Đồ Án Nghiên cứu phần mềm LabVIEW để thiết kế máy phát xung đa năng ứng dụng trong các phòng thí nghiệm đi

Lời nói đầu

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, công nghệ kỹ thuật điện tử cũng có những bước phát triển rực rỡ. Các thiết bị Điện - Điện tử đã len lỏi vào tất cả các lĩnh vực của đời sống từ các xí nghiệp công nghiệp đến các phòng thí nghiệm, các hộ gia đình, .
Cùng với sự phát triển của công nghệ điện điện tử, các phần mềm ứng dụng phục vụ cho các công việc như : phân tích thiết kế hệ thống, xây dựng và mô phỏng hoạt động của hệ thống, lập trình cho các hoạt động của hệ thống, . cũng ra đời và ngày càng phát triển. Các phần mềm tiêu biểu được ứng dụng nhiều như: Mathlab & Simulink, ISE, Step 7, Wincc, ORCAD, LabVIEW, Visual Basic, lập trình C, Keli C, Pinnacle, Proteus, CircuitMaker, . LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) là một phần mềm được phát triển bởi National Instruments. LabVIEW còn được biết đến như là một ngôn ngữ lập trình với khái niệm hoàn toàn khác so với các ngôn ngữ lập trình truyền thống như C, Pascal. Bằng cách diễn đạt cú pháp thông qua các hình ảnh trực quan trong môi trường soạn thảo, LabVIEW đã được gọi với tên khác là lập trình G (tức đại diện cho chữ Graphical). Nhờ tính năng hỗ trợ mạnh và nhanh chóng cho các ứng dụng trong kỹ thuật, lĩnh vực giáo dục nên LabVIEW được dùng nhiều trong các phòng thí nghiệm và trung tâm nghiên cứu cũng như các hệ thống công nghiệp. Nhiều trường đại học đã đưa LabVIEW trở thành một môn học chính thức.
Thực tế trong các phòng thí nghiệm điện tử hiện nay đang sử dụng các máy phát xung hoặc các máy phát chức năng chuyên dùng. Các máy này có ưu điểm là phát ra các dạng xung chuẩn, có dải tần số làm việc rộng, . Nhưng lại có nhược điểm là có kết cấu cứng không linh hoạt khi thay đổi yêu cầu về xung đầu ra, hơn nữa lại cần chi phí đầu tư lớn. Mặt khác, trong các phòng thí nghiệm điện tử lại được trang bị máy tính. Như vậy, vấn đề đặt ra ở đây là tại sao ta không sử dụng máy tính và phần mềm LabVIEW để tạo ra một máy phát xung vừa đảm bảo có các dạng xung theo yêu cầu, linh hoạt mà lại tiết kiệm được chi phí đầu tư, có thể đáp ứng nhanh chóng yêu cầu về dạng xung đầu ra.
Từ những thực tế trên,với phạm vi đồ án tốt nghiệp em đã lựa chọn đề tài : “Nghiên cứu phần mềm LabVIEW để thiết kế máy phát xung đa năng ứng dụng trong các phòng thí nghiệm điện tử”. Trong quá trình thực hiện đề tài, em đã gặp rất nhiều khó khăn. Nhưng dưới sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong khoa Điện - Điện tử, các thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật Điện tử, đặc biệt là cô Nghiêm Thị Thúy Nga và thầy Trần Hiếu đã giúp em hoàn thành đề tài.
Trong quá trình thực hiện đề tài, do thời gian hạn hẹp, trình độ bản thân còn hạn chế, nguồn tài liệu tham khảo khan hiếm nên không thể tránh khỏi thiếu sót. Kính mong được sự giúp đỡ chỉ bảo của thầy cô cũng như sự góp ý chân thành của bạn bè để đồ án được hoàn thiện hơn.

Mục lục

Lời nói đầu 1
Phần mở đầu 3
1. Lý do chọn đề tài. 3
2. Mục đích thực hiện. 3
3. Nội dung thực hiện 4
4. Phương pháp thực hiện đề tài. 4
Phần nội dung 5
Chương 1 Cơ sở khoa học và thực tiễn của máy phát xung trong các phòng thí nghiệm điện tử 5
1.1 Tổng quan về kỹ thuật xung 5
1.1.1 Những khái niệm cơ bản 5
1.1.2 Các dạng xung thường gặp 6
a) Xung sin: 6
b) Hàm bước đơn vị: 6
c) Xung chữ nhật: 6
d) Xung đơn vị: 7
e) Hàm dốc: 7
f) Hàm mũ: 8
1.2 Thực tiễn sử dụng máy phát xung trong các phòng thí nghiệm điện tử. 9
1.3 Kết luận chương 1 12
Chương 2 Giới thiệu phần mềm LabVIEW. ứng dụng và các công cụ của LabVIEW 13
2.1 Lịch sử phát triển của LabVIEW 13
2.2 ứng dụng và chức năng của LabVIEW 14
2.3 Hướng dẫn cài đặt phần mềm LabVIEW 8.5 Full 15
2.3.1 Yêu cầu về cấu hình khi cài đặt phần mềm 15
2.3.2 Các bước cài đặt phần mềm 16
2.4 Những khái niệm cơ bản 28
2.4.1 Giới thiệu chung 28
2.4.2 Thiết bị ảo (VI- Virtual Instrument) 28
2.4.3 Front Panel 28
2.4.4 Block Diagram 29
2.4.5 Icon & Connector 31
2.5 Kỹ thuật lập trình trên LabVIEW 32
2.5.1 Các công cụ hỗ trợ lập trình 32
a) Tool Panel: 32
b) Controls Palette ( bảng điều khiển ): 33
c) Functions Palete: 36
2.5.2 Dữ liệu 37
a) Variables (biến): 37
b) String (chuỗi): 38
c) Array ( mảng): 40
2.5.3 Các cấu trúc điều khiển luồng chương trình 43
2.5.4 SubVI và cách xây dựng SubVI 47
a) Khái niệm SubVI: 47
b) Xây dựng SubVI: 48
2.5.5 Xây dựng ứng dụng 51
2.5.6 Gỡ rối và sửa chương trình xây dựng trên LabVIEW 54
a) Gỡ rối chương trình: 54
b) Sửa chương trình xây dựng trên LabVIEW: 55
2.6 Kỹ thuật lập trình nâng cao trong LabVIEW 55
2.6.1 Liên kết thiết bị ảo với thiết bị phần cứng 55
a) Thư viện DAQ trong Labview: 55
b) Cấu trúc cơ bản của DAQ: 57
2.6.2 Xử lý tín hiệu và lọc nhiễu 68
2.7 Kết luận chương 2 71
Chương 3 Nghiên cứu thiết kế máy phát xung đa năng ứng dụng trong phòng thí nghiệm điện tử 73
3.1 Xây dựng chương trình điều khiển trên phần mềm LabVIEW 73
3.1.1 Chương trình điều khiển 73
3.1.2 Nguyên lý hoạt động 85
3.2 Mạch điện giao tiếp với máy tính 86
3.2.1 Sơ đồ nguyên lý 86
3.2.2 Nguyên lý hoạt động 86
3.3 Sơ đồ khối tổng thể máy phát xung đa năng ứng dụng trong phòng thí nghiệm điện tử 87
3.4 Kết luận chương 3 88
Kết luận và kiến nghị 89
1. Kết luận của đề tài: 89
2. Kiến nghị: 90
Tài liệu tham khảo 91