)中安裝2塊接口卡，分別定義為GPIB0 和GPIB1，可管理一套包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)和最多30臺(tái)儀器的大型綜合測(cè)試系統(tǒng)。</p><p>　　GPIB接口板由GP IB適配器芯片、PC總線地址譯碼器, 以及母線驅(qū)動(dòng)器/收發(fā)器、緩沖區(qū)、DMA通道等組成，其核心是GPIB適配器芯片，一般具有10 種GPIB 接口功能。由于數(shù)據(jù)傳方式

30、采用三線掛鉤技術(shù)，故在循環(huán)中允許工作速率相差懸殊的器件通過(guò)母線雙向、異步通信。原理圖如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 GPIB接口卡原理</p><p>　　2.2.4 GPIB系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p>　　一個(gè)GPIB系統(tǒng)具有以下四個(gè)特點(diǎn)：</p><p>　　接口編程方便, 減輕了軟件的設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān), 可使用高級(jí)編程語(yǔ)言。&

31、lt;/p><p>　　提高了儀器設(shè)備的性能指標(biāo), 利用計(jì)算機(jī)對(duì)帶有GPIB 接口的儀器實(shí)現(xiàn)操作和控制, 可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自校準(zhǔn)、自診斷等要求, 從而提高了測(cè)量精度。</p><p>　　便于將多臺(tái)帶有GPIB 總線的儀器組合起來(lái),形成較大的測(cè)試系統(tǒng), 高效靈活的完成各種不同的測(cè)試任務(wù), 而且組建和拆卸靈活, 使用方便。</p><p>　　便于擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器的功能, 由于儀

32、器與計(jì)算機(jī)相連, 因此, 可在計(jì)算機(jī)的控制下對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行更加靈活、方便的傳輸、處理、綜合、利用和顯示, 使原來(lái)儀器采用硬件邏輯很難解決的問(wèn)題迎刃而解。</p><p>　　2.3 LabWindows/CVI簡(jiǎn)介</p><p>　　目前可用于虛擬儀器開(kāi)發(fā)的軟件可以分為如下兩大類，它們都包含界面設(shè)計(jì)模塊和功能函數(shù)設(shè)計(jì)模塊。</p><p>　　文本式編程語(yǔ)言。如：

33、Visual C++，Visual BASIC，Java，C++ Builder，LabWindows/CVI等。</p><p>　　圖形化編程語(yǔ)言。如：LabVIEW，HP/VEE等。</p><p>　　當(dāng)前在對(duì)虛擬儀器進(jìn)行軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)上，主流軟件平臺(tái)是LabWindows/CVI，LabView。LabVIEW是建立在Windows CNT/3.1/95/98/2000基礎(chǔ)上的圖形

34、化儀器開(kāi)發(fā)系統(tǒng)(也可用于Mao OS，Sun，HP-UX等)。用LabVIEW編寫(xiě)的儀器軟面板，其界面友好操作簡(jiǎn)單直觀；與傳統(tǒng)文本語(yǔ)言相比、用LabVIEW編程易學(xué)易懂省時(shí)省力，可以節(jié)省大量系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間，即使對(duì)于沒(méi)有文本語(yǔ)言基礎(chǔ)的非軟件工程師來(lái)說(shuō)也可以很快學(xué)習(xí)、掌握并應(yīng)用LabVIEW來(lái)開(kāi)發(fā)虛擬儀器。LabVIEW是一個(gè)完全的開(kāi)放的儀器開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，利用它可以構(gòu)成任意形式的虛擬儀器，如GPIB、VXI、PXI、串行系統(tǒng)、PLC和插入式數(shù)據(jù)采

35、集系統(tǒng)等，并可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與其它數(shù)據(jù)源連接進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換，還可以在LabVIEW中嵌入ActiveX控件。從其它開(kāi)發(fā)環(huán)境調(diào)用LabVIEW的源代碼，或用LabVIEW以動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的形式在 Windows下或在其它平臺(tái)下以分享庫(kù)的形式調(diào)用現(xiàn)存代碼。</p><p>　　LabWindows/CVI是一個(gè)完全的ANSI C開(kāi)發(fā)環(huán)境，用于儀器控制、自動(dòng)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用軟件。它以ANSI 

36、;C為核心，將功能強(qiáng)大、使用靈活的C語(yǔ)言平臺(tái)與用數(shù)據(jù)采集、分析和顯示的測(cè)控專業(yè)工具有機(jī)結(jié)合起來(lái)。它的交互式開(kāi)發(fā)平臺(tái)、交互式編程方法、豐富的功能面板和函數(shù)庫(kù)大大增強(qiáng)了C語(yǔ)言的功能，為熟悉C語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)人員激勵(lì)自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)等提供了一個(gè)理想的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。LabWindows/CVI軟件把C語(yǔ)言的有力與柔性同虛擬儀器的軟件工具庫(kù)結(jié)合起來(lái)，包含了各種總線、數(shù)據(jù)采集和分析庫(kù)。同時(shí)，LabWindows/CVI軟件提供了

37、國(guó)內(nèi)外知名廠家生產(chǎn)的三百多種儀器的驅(qū)動(dòng)程序。LabWindows/CVI軟件的重要特征就是在Windows和Sun平臺(tái)上簡(jiǎn)化了圖形用戶接口的設(shè)計(jì)，使用戶很容易的生成各種應(yīng)用程序，并且這些應(yīng)用程序可以在不同的平臺(tái)上移植。</p><p>　　LabWindows/CVI是為C語(yǔ)言程序員提供的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，在其交互式開(kāi)發(fā)環(huán)境中編寫(xiě)的程序必須符合標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言的規(guī)范。使用LabWindows/CVI可以完成如下工作：<

38、;/p><p>　　交互式的程序開(kāi)發(fā)（圖2-4所示）。</p><p>　　具有功能強(qiáng)大的功能庫(kù)，用來(lái)創(chuàng)建數(shù)據(jù)采集和儀器控制的應(yīng)用程序。</p><p>　　充分利用完備的軟件工具進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析和顯示。</p><p>　　利用向?qū)ч_(kāi)發(fā)IVI儀器驅(qū)動(dòng)程序和創(chuàng)建ActiveX服務(wù)器。</p><p>　　為其他程序開(kāi)發(fā)C

39、目標(biāo)模塊、動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（DLL）、C語(yǔ)言庫(kù)。</p><p>　　LabWindows/CVI的功能強(qiáng)大在于它提供了豐富的函數(shù)庫(kù)，利用這些函數(shù)庫(kù)不僅可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)的程序設(shè)計(jì)，還可以實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)采集和儀器控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，其中比較重要的函數(shù)庫(kù)如圖所2-5示。</p><p>　　圖2-4 LabWindows/CVI的編程窗口</p><p>　　儀器庫(kù)是LabWi

40、ndows/CVI的特殊資源，它包括GPIB、VXI和RS-232儀器的驅(qū)動(dòng)程序，如示波器、多用表和函數(shù)發(fā)生器，每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序都提供可編輯的源代碼。使用LabWindows/CVI開(kāi)發(fā)工具提供的函數(shù)庫(kù)可以創(chuàng)建自己的儀器驅(qū)動(dòng)程序，在創(chuàng)建儀器驅(qū)動(dòng)程序中可以使用LabWindows/CVI的其他函數(shù)庫(kù)。</p><p><b>　　儀器庫(kù)</b></p><p>　　GPIB

41、/GPIB488.2庫(kù)</p><p><b>　　RS-232庫(kù)</b></p><p><b>　　VISA庫(kù)</b></p><p><b>　　VXI庫(kù)</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)采集庫(kù)</b></p><p>

42、;　　EasyI/O for DAQ庫(kù)</p><p><b>　　格式化和I/O庫(kù)</b></p><p><b>　　分析庫(kù)和高級(jí)分析庫(kù)</b></p><p><b>　　用戶界面庫(kù)</b></p><p>　　動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)庫(kù)</p><p&

43、gt;　　傳輸控制協(xié)議(TCP)庫(kù)</p><p><b>　　ActiveX庫(kù)</b></p><p>　　DataSocket庫(kù)</p><p><b>　　標(biāo)注C函數(shù)庫(kù)</b></p><p>　　圖2-5 LabWindows/CVI函數(shù)庫(kù)</p><p>　　2.

44、3.1 LabWindows/CVI下虛擬儀器軟件的組成</p><p>　　在虛擬儀器技術(shù)當(dāng)中“軟件”是其核心，虛擬儀器軟件框架從底層到頂層分為VISA庫(kù)，儀器驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)的人機(jī)界面、參數(shù)的輸入、采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和回放、信號(hào)處理與分析及智能診斷等都是通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　在LabWindows/CVI軟件平臺(tái)中，設(shè)計(jì)完成的虛擬軟件組成框圖如圖2-6所

45、示。從軟件組成框圖中可以看出，對(duì)于用LabWindows/CVI編寫(xiě)的虛擬儀器，其軟件的文件基本類型有如下五類。</p><p>　　1）*.prj文件 </p><p>　　它是工程文件，主要有*.uir文件,*.c文件，*.h文件和*.fp文件組成。</p><p>　　圖2-6 用LabWindows/CVI設(shè)計(jì)的虛擬儀器軟件組成框圖</p>&

46、lt;p><b>　　2）*.c文件 </b></p><p>　　它是源程序文件，此文件為標(biāo)準(zhǔn)的C語(yǔ)言程序文件。文件有三部分組成：頭文件（*.h）,主程序文件（Main）和回調(diào)函數(shù)（Callback）,其結(jié)構(gòu)和C語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)一致。</p><p><b>　　3）*.uir文件</b></p><p>　　它是用戶界

47、面文件，該文件為虛擬儀器的面板文件，類似VB或VC中的窗體文件。該文件中可包含儀器面板中的各類控件，如旋鈕，開(kāi)關(guān)等。每個(gè)控件有自己的屬性，如旋鈕的刻度等。同時(shí)控件還有事件，當(dāng)用鼠標(biāo)單擊控件或用鍵盤(pán)改變控件時(shí)，單擊事件發(fā)生，調(diào)用相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)，完成相應(yīng)的儀器功能。</p><p><b>　　4）*.h文件</b></p><p>　　它是頭文件，與C語(yǔ)言中的*.h文件

48、結(jié)構(gòu)完全一致。在LabWindows/CVI中，*.h文件是自動(dòng)生成的，當(dāng)設(shè)計(jì)完*.uir文件后，保存*.uir文件時(shí)自動(dòng)生成*.h文件。</p><p><b>　　5）*.fp文件</b></p><p>　　它是代表已有的儀器文件或子文件。</p><p>　　2.3.2 LabWindows/CVI軟件的特點(diǎn)</p>&l

49、t;p>　　LabWindows/CVI將源代碼編輯，32位ANSI C編譯，鏈接，調(diào)試以及標(biāo)準(zhǔn)ANSI C庫(kù)集成在一個(gè)交互式開(kāi)發(fā)環(huán)境中。用戶可以快速地編寫(xiě)，調(diào)試和修改虛擬儀器應(yīng)用程序，形成可執(zhí)行文件。使用LabWindows/CVI設(shè)計(jì)的虛擬儀器應(yīng)用程序可脫離LabWindows/CVI開(kāi)發(fā)環(huán)境獨(dú)立運(yùn)行，用戶最終看見(jiàn)的是和實(shí)際的硬件儀器相似的操作面板。和其他虛擬儀器開(kāi)發(fā)工具相比，LabWindows/CVI具有如下的特點(diǎn)。<

50、;/p><p>　　由于LabWindows/CVI的編程技術(shù)主要采用事件驅(qū)動(dòng)與回調(diào)函數(shù)方式，編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)。</p><p>　　圖2-7 工程窗口的菜單</p><p>　　運(yùn)用LabWindows/CVI進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)師以工程文件為主體框架，包含了C語(yǔ)言源代碼文件（*.c）,頭文件(*.h)和用戶界面文件（*.uir）三部分，全部軟件調(diào)試好后，可將工程文件編譯生成

51、可執(zhí)行文件（*.exe）。</p><p>　　包含DAQ，GPIB,PXI,VXI,RE-232/485等各種儀器通訊總線標(biāo)準(zhǔn)的所有功能函數(shù)。不懂得總線標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)者也能夠驅(qū)動(dòng)不同總線標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)備與儀器。</p><p>　　圖2-8 用戶界面編輯窗口</p><p>　　2.4 Q8384光譜儀</p><p>　　Q8384是為評(píng)估DWD

52、M性能而開(kāi)發(fā)的一種光譜分析儀（如圖2-9所示）。它采用新型的單色儀表，用分散分光方式初次實(shí)現(xiàn)了10pm(0.01nm)波長(zhǎng)分辨率的光頻譜分析。由于其波長(zhǎng)精度高、動(dòng)態(tài)范圍寬，可以用來(lái)測(cè)量光傳送系統(tǒng)的光信號(hào)噪聲系數(shù)（OSNR）、光纖放大器的NF以及DWDM濾光器的波長(zhǎng)損耗等特性。此光譜儀有GPIB接口來(lái)連接計(jì)算機(jī)。</p><p>　　圖2-9 Q8384光譜儀</p><p><b&

53、gt;　　2.5 小結(jié) </b></p><p>　　以上主要介紹了系統(tǒng)中最重要的兩部分GPIB總線及LabWindows/CVI軟件，設(shè)計(jì)好的控制軟件的可以通過(guò)GPIB總線向光譜儀發(fā)送控制指令，讀取數(shù)據(jù)等。</p><p>　　3．系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方案</p><p>　　軟件系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)包括軟件界面和源程序代碼兩部分。軟件是根據(jù)需求分析而設(shè)計(jì)，對(duì)不同

54、的功能采用不同的模塊。軟件的模塊框圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 軟件模塊框圖</p><p>　　3.1 軟件界面設(shè)計(jì)</p><p>　　儀器的顯示面板被稱為面板。它模擬一臺(tái)實(shí)際儀器的面板，類似其它編程語(yǔ)言中的窗體，同時(shí)他也是一個(gè)對(duì)象。在面板中可以包括被稱為控件的旋鈕，按鈕，圖表以及其它控制器和指示器等對(duì)象。面板是虛擬儀器輸入和輸出數(shù)據(jù)的接口，

55、用戶可以直接用鼠標(biāo)或鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)或改變儀器的功能。面板是可視的，有一個(gè)圖標(biāo)和它相對(duì)應(yīng)。軟件界面的設(shè)計(jì)可以根據(jù)模塊來(lái)設(shè)置軟件的界面。</p><p>　　在LabWindows/CVI中，我們首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)面板，這就相當(dāng)于一臺(tái)實(shí)際儀器的面板，再在面板上設(shè)置控件，相當(dāng)于實(shí)際儀器面板上的各個(gè)按鈕，旋鈕等部件。LabWindows/CVI的用戶界面編輯窗口如圖2-8所示。要對(duì)面板的屬性進(jìn)行設(shè)置（如圖3-2）。</p

56、><p>　　圖 3-2 面板屬性設(shè)置窗口</p><p>　　在LabWindows/CVI中有各種各樣的控件供我們選擇。具體如圖3-3所示?；镜目丶愋陀形谋究?、列表框、樹(shù)控件、表格控件、定時(shí)器控件、命令按鈕控件、圖表控件和Splitter控件等。</p><p>　　圖 3-3 LabWindows/CVI建立圖形控件的菜單</p><p&g

57、t;　　Q8384光譜儀的前面板如圖2-9所示，前面板包括10部分：LCD顯示部分、功能鍵部分、光標(biāo)部分、測(cè)量部分、數(shù)據(jù)部分、顯示部分、數(shù)據(jù)輸出部分、GPIB部分、連接部分、電源開(kāi)關(guān)/磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)部分。</p><p>　　由于各個(gè)部分的按鍵被按下之后會(huì)在LCD右邊顯示出子鍵，按下與這些子鍵盤(pán)對(duì)應(yīng)的軟鍵就可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。例如：按下“CENTER”鍵之后會(huì)有“CENTER”，“PEAK”，“CURSOR”，“AUT

58、OPKC”子鍵出現(xiàn)。這就要求在設(shè)計(jì)用戶界面的時(shí)候除了要設(shè)計(jì)出前面板上的各個(gè)鍵之外，還要想辦法設(shè)計(jì)出與之對(duì)應(yīng)的子鍵。當(dāng)按下這主面板上的建之后會(huì)彈出另外一個(gè)面板，在這個(gè)面板上有與主鍵對(duì)應(yīng)的子鍵，具體功能實(shí)現(xiàn)方法見(jiàn)程序設(shè)計(jì)部分。</p><p>　　最終生成的光譜儀控制軟件主面板如圖3-6所示。同時(shí)生成的還包括十幾個(gè)彈出式子面板。主面板上控件的分布包括了四部分。①. 參數(shù)設(shè)置的部分，在這部分中主要分布設(shè)置光譜儀參數(shù)的案

59、件，如：Center,Span,Aerage等。②. 掃描部分，在這部分中主要通過(guò)人工或定時(shí)掃描來(lái)讀取光譜儀顯示部分是數(shù)據(jù)。③. 顯示部分，包括兩個(gè)顯示窗口，一個(gè)用來(lái)顯示光譜儀中主顯示屏的圖形，另一個(gè)顯示窗口是為了分析某些數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的，如波長(zhǎng)、帶寬等。④. 其它部分，主要包括了截圖、離線畫(huà)圖、連接設(shè)備等功能。</p><p>　　圖 3-4 按鈕控件屬性設(shè)置窗口</p><p>　　事件

60、是控件對(duì)象所產(chǎn)生的行動(dòng)，例如，當(dāng)用鼠標(biāo)點(diǎn)擊控件時(shí)，就有相應(yīng)的鼠標(biāo)點(diǎn)擊事件發(fā)生。在LabWindows/CVI中，當(dāng)事件發(fā)生時(shí)激發(fā)對(duì)應(yīng)的回調(diào)函數(shù)，由函數(shù)完成對(duì)應(yīng)的功能。如圖3-5所示。</p><p>　　回調(diào)函數(shù)實(shí)際上就是C語(yǔ)言中由用戶特殊定義的外部函數(shù)，只不過(guò)函數(shù)的結(jié)構(gòu)有一些特殊規(guī)定。屬性和事件是對(duì)象的基本元素，在LabWindows/CVI中可以通過(guò)對(duì)象的這兩個(gè)元素來(lái)操縱盒控制對(duì)象。</p>&

61、lt;p><b>　　作用于產(chǎn)生</b></p><p>　　圖 3-5 說(shuō)明事件過(guò)程的框圖</p><p>　　圖 3-6光譜儀控制軟件主界面</p><p>　　3.2軟件功能模塊的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　3.2.1 主控模塊</p><p>　　主控模塊控制整個(gè)軟件的運(yùn)行，包括創(chuàng)面

62、板的初始化、光譜儀的連接。</p><p>　　在LabWindows/CVI中生成的主函數(shù)一般具有如圖3-7所示的結(jié)構(gòu)。主函數(shù)是程序的入口包含初始化運(yùn)行庫(kù)，裝載用戶面板，刪除面板，關(guān)閉運(yùn)行時(shí)庫(kù)等操作。在這里的主函數(shù)如下：</p><p>　　static int mainpnl;</p><p>　　int main (int argc, char *argv[]

63、)</p><p>　　{if (InitCVIRTE (0, argv, 0) == 0)return -1;初始化CVI運(yùn)行時(shí)序</p><p>　　DisableBreakOnLibraryErrors ();</p><p>　　if ((mainpnl = LoadPanel (0, "光譜儀.uir", MAINPNL)) <

64、 0)return -1;</p><p>　　將用戶界面文件載入內(nèi)存中。函數(shù)原型為：</p><p>　　DisplayPanel (mainpnl); 在屏幕上顯示面板</p><p>　　SetCtrlAttribute (mainpnl, MAINPNL_TIMER, ATTR_ENABLED, 0);</p><p>　　SetCt

65、rlAttribute (mainpnl, MAINPNL_TIMER_R, ATTR_ENABLED, 0);</p><p>　　兩個(gè)SetCtrlAttribute的作用是設(shè)置兩個(gè)定時(shí)器不響應(yīng)控件的回調(diào)函。</p><p>　　RunUserInterface ();運(yùn)行用戶界面</p><p>　　DiscardPanel (mainpnl); 從內(nèi)存中刪除

66、面板及其子面板，并在屏幕中清除</p><p><b>　　return 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　圖3-7 主函數(shù)一般流程</p><p>　　為了區(qū)分連接到計(jì)算機(jī)上的每個(gè)GPIB設(shè)備，我們要給每個(gè)設(shè)備設(shè)一個(gè)地址，相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)中的IP地址，當(dāng)然這里的地

67、址沒(méi)有IP那么復(fù)雜，一個(gè)整數(shù)就可以代表。我們可以用一個(gè)Numeric控件來(lái)輸入要連接的GPIB設(shè)備地址，再通過(guò)函數(shù)int GetCtrlVal (int panelHandle, int controlID, void *value); panelHandle為面板句柄，該項(xiàng)是在函數(shù)loadPanel里設(shè)置的；Control_ID；*value控件的值，該數(shù)據(jù)類型與控件本身的數(shù)據(jù)類型一致。讀取地址到變量中。</p><

68、;p>　　在與GPIB設(shè)備通信之前必須首先打開(kāi)GPIB設(shè)備，這包括OpenDev,ibfind和ibdev函數(shù)。Ibfind函數(shù)查找相應(yīng)的GPIB板和設(shè)備，比如輸入“gpib0”表示GPIB0，返回設(shè)備的唯一描述符；打開(kāi)設(shè)備也可以通過(guò)ibdev函數(shù)，該函數(shù)可以設(shè)置GPIB的參數(shù)，函數(shù)原型為：</p><p>　　Int ibdev(int Board_Idex, int Primary_Adreess,in

69、t Secondary_Address,e</p><p>　　Int Timeout_Value,int END_Message,int EOS_Character)；</p><p>　　在這里我們將這個(gè)函數(shù)設(shè)置如下：</p><p>　　device = ibdev (0, address, NO_SAD, T10s, 1, 0); </p>

70、<p>　　其中的返回值為為GPIB設(shè)備的標(biāo)識(shí)符。向GPIB設(shè)備讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)都用這個(gè)標(biāo)識(shí)符。 </p><p>　　向GPIB設(shè)備發(fā)送指令，我們是通過(guò)函數(shù)ibwrt,具體函數(shù)為：</p><p>　　ibwrt(device,"*IDN?",strlen("*IDN?")); </p><p>　　device是被

71、發(fā)送命令的設(shè)備的地址，發(fā)送命令與具體的儀器有關(guān)，可以通過(guò)文本框輸入。一般情況下所以在GPIB儀器都會(huì)支持"*IDN?"的命令，向儀器發(fā)送檢查ID名的命令，則儀器輸出自己的ID號(hào)。這里"*IDN?"就是一個(gè)命令字符串。strlen("*IDN?")的作用是統(tǒng)計(jì)字符串中字符個(gè)數(shù)。</p><p>　　一般在調(diào)用完一個(gè)函數(shù)之后要檢查一些狀態(tài)信息，check_e

72、rror()函數(shù)用來(lái)檢測(cè)在設(shè)備連接狀態(tài)下的運(yùn)行情況。具體函數(shù)如下：</p><p>　　void check_error(void) </p><p>　　{ if (ibsta & 0x8000)</p><p>　　{ SetCtrlVal (mainpnl, MAINPNL_STATUS, 1);</p><

73、p>　　SetCtrlVal (mainpnl, MAINPNL_ERR, iberr);</p><p><b>　　}else</b></p><p>　　{ SetCtrlVal (mainpnl, MAINPNL_STATUS, 0);</p><p>　　SetCtrlVal (mainpnl, MAINPNL_ERR, 0

74、);</p><p><b>　　}}</b></p><p>　　如果ibsta & 0x8000為1標(biāo)明運(yùn)行狀態(tài)出錯(cuò)，這是點(diǎn)亮LED燈變紅色提示出錯(cuò)，同時(shí)在控件Error Code中設(shè)置信息“iberr”，作為提示。如果ibsta & 0x8000不為1，運(yùn)行狀態(tài)正常，這事LED燈不變色，控件Error Code中設(shè)置的信息為0。整個(gè)連接流程如圖3

75、-8所示。</p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p>　　圖 3-8 連接設(shè)備流程圖</p><p>　　3.2.2 數(shù)據(jù)采集模塊</p><p>　　數(shù)據(jù)采樣模塊控制信號(hào)的采集過(guò)程，按照用戶設(shè)置的采樣速率，采集卡定時(shí)對(duì)信

76、號(hào)進(jìn)行采樣，并可以將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示并存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中。主要包括三個(gè)子模塊：</p><p>　　① 采樣參數(shù)設(shè)置模塊 本模塊的主要功能是設(shè)置光譜儀的各種參數(shù)，參數(shù)設(shè)置按鍵在面板上的分布如圖3-9所示。在講具體的參數(shù)設(shè)置之前先介紹彈出式子面板的設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　圖 3-9 軟件主面板上參數(shù)設(shè)置部分</p><p>　　前面已經(jīng)提到，因?yàn)楣庾V儀前面板上很

77、多按鍵被按下之后會(huì)有很多子鍵，這就要求設(shè)計(jì)的時(shí)候能有個(gè)彈出式的子面板，按下主面板上的按鍵之后會(huì)彈出相應(yīng)的子面板，與主面板上的按鍵相應(yīng)的子鍵會(huì)出現(xiàn)在這個(gè)子面板上。</p><p>　　剛開(kāi)始設(shè)計(jì)這個(gè)功能一直以為用的是彈出式面板那些函數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)，如：MessagePopup,Generic Message Popup，Prompt Popup等函數(shù)，但是最后發(fā)現(xiàn)這樣是不可行的，因?yàn)檫@些彈出式面板中的按鍵的數(shù)目都是固

78、定的，根本不符合我們的要求。最后設(shè)計(jì)了設(shè)計(jì)子面板，再初始化。與主面板不同的是，子面板的初始化需要一個(gè)響應(yīng)事件，或者說(shuō)主面板上的鍵有一個(gè)對(duì)應(yīng)的回調(diào)函數(shù)，用這個(gè)回調(diào)函數(shù)來(lái)初始化子面板。下面以CENTER鍵的回調(diào)函數(shù)為例子來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，程序如下：</p><p>　　int CVICALLBACK Center (int panel, int control, int event,</p><p>

79、;　　void *callbackData, int eventData1, int eventData2)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　char read_center[200];</p><p>　　if(event==EVENT_COMMIT)</p><p>　　{ if(

80、(CenterPnl = LoadPanel (0, "光譜儀.uir", CENTERPNL)) < 0 )</p><p>　　return -1; </p><p>　　{ HidePanel (discard_panel); </p><p>　　discard_panel= CenterPnl;</p>&

81、lt;p>　　DisplayPanel(CenterPnl); </p><p><b>　　} }</b></p><p><b>　　return 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　這就是CRNTER鍵的相應(yīng)回調(diào)函數(shù)，和主函數(shù)中

82、的LoadPanel函數(shù)一樣，這個(gè)函數(shù)中的LoadPanel函數(shù)也是將界面裝載到內(nèi)存中，只不過(guò)這次裝載的是這個(gè)子面板。HidePanel函數(shù)的目的是隱藏上次出現(xiàn)的子面板。discard_panel就是上次出現(xiàn)的面板的句柄。discard_panel= CenterPnl的作用是將這次出現(xiàn)的面板的句柄賦給discard_panel,供下次使用。DisplayPanel(CenterPnl)函數(shù)的作用和在主函數(shù)中一樣，在這里是將子面板顯示到

83、屏幕上。</p><p>　　參數(shù)設(shè)置部分鍵比較多，但每個(gè)設(shè)置的方式都差不多。在這里我們介紹CENTER設(shè)置部分。</p><p>　　CENTER面板 如圖3-10所示CRNTER鍵用于設(shè)置波長(zhǎng)或者頻率，單位選擇控件用于選擇參數(shù)的單位，其左邊的控件輸入數(shù)據(jù)。兩者與”CEN”命令結(jié)合之后可以構(gòu)成一個(gè)完整的命令發(fā)送至儀器。PEAK鍵通過(guò)回調(diào)函數(shù)將峰值波長(zhǎng)移動(dòng)至中心，CURSOR將光標(biāo)移到至

84、中心。 AUTO_PKC功能是通過(guò)Binary Switch控件完成的，就是開(kāi)與關(guān)功能的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　圖3-10 CENTER面板</p><p>　　② 數(shù)據(jù)采集與保存 GPIB卡本身就是一個(gè)數(shù)據(jù)采集卡，所以數(shù)據(jù)采集的功能是最重要的。這里做詳細(xì)的敘述。前面已經(jīng)說(shuō)明了怎樣連接GPIB設(shè)備，成功連接完設(shè)備之后就可以向設(shè)備發(fā)送指令，讀取其中的數(shù)據(jù)。</p><

85、;p>　　首先向GPIB設(shè)備發(fā)送指令，我們是通過(guò)函數(shù)ibwrt，具體函數(shù)為：</p><p>　　ibwrt(device,"*IDN?",strlen("*IDN?")); </p><p>　　device是被發(fā)送命令的設(shè)備的地址，發(fā)送命令與具體的儀器有關(guān)，可以通過(guò)文本框輸入。一般情況下所有GPIB儀器都會(huì)支持"*IDN?&qu

86、ot;命令，向儀器發(fā)送檢查ID名的命令，則儀器輸出自己的ID號(hào)。這里"*IDN?"就是一個(gè)命令字符串。strlen("*IDN?")的作用是統(tǒng)計(jì)字符串中字符個(gè)數(shù)。</p><p>　　從GPIB設(shè)備讀取數(shù)據(jù)，這里用的函數(shù)是：ibrd,具體函數(shù)為：</p><p>　　ibrd(device,read_center,200)；</p>&

87、lt;p>　　和發(fā)送指令的函數(shù)一樣，device是設(shè)備的地址，read_cente是事先定義好的字符串?dāng)?shù)組，從設(shè)備讀出來(lái)的數(shù)據(jù)就保持在這個(gè)字符串中，200是該字符串的長(zhǎng)度。這里讀取的數(shù)據(jù)都是指數(shù)形式的，所以要進(jìn)行進(jìn)一步的處理。</p><p>　　表 3.1 從Q8384光譜儀讀出的數(shù)據(jù)的一般格式</p><p>　　如表3.1所示，從Q8384光譜儀讀出的數(shù)據(jù)的一般格式包括四個(gè)部

88、分：</p><p>　　Header頭字母部分，每個(gè)命令不同所以頭字母也就不同，用來(lái)區(qū)分不同的數(shù)據(jù)，長(zhǎng)度為4，處理數(shù)據(jù)的時(shí)候應(yīng)該將頭字母刪除。</p><p>　　Data數(shù)據(jù)部分，這部分?jǐn)?shù)據(jù)一般是指數(shù)形式的，這部分是我們要提取的。</p><p>　　DS分隔符，一般用的都是逗號(hào)來(lái)分隔數(shù)據(jù)。</p><p>　　Terminetor部分，

89、數(shù)據(jù)終結(jié)符號(hào)。</p><p>　　以上格式是從光譜儀讀出的一般格式，每個(gè)命令讀出的數(shù)據(jù)還有一點(diǎn)區(qū)別，所以處理</p><p>　　數(shù)據(jù)的時(shí)候要具體情況具體分析。我們這里主要研究三種數(shù)據(jù)：1 顯示面板上X,Y軸的數(shù)據(jù)，2，OSW 這個(gè)命令讀出來(lái)的數(shù)據(jù)包括中心波長(zhǎng)，帶寬和峰值的個(gè)數(shù)。3，OSD這個(gè)命令讀出的是峰值波長(zhǎng)和和功率。每種數(shù)據(jù)輸出的形式不同，所以要采取不同的方式去處理。</p&

90、gt;<p>　?。?）顯示面板上數(shù)據(jù)讀取。X軸數(shù)據(jù)的讀出命令是“OSD1”，Y軸數(shù)據(jù)的讀出命令是“OSD0”。X軸數(shù)據(jù)的讀出如下：</p><p>　　LMUM +1.523200E-06,+1.523300E-06,+1.523400E-06,+1.523500E-06 ......</p><p>　　后面的數(shù)據(jù)比較多，這里只列出一部分來(lái)說(shuō)明問(wèn)題。對(duì)這個(gè)原始的輸出數(shù)據(jù)我

91、們要分布處理，首先應(yīng)該先刪除前面四個(gè)標(biāo)識(shí)符字母。這里使用的自己定義的函數(shù)void cut(char *s, char *r)，函數(shù)原型如下：</p><p>　　void cut(char *s, char *r)</p><p>　　{char mid[100]="";</p><p>　　int m=0; int len=0;int i;&

92、lt;/p><p>　　len=strlen(s);</p><p>　　for(i=4;i<=len;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　mid[m]=s[i];</p><p><b>　　m++;}</b></p>&l

93、t;p>　　strcpy(r,mid);}</p><p>　　通過(guò)這個(gè)函數(shù)可以刪除前四個(gè)字母。具體過(guò)程是讀出X軸數(shù)據(jù)的原始字符串長(zhǎng)度len，刪去原始字符串的前四個(gè)字符，從原始字符串的第五個(gè)數(shù)據(jù)開(kāi)始讀取，將讀取的值賦給另外一個(gè)字符串，直到讀完原始字符串的所有值。這樣就可以實(shí)現(xiàn)刪除前四個(gè)字符的目的。</p><p>　　從帶有逗號(hào)的字符串中提取數(shù)字值需要另外一個(gè)函數(shù)。這里我們定義為:&

94、lt;/p><p>　　long x_seperate(char *ss,double *ff,long len_x) 具體函數(shù)如下：</p><p>　　long x_seperate(char *ss,double *ff,long len_x) </p><p>　　{ int i=0; int len_s; char mid[20000]=&quo

95、t; ";int m=0;</p><p>　　len_s=strlen(ss);len_x=0;</p><p>　　for(i=5;i<=len_s;i++)</p><p>　　{ if(ss[i]==','||i==len_s-1)</p><p>　　{ ff[len_x]=atof(mid)*100

96、0000;</p><p>　　if(ff[len_x]/1000>=1)</p><p>　　{ff[len_x]/=1000;}</p><p><b>　　len_x+=1;</b></p><p><b>　　m=0;}</b></p><p><b&g

97、t;　　else</b></p><p>　　{ mid[m]=ss[i];</p><p><b>　　m+=1;</b></p><p><b>　　} }</b></p><p>　　return len_x;</p><p><b>　　}<

98、;/b></p><p>　　這個(gè)函數(shù)的具體過(guò)程是從字符串的第一值開(kāi)始給另外一個(gè)字符串賦值，當(dāng)遇到逗號(hào)的時(shí)候不給另外一個(gè)字符串賦值，乘1000000的目的是轉(zhuǎn)換單位，去除后面的指數(shù)。這樣最終得到的數(shù)據(jù)就是一個(gè)只有X數(shù)據(jù)的字符串，在作圖的時(shí)候就很容易了。</p><p>　　進(jìn)一步處理 否 </p><

99、;p>　　是 </p><p>　　圖3-11數(shù)據(jù)讀取流程圖</p><p>　　Y軸數(shù)據(jù)的處理和X軸的數(shù)據(jù)是一樣的，唯一的不同之處是Y軸的數(shù)據(jù)在進(jìn)行處理的時(shí)候不需要乘1000000。len_x是最終的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。</p><p>　　整個(gè)過(guò)程的流程圖如圖3-11所示。</p><p>　　（2）波長(zhǎng)，帶寬

100、等數(shù)據(jù)采集。 “OSW？”命令讀出來(lái)的數(shù)據(jù)和X,Y軸的數(shù)據(jù)有所不同，是如下形式：</p><p>　　LMCN+1.551535E-06,LMHW+24.01663E-09,NOSP0002</p><p>　　這里需要用分解字符串函數(shù)，先將三個(gè)數(shù)據(jù)以逗號(hào)為標(biāo)志分開(kāi)，然后再刪除每個(gè)數(shù)據(jù)前面的標(biāo)識(shí)符，乘上相應(yīng)的倍數(shù)化簡(jiǎn)指數(shù)。</p><p>　　分解字符串的函數(shù)形式如

101、下：</p><p>　　void r_tran(char *s,char *r,char *dr,char *pk)</p><p>　　{ char *p;</p><p>　　p=strtok(s,",");</p><p><b>　　if(p)</b></p>&l

102、t;p>　　strcpy(r,p);</p><p>　　p=strtok(NULL,",");</p><p><b>　　if(p)</b></p><p>　　strcpy(dr,p);</p><p>　　p=strtok(NULL,",");</p>

103、<p><b>　　if(p)</b></p><p>　　strcpy(pk,p);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　函數(shù)中的strtok(s,",")為分解字符串函數(shù)， s為要分解的字符串， 逗號(hào)為分隔符字符串。首次調(diào)用時(shí)，s指向要分解的字符串，之后再次調(diào)用要把

104、s設(shè)成NULL。strtok在s中查找包含在逗號(hào)中的字符并用NULL('')來(lái)替換，直到找遍整個(gè)字符串。返回值：從s開(kāi)頭開(kāi)始的一個(gè)個(gè)被分割的串。當(dāng)沒(méi)有被分割的串時(shí)則返回NULL。所有逗號(hào)中包含的字符都會(huì)被濾掉，并將被濾掉的地方設(shè)為一處分割的節(jié)點(diǎn)。</p><p>　　分解完字符串之后中心波長(zhǎng)LMCN+1.551535E-06的值賦給變量r，帶寬的值LMHW+24.01663E-09賦給變量dr，峰

105、值個(gè)數(shù)NOSP0002賦給變量pk，然后在進(jìn)一步處理用cut(char *s, char *r)函數(shù)去掉前面無(wú)用的四個(gè)字符串。對(duì)中心波長(zhǎng)和帶寬都要乘1000000000，可以去除指數(shù)。</p><p>　?。?）中心波長(zhǎng)，功率。 “OPK”命令讀出的數(shù)據(jù)形式如下：</p><p>　　LMPK+1.558200E-06,LVPK-7.4867E+00</p><p>

106、;　　因?yàn)樽址容^短，只有11個(gè)值，所以處理數(shù)據(jù)也可以簡(jiǎn)單的進(jìn)行。直接將第六個(gè)值賦給變量lmpk，再乘以1000000000。將第十個(gè)值賦給變量lvpk。所以這個(gè)數(shù)據(jù)是比較容易處理的。</p><p><b>　?。?）數(shù)據(jù)的保存 </b></p><p>　　保存數(shù)據(jù)要有文件名，在主面板上設(shè)置一個(gè)控件，用來(lái)輸入要保存的文件名。然后用GetCtrlVal函數(shù)獲取這個(gè)

107、文件名。文件名不能為空，所以我們要判斷文件名是否為空，如果為空，則用MessagePopup ("提示?。?！","文件名不能為空！")來(lái)提示文件名不能為空。因?yàn)楸４娴臄?shù)據(jù)有X軸，Y軸等的數(shù)據(jù)，為了區(qū)分這兩組數(shù)據(jù)，可以用strcat函數(shù)，函數(shù)原型為：char*strcat(char*str1, char*str2)；功能是把字符串str2接到str1后面，str1后面的‘\0’被取消。我們可以通過(guò)

108、添加不同的str2來(lái)區(qū)分X軸，Y軸等數(shù)據(jù)。在這里我們還將用到打開(kāi)文件和將向緩沖區(qū)中的字符串寫(xiě)入文件中。文件的保存為T(mén)XT格式。</p><p><b>　　打開(kāi)文件函數(shù)：</b></p><p>　　int OpenFile (char *fileName, int read/writeMode, int action, int fileType);</p>

109、;<p>　　用seperate函數(shù)分解之后的有效數(shù)字比較多，為了方便實(shí)驗(yàn)員分析數(shù)據(jù)，我們可以將其的有效數(shù)字減少，這里可以用sprintf(y,"%.3f",data_y[i])； data_y[i]是將要被化簡(jiǎn)的數(shù)據(jù)，"%.3f"是要被化簡(jiǎn)的格式，y是用來(lái)保存化簡(jiǎn)之后的數(shù)據(jù)。</p><p>　　為了便于保存之后能更好的再次分析這些數(shù)據(jù)，我們?cè)诒４娴臅r(shí)候?qū)Σ?/p>

110、同的數(shù)據(jù)也采取了不同的方式。對(duì)X，Y軸的數(shù)據(jù)，保存到TXT文檔中時(shí)是每行的行開(kāi)頭保存一個(gè)數(shù)據(jù)，即在每個(gè)數(shù)據(jù)后面加一個(gè)換行符“\n”。然后用WriteFile函數(shù)將這些數(shù)據(jù)存之相應(yīng)的文檔。</p><p>　　OSW？和OPK命令讀出的數(shù)據(jù)包括峰值波長(zhǎng)，帶寬，功率等，為了便于便于對(duì)比分析，我們將這些放到同一個(gè)TXT文檔中，這樣便于觀察和分析數(shù)據(jù)。具體方法是將每次采集到的波長(zhǎng)，帶寬，峰值功率等放同一行。 在一行輸入第

111、一個(gè)數(shù)據(jù)之后在其后面加字符“/t”，之后接著以同樣的方式輸入第二個(gè)數(shù)據(jù)，第五個(gè)數(shù)據(jù)輸完了之后在后面加換行符“\n”，在下一行輸入下一組數(shù)據(jù)。</p><p>　?、?數(shù)據(jù)顯示部分 數(shù)據(jù)顯示包括圖表的繪制和單獨(dú)數(shù)據(jù)的顯示</p><p>　　繪圖函數(shù)有好幾種，如PlotXY繪制x,y軸數(shù)組的曲線圖，PlotX沿Y軸坐標(biāo)繪制X軸數(shù)組的曲線圖，PlotY沿X軸坐標(biāo)繪制Y軸數(shù)組的曲線圖。在這里我們

112、要用PlotXY和PlotY兩個(gè)函數(shù)。</p><p>　　PlotXY函數(shù)的原型如下：</p><p>　　int PlotXY (int panelHandle, int controlID, void *xArray, void *yArray, int numberOfPoints, int xDataType, int yDataType, int plotStyle, int

113、pointStyle, int lineStyle, int pointFrequency, int color);</p><p>　　我在程序中使用的函數(shù)設(shè)置入下：</p><p>　　PlotXY(mainpnl,MAINPNL_GRAPH,data_x,data_y,read_len_y,VAL_DOUBLE,VAL_DOUBLE,VAL_THIN_LINE,VAL_DOTTED_

114、SOLID_SQUARE,VAL_SOLID,VAL_CONNECTED_POINTS ,VAL_RED);</p><p>　　PlotY函數(shù)的原型如下：</p><p>　　int PlotY (int panelHandle, int controlID, void *yArray, int numberOfPoints, int yDataType, int plotStyle,

115、int pointStyle, int lineStyle, int pointFrequency, int color);</p><p>　　函數(shù)中的參數(shù)和PlotXY中的是一樣的。程序中的函數(shù)設(shè)置如下：</p><p>　　PlotY(mainpnl,MAINPNL_R_GRAPH,cmp_r,r_num,VAL_DOUBLE,VAL_THIN_LINE,VAL_SOLID_SQUA