虚拟仪器技术电动车遥控器射频信号测试系统设计(附件)
现在工业生产过程中，对信号的测量要求越来越严谨。生产出一种用来测量信号的强度的信号测试仪就显得十分有必要。本研究对电动车遥控信号的测试，通过此系统来检测0-50米范围内遥控信号的强度与波形，来实现对遥控器性能的检测。目前企业对遥控器进行性能测试比较麻烦，往往要进行拉距性能试验。而此系统可以减轻工人的劳动强度，提高公司的工作效率和经济效益。系统采用与虚拟仪器技术相结合的方法，利用dso2090数据采集卡和Labview的程序应用来实现遥控信号的数据采集和数据处理。通过软件程序对信号进行滤波，时域分析，解码等操作，来测试信号是否符合规定要求。本设计系统应用虚拟仪器技术，界面设计具有人性化，容易操作。
关键词 虚拟仪器，射频信号，数据采集，信号分析
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
2 虚拟仪器技术 2
2.1 虚拟仪器的概念 2
2.2 虚拟仪器的结构 2
2.3 虚拟仪器的发展历史 3
2.4 LabVIEW的简介 3
3 DSO-2090数据采集卡 3
3.1 DSO-2090的技术指标和特点 4
3.2 DSO-2090 数据采集卡的驱动方法 5
3.3 DSO-2090函数功能介绍 5
4 硬件部分的介绍 8
4.1 射频信号接收模块 8
4.2 射频信号放大模块 10
4.3 峰值检测模块 12
5 虚拟仪器上位机设计 14
5.1 设计思想流程图 14
5.2 信号采集 16
5.3 数据分析 17
6 程序的调试 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
22
6.1 数据采集 22
6.2 数据分析 23
7 程序的调试 26
8 误差分析 26
结论 28
致谢 29
参考文献 30
1 引言
随着科学技术和生产技术的发展，电这一可再生能源逐渐走进了家家户户，从刚开始的用电照明，到了现在多元化的电器生活，电的使用改变了我们的生活方式和生活习惯。近几年，随着“绿色、低碳、环保、可再生”出行的口号提出，电动车这一代步工具逐渐走进了千家万户。随着电动车的普遍使用，人们开始关注对电动车遥控器发射的无线电信号检测和对信号的动态检测、波形的分析。虚拟仪器技术的快速发展对诊断仪器的信号检测和分析提供了一种新的技术。它将计算机硬件和电子元器件通过软件有机地结合起来，实现了将计算机强大的计算处理能力和电子元器件的检测、控制能力结合在一起，能够直观的显示无线电信号的变化特性[1]。
1．1 课题研究的背景和意义
在上个世纪，我国的主要交通工具是自行车，进入二十一世纪，随着电的推广，电动车逐渐取代了自行车，成为了人们普遍接受的交通工具。电动车采用蓄电池作为动力能源，使用便捷，几乎没有噪声，更不会产生尾气污染，在我国有着很大的发展空间。在电动自行车厂，电动汽车需要在安全测量方面有严格的性能指标[2]。其中一项指标是测量电动车的遥控信号，在测量这个信号时通常采用手工测量，效率比较低。在本文中介绍的是一种电动自行车遥控器信号的检测装置。质检员可以在控制自行车的同时，用遥控信号测试仪测量无线电信号的强度是否符合标准，这个测量仪的使用大大提高了生产效率。
基于虚拟仪器技术电动车遥控器信号测试系统设计，采用了LabVIEW图形化开发软件，精度较高的数据采集仪，实时的采集电动车遥控器发出的315M调幅信号。该系统能实时测量0-50米范围内电动车遥控器发出的射频信号的强度与波形，由此分析与判断电动车遥控器的性能。
该系统的设计可以替代目前企业采用的遥控器远距离性能测试的检测方法，能够减少测试的工作量，提高产品的出厂效率，检测出产品中的次品，当然厂家也会获得一定的经济效益。该项目具有一定的研究意义，可以广泛应用于遥控器生产厂家电磁信号的测量与检测中，也能降低厂家的生产成本。
2 虚拟仪器技术
2.1 虚拟仪器的概念
虚拟仪器将计算机和仪器紧密的连接在一起,从而改善了产品的质量和缩短了产品投入市场的时间，能一定程度的提高产品开发和生产效率。有两种方式连接的类型，方式一是将计算机装入仪器，其代表是智能化仪器。随着科技的发展，计算机功能愈来愈强大，体积也渐渐缩小。含嵌入式系统的仪器在市场逐渐出现。另外一种方式是将仪器装入计算机。基于计算机硬件和操作系统，能够完成仪器的许多功能[1]。目前虚拟仪器的主要应用方式是将仪器装入计算机的方法。
2.2 虚拟仪器的结构
2.2.1 分布式系统结构
通过计算机网络、串口或者工业现场总线技术实现与计算机通信的目的。NI公司以filedpoint和compactfiledpoint模块为代表，它们具有很好的抗冲击、抗震性能。
2.2.2 CRIO系统结构
CRIO机包括实施控制器箱、FPGA芯片、信号输入输出和信号调理模块。其程序开发完成后可以脱离PC机独立运行，具有很好的实时性、可靠性。
2.2.3 GPIB或串口设备结构
通用接口总线GPIB，是电脑与传统仪器的接口，遵守的协议为IEE E488。通过内部GPIB通讯卡或外部GPIB-USB控制器的计算机，然后通过GPIB电缆，访问控制和对传统仪器。串口是计算机与传统仪器之间数据传输的一种常用的方法，可以实现传统仪器与计算机的内在连接。
2.2.4 PXI总线结构
PXI是在PCI总线的仪器扩展。它适合应用在大型高精度集成系统的场合。
2.2.5 USB总线结构
USB总线的传输速度快。USB2.0的最大传输速度为480Mbis/s，为标准串口总线速度的24000倍。而且USB总线的最大设备连接数目为127个，完全能应付大多数数据采集设备的要求。USB还提供了总线供电技术。
这种结构的数据采集装置放置在计算机的外面，通过USB接口实现和计算机之间的数据传输，适合与笔记本计算机构成便携式的测试系统。
2.3 虚拟仪器的发展历史
大致说来，虚拟仪器发展至今，大致可以分为三个阶段。
第一阶段是早期的虚拟仪器。GPIB总线标准的确立加大了计算机和外界通信的可能性。通过GPIB和RS-232总线将计算机连接起来，实现了计算机与检测仪器之间的通信。用户可以通过计算机来控制仪器。
第二阶段是开放式的仪器。随着数字信号处理技术和微处理器功能的不断强大，标准的插入式数据处理卡（后来发展成为即插即用的数据卡）逐渐取代了传统测量仪器用来协助完成数据采集的任务。
第三阶段，在二十世纪九十年代，虚拟仪器软件框架被大多数人接受和使用。以面向对象为基础的虚拟仪器开发软件已经成为主流的虚拟仪器开发技术。图形化的编程成为主流。
2.4 LabVIEW的简介
美国国家仪器公司研制开发的LabVIEW程序开发环境是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言，同时也是开发测量或控制系统的理想选择，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。LabVIEW开发环境使用图形化编程语言编写程序，产生框图形式的程序，集成了工程师和科学家快速构建各种应用所需的所有工具，采用LabVIEW软件的研究、设计、测试并实现仪器系统，可以大大提高工作效率。
1 引言 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
2 虚拟仪器技术 2
2.1 虚拟仪器的概念 2
2.2 虚拟仪器的结构 2
2.3 虚拟仪器的发展历史 3
2.4 LabVIEW的简介 3
3 DSO-2090数据采集卡 3
3.1 DSO-2090的技术指标和特点 4
3.2 DSO-2090 数据采集卡的驱动方法 5
3.3 DSO-2090函数功能介绍 5
4 硬件部分的介绍 8
4.1 射频信号接收模块 8
4.2 射频信号放大模块 10
4.3 峰值检测模块 12
5 虚拟仪器上位机设计 14
5.1 设计思想流程图 14
5.2 信号采集 16
5.3 数据分析 17
6 程序的调试 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
22
6.1 数据采集 22
6.2 数据分析 23
7 程序的调试 26
8 误差分析 26
结论 28
致谢 29
参考文献 30
1 引言
随着科学技术和生产技术的发展，电这一可再生能源逐渐走进了家家户户，从刚开始的用电照明，到了现在多元化的电器生活，电的使用改变了我们的生活方式和生活习惯。近几年，随着“绿色、低碳、环保、可再生”出行的口号提出，电动车这一代步工具逐渐走进了千家万户。随着电动车的普遍使用，人们开始关注对电动车遥控器发射的无线电信号检测和对信号的动态检测、波形的分析。虚拟仪器技术的快速发展对诊断仪器的信号检测和分析提供了一种新的技术。它将计算机硬件和电子元器件通过软件有机地结合起来，实现了将计算机强大的计算处理能力和电子元器件的检测、控制能力结合在一起，能够直观的显示无线电信号的变化特性[1]。
1．1 课题研究的背景和意义
在上个世纪，我国的主要交通工具是自行车，进入二十一世纪，随着电的推广，电动车逐渐取代了自行车，成为了人们普遍接受的交通工具。电动车采用蓄电池作为动力能源，使用便捷，几乎没有噪声，更不会产生尾气污染，在我国有着很大的发展空间。在电动自行车厂，电动汽车需要在安全测量方面有严格的性能指标[2]。其中一项指标是测量电动车的遥控信号，在测量这个信号时通常采用手工测量，效率比较低。在本文中介绍的是一种电动自行车遥控器信号的检测装置。质检员可以在控制自行车的同时，用遥控信号测试仪测量无线电信号的强度是否符合标准，这个测量仪的使用大大提高了生产效率。
基于虚拟仪器技术电动车遥控器信号测试系统设计，采用了LabVIEW图形化开发软件，精度较高的数据采集仪，实时的采集电动车遥控器发出的315M调幅信号。该系统能实时测量0-50米范围内电动车遥控器发出的射频信号的强度与波形，由此分析与判断电动车遥控器的性能。
该系统的设计可以替代目前企业采用的遥控器远距离性能测试的检测方法，能够减少测试的工作量，提高产品的出厂效率，检测出产品中的次品，当然厂家也会获得一定的经济效益。该项目具有一定的研究意义，可以广泛应用于遥控器生产厂家电磁信号的测量与检测中，也能降低厂家的生产成本。
2 虚拟仪器技术
2.1 虚拟仪器的概念
虚拟仪器将计算机和仪器紧密的连接在一起,从而改善了产品的质量和缩短了产品投入市场的时间，能一定程度的提高产品开发和生产效率。有两种方式连接的类型，方式一是将计算机装入仪器，其代表是智能化仪器。随着科技的发展，计算机功能愈来愈强大，体积也渐渐缩小。含嵌入式系统的仪器在市场逐渐出现。另外一种方式是将仪器装入计算机。基于计算机硬件和操作系统，能够完成仪器的许多功能[1]。目前虚拟仪器的主要应用方式是将仪器装入计算机的方法。
2.2 虚拟仪器的结构
2.2.1 分布式系统结构
通过计算机网络、串口或者工业现场总线技术实现与计算机通信的目的。NI公司以filedpoint和compactfiledpoint模块为代表，它们具有很好的抗冲击、抗震性能。
2.2.2 CRIO系统结构
CRIO机包括实施控制器箱、FPGA芯片、信号输入输出和信号调理模块。其程序开发完成后可以脱离PC机独立运行，具有很好的实时性、可靠性。
2.2.3 GPIB或串口设备结构
通用接口总线GPIB，是电脑与传统仪器的接口，遵守的协议为IEE E488。通过内部GPIB通讯卡或外部GPIB-USB控制器的计算机，然后通过GPIB电缆，访问控制和对传统仪器。串口是计算机与传统仪器之间数据传输的一种常用的方法，可以实现传统仪器与计算机的内在连接。
2.2.4 PXI总线结构
PXI是在PCI总线的仪器扩展。它适合应用在大型高精度集成系统的场合。
2.2.5 USB总线结构
USB总线的传输速度快。USB2.0的最大传输速度为480Mbis/s，为标准串口总线速度的24000倍。而且USB总线的最大设备连接数目为127个，完全能应付大多数数据采集设备的要求。USB还提供了总线供电技术。
这种结构的数据采集装置放置在计算机的外面，通过USB接口实现和计算机之间的数据传输，适合与笔记本计算机构成便携式的测试系统。
2.3 虚拟仪器的发展历史
大致说来，虚拟仪器发展至今，大致可以分为三个阶段。
第一阶段是早期的虚拟仪器。GPIB总线标准的确立加大了计算机和外界通信的可能性。通过GPIB和RS-232总线将计算机连接起来，实现了计算机与检测仪器之间的通信。用户可以通过计算机来控制仪器。
第二阶段是开放式的仪器。随着数字信号处理技术和微处理器功能的不断强大，标准的插入式数据处理卡（后来发展成为即插即用的数据卡）逐渐取代了传统测量仪器用来协助完成数据采集的任务。
第三阶段，在二十世纪九十年代，虚拟仪器软件框架被大多数人接受和使用。以面向对象为基础的虚拟仪器开发软件已经成为主流的虚拟仪器开发技术。图形化的编程成为主流。
2.4 LabVIEW的简介
美国国家仪器公司研制开发的LabVIEW程序开发环境是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言，同时也是开发测量或控制系统的理想选择，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。LabVIEW开发环境使用图形化编程语言编写程序，产生框图形式的程序，集成了工程师和科学家快速构建各种应用所需的所有工具，采用LabVIEW软件的研究、设计、测试并实现仪器系统，可以大大提高工作效率。
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