基于LabVIEW的虚拟示波器设计
基于LabVIEW的虚拟示波器设计
本科毕业论文（设计）题目基于LabVIEW的虚拟示波器设计基于LabVIEW的虚拟示波器设计摘要虚拟仪器技术发展很快，以美国国家仪器公司为代表的一批厂商已经在市场上推出了基于虚拟仪器技术而设计的商品化仪器产品。
在美国虚拟仪器系统及其图形编程语言，已作为各大学理工科学生的一门必修课。
虚拟仪器发展至今已经算是比较成熟，和传统仪器相比有明显的优势虚拟仪器技术拥有强大的模块化硬件和高效灵活的软件使其能完成各类测试、测量和自动化的应用，极大的提高了产品开发和生产效率。
本次虚拟示波器设计软件是基于美国NI公司的LabVIEW。
LabVIEW在是在计算机上进行数据采集、数据分析处理。
实现虚拟示波器的功能主要有从外界采样模拟信号，转化为相应的数字信号，在计算机上实现波形的显示，并能够进行简单的波形处理，可以显示波形的最大值、最小值、平均值，并能够根据需要放大波形的倍数，最后进行调试完成。
关键词：LabVIEW 虚拟仪器虚拟示波器Design of Oscillogrape based on LabVIEWXing Long Directed by Jia Sumei[Lecturer]ABSTRACTVirtual instrument technology is developing rapidly now,national instruments as a representative of a number of manufacturers have been launched in the market based on virtual instrument technology and design instrument the commercialization of the products.Virtual instrument system in the United States and its graphical programming language,has been as a required course for the university of science and engineering students.Since the virtual instrument development is very mature, and has obvious advantage in comparison to traditional instruments virtual instrument technology has a strong modular hardware and highly efficient and flexible software can make it do all kinds of test, measurement and automation applications, greatly improve the efficiency of product development and production.The virtual oscilloscope design software is based on the NI company LabVIEW. LabVIEW is in on the computer for data acquisition, data analysis and processing. Realize the function of the virtual oscilloscope mainly include sampling analog signals from the outsideworld, into the corresponding digital signal, realizes the waveform display on the computer, and able to perform simple waveform processing, can display the waveform of maximum, minimum, average, and can according to need to amplify multiples of waveform, the final debugging.KEY WORDS：LabVIEW Virtual instrument Virtual oscilloscope目录1 绪论 (3)2 虚拟仪器的概述 (4)2.1 虚拟仪器的基本概念 (4)2.1.1 虚拟仪器的产生 (4)2.1.2 虚拟仪器的概念 (5)2.1.3 虚拟仪器的结构 (5)2.1.4 虚拟仪器的特点 (6)2.2 虚拟仪器发展现状 (6)2.2.1 虚拟仪器的现状 (6)2.2.2 虚拟仪器的发展趋势 (7)2.3 LabVIEW图形化编程语言 (7)2.3.1 什么是LabVIEW (7)2.3.2 LabVIEW的特点 (8)3 虚拟示波器的原理 (9)3.1 数字示波器 (9)3.2 虚拟示波器 (10)4 虚拟示波器的总体设计 (10)4.1 虚拟示波器的设计方案 (10)4.2 虚拟示波器的主要功能 (12)5 虚拟示波器的软件设计 (13)5.1 虚拟示波器的波形显示 (13)5.2 虚拟示波器的其功能 (16)5.2.1 虚拟示波器的存储和读取 (16)5.2.2 虚拟示波器参数测量显示 (19)5.2.3 虚拟示波器应用程序文件生成 (20)5.2.4 虚拟示波器其他子程序 (21)6 结论 (23)参考文献 (25)致 (27)1 绪论测量仪器发展至今，大体发展可分为四个时期，即模拟仪器、分立式元件仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。
课程设计基于labview的虚拟示波器的设计
文献综述 (1)摘要 (3)1 虚拟仪器的概述 (4)2 虚拟示波器与其频谱功能的实现 (4)3 虚拟示波器的具体实现 (5)图3-1 (a)是虚拟示波器的主界面：上半部分是波形显示部分，用于显示采集的波形，下半部分是对波形的频谱分析；(b)是虚拟示波器程序框图界面。
(6) (6)4设计结果分析 (11)文献综述在现代测量领域中，为了对电路功能进行检测，有许多的测量仪器可供使用。
只要电量不随时间变化，借助于仪器来掌握数值大小就足够了。
但是，对于曲线形状、周期或频率以及最大值的附加数据都属于交流量的电路，由于交变量的曲线形状是多种多样的，以至于只有用图像才能充分加以描述。
因此一般的电过程差不多都可以用图像语言来描述，且只有这样才便于理解。
作为这类“电”图像的中介物，示波器在现代电子学中是不可缺少的。
它经常代替一系列单个仪器：电压表、电流表、频率计、相位计等。
由于传统的示波器加工工艺复杂，对制造水平要求高，生产突破有困难，因此价格非常昂贵，容易损坏，且开发和维护的费用高，功能单一，升级成本高，技术更新周期长，对于一般用户很不实用。
随着计算机技术的发展，传统仪器开始向计算机化方向发展。
虚拟仪器是90年代提出的新概念。
虚拟仪器技术的提出与发展，标志着二十一世纪测试与电子测量仪器领域技术发展的一个重要方向。
所谓虚拟仪器,就是在通用的计算机平台上定义和设计仪器的测试功能，使用者操作这台计算机，就像是在使用一台专门设计的电子仪器。
虚拟仪器是一种功能意义上的仪器，是一种具有仪器功能的软硬件组合。
它充分利用计算机技术，在基本硬件支持下，通过调用相应的软件模块来完成数据采集、控制、分析、处理以及结果显示，从而实现各种传统仪器的功能。
本设计便利用虚拟仪器设计一个虚拟示波器并实现它的虚拟频谱分析功能。
摘要虚拟仪器与传统仪器相比具有许多优点：对输入信号的处理和计算可以更加复杂，且处理速度更快；测试结果的表达方式更加丰富多样；可方便地存储和交换测试数据；可通过多种现有的通信标准方便地同外设、网络及其它应用连接；价格低而且可重复利用；功能升级方便，技术更新快(周期1～2年)；将所有的程控仪器的控制信息集成在虚拟仪器的软件模块中，用户无需专门查阅、学习仪器的程控方法与程控指令就可对仪器进行操作；计算机强大的图形用户界面(GUI)增强了仪器的结果显示功能；具有几乎无限的数据记录容量；自动化的测试过程；用户可自定义分析方式和接口；可扩展的工程函数库；自动生成测试运行报告；高品质的打印功能等。
基于LABVIEW的虚拟示波器的设计
基于LABVIEW的虚拟示波器的设计概述示波器是一种用于测量和监测电信号的设备，它可以以图形方式显示信号的波形，也可以提供一些基本的测量功能，如测量信号的幅值、频率和相位等。
虚拟示波器是一种基于软件的示波器，通过计算机和特定的软件来实现测量和显示信号波形的功能。
本文将介绍基于LABVIEW开发的虚拟示波器的设计方案。
设计要求1.实时显示信号波形：虚拟示波器需要能够实时获取信号并以图形方式显示信号的波形。
2.支持多通道测量：虚拟示波器需要支持多通道测量，使用户可以同时监测多个信号波形。
3.提供基本的测量功能：虚拟示波器需要提供一些基本的测量功能，如测量信号的幅值、频率和相位等。
4.具备信号触发功能：虚拟示波器需要具备信号触发功能，使用户可以通过设置触发条件来捕捉特定的信号波形。
设计方案1.界面设计：虚拟示波器的界面应具备直观性和易用性，用户能够方便地进行操作。
界面可以包括波形显示区域、通道选择区域、测量功能区域和触发设置区域等。
2.数据采集和处理：虚拟示波器需要通过数据采集卡或其他的信号输入设备来获取信号，并通过LABVIEW提供的数据处理功能进行处理和分析。
3.实时波形显示：获取到的信号数据可以通过LABVIEW的图形绘制功能进行实时显示。
可以使用波形图控件或曲线图控件来显示不同通道的信号波形，并使用不同的颜色进行区分。
4.多通道测量：用户可以通过界面上的通道选择区域选择要监测的通道数，虚拟示波器会自动获取相应的信号并进行测量和显示。
5.测量功能：通过使用LABVIEW提供的测量VI，可以实现对信号的幅值、频率和相位等进行测量。
这些测量结果可以显示在界面的测量功能区域，方便用户进行查看和比较。
6.信号触发：用户可以通过界面上的触发设置区域设置触发条件，如触发电平、触发边沿和触发延迟等。
当信号满足触发条件时，虚拟示波器会捕捉到相关的信号波形并进行显示。
7.数据保存和导出：虚拟示波器可以支持将获取到的信号数据保存到文件中，以便用户进行后续的分析和处理。
(完整版)基于LabVIEW的虚拟示波器的设计毕业设计
毕业论文（设计）课题基于LABVIEW虚拟示波器的设计学生袁敏院部电气工程学院专业班级11电子信息工程（2）班指导教师陶沙二○一五年五月目录插图清单....................................................................................................................................摘要....................................................................................................... 错误！未定义书Abstract .....................................................................................................................................第一章绪论................................................................................................. 错误！未定义书1.1虚拟仪器的起源和结构 ............................................................... 错误！未定义书1.2虚拟仪器技术的四大优势 ........................................................... 错误！未定义书1.3虚拟仪器的现状及发展方向 ....................................................... 错误！未定义书1.4本论文的主要工作 ....................................................................... 错误！未定义书第二章LabVIEW ....................................................................................... 错误！未定义书2.1LabVIEW的概念.......................................................................... 错误！未定义书2.1.1 LabVIEW创建虚拟仪器 ................................................... 错误！未定义书2.2 labview的模板 ............................................................................. 错误！未定义书2.2.1工具选板 ........................................................................... 错误！未定义书2.2.2控件选板（Control Palette） ..................................... 错误！未定义书2.2.3函数选板(Functions Palette) ..................................... 错误！未定义书第三章系统硬件设计 ................................................................................ 错误！未定义书3.1数据采集与仪器控制 ................................................................... 错误！未定义书3.2虚拟仪器.....................................................................................................................3.2.1选择合适的总线 ............................................................................................第四章虚拟示波器软件设计 .................................................................................................4.1系统总体构成 ............................................................................................................4.2滤波器模块..................................................................................................................4.3存储与回放模块 ........................................................................................................4.4频谱分析模块..............................................................................................................4.5参数测量模块 ............................................................................................................第五章虚拟示波器的调试 .....................................................................................................5.1波形显示.....................................................................................................................5.2频谱分析.....................................................................................................................5.3参数测量.....................................................................................................................第六章结论和展望..................................................................................................................参考文献....................................................................................................................................致谢：........................................................................................................................................插图清单图2-1 工具图 .............................................................................................. 错误！未定义书图2-2 工具选板的功能图 ......................................................................... 错误！未定义书图2-3 新式功能选板图 .............................................................................. 错误！未定义书图2-4 控件各个子模板图 .......................................................................... 错误！未定义书图2-5 函数选板框图 .................................................................................. 错误！未定义书图2-6 编程的功能框图 .............................................................................. 错误！未定义书图3-1 传感器图 .......................................................................................................................图3-2 选择合适仪器图 ...........................................................................................................图4-1 系统总体流程图 ...........................................................................................................图4-2 系统总体前面板 ...........................................................................................................图4-3 系统总体程序框图 .......................................................................................................图4-4 滤波器前面板 ...............................................................................................................图4-5 滤波器程序框图 ...........................................................................................................图4-6 存储和回放模块前面板 ...............................................................................................图4-7a 存储和回放模块程序框图 .........................................................................................图4-7a 存储和回放模块程序框图 .........................................................................................图4-8 频谱分析模块程序框图 ...............................................................................................图4-9 频谱分析模块前面板 ...................................................................................................图4-10 参数模块前面板 .........................................................................................................图4-10 参数测量程序框图 .....................................................................................................图5-1 波形显示结果 ...............................................................................................................图5-2 频谱分析结果显示 .......................................................................................................图5-3 均方根分析结果 ...........................................................................................................图5-4 相位分析 .......................................................................................................................图5-5 全局结果的分析 ...........................................................................................................基于LabVIEW的虚拟示波器的设计摘要由于实验室大多驱动仪器硬件大多都是国外进口，不但前期的花费大，而且后期的维护、升级的使用也会花费大量的人力财力。
基于LABVIEW的虚拟示波器设计
基于LABVIEW的虚拟示波器设计虚拟仪器是一种使用软件模拟实际仪器功能的工具。
在近年来，随着计算机技术的快速发展，虚拟仪器在各种测量和控制领域的应用越来越广泛。
针对示波器这一重要的测试仪器，本文将介绍如何使用LABVIEW软件设计一个基于LABVIEW的虚拟示波器。
LABVIEW是一款由National Instruments公司开发的图形化编程环境，用于进行数据采集、仪器控制和数据分析等工作。
通过使用LABVIEW，可以轻松地实现各种虚拟仪器的设计和开发。
虚拟示波器是一种具有示波器功能的软件程序，通过采集和显示信号波形，用于检测和分析电路中的信号。
在进行虚拟示波器设计时，需要考虑以下几个关键因素：1. 数据采集：虚拟示波器需要能够采集外部信号并进行处理。
可以使用LABVIEW提供的数据采集模块，例如DAQmx模块，来实现数据的采集和处理功能。
2. 数据显示：虚拟示波器需要能够将采集到的数据以波形的形式显示出来。
LABVIEW提供了丰富的图形化控件，可以轻松实现波形显示功能。
通过使用Waveform Chart或Graph控件，可以将采集到的数据实时显示。
3. 触发功能：示波器通常具有触发功能，用于稳定地观察特定事件。
在虚拟示波器设计中，可以利用LABVIEW提供的Trigger模块来实现触发功能。
通过设定触发条件，可以实现稳定的波形观察。
4.配置选项：虚拟示波器需要提供一些常用的配置选项，例如时间和电压的刻度设置，波形颜色和线型的选择等。
可以使用LABVIEW提供的控件，例如数字输入框和下拉菜单，来实现这些配置选项。
基于以上几个关键因素，下面我们将详细介绍基于LABVIEW的虚拟示波器设计的具体步骤：步骤1：设置数据采集通道。
通过使用DAQmx模块，选择需要采集的数据通道，例如模拟输入通道或数字输入通道。
步骤2：创建界面。
使用LABVIEW的图形化工具，创建一个用户界面，包括波形显示区、触发设置区和配置选项区。
基于LabVIEW的虚拟示波器的设计
基于Lab V IEW的虚拟示波器的设计穆加艳(南京船舶雷达研究所,南京210003)摘 要:介绍了LabV I E W在仪器控制以及数据采集方面的应用。
采用LabV I E W可以轻松组建仪器测控系统并在计算机上构造自己的仪器界面。
在LabV I E W环境下利用V ISA方法对示波器进行二次开发,通过计算机增强传统仪器的功能。
所开发的软件系统具有2路通道,能够实现数据采集、波形显示、数据保存、频谱分析和波形参数测量等功能。
关键词:LabV I E W;仪器控制;数据采集;V I SA中图分类号:TP311.52 文献标识码:A 文章编号:1009-0401(2011)01-0065-04 The desi gn of a LabV IE W based v irtual oscilloscopeM U J i a yan(Nanjing M arine Radar Institute,N anjing210003)Abst ract:The applicati o ns of the LabV I E W in the instrum ent control and the DAQ are introduced. The m easure m ent and contro l syste m of the i n str um en ts can be easily constructed through the LabV I E W to create t h e ind i v i d ua l instrum ent interfaces on t h e co m puters.The secondary deve l o p m ent of t h e osc illoscope is perfor m ed through the V I SA under the LabV I E W,and the f u nctions of the conventional instrum ents are enhanced through the co m puters.The t w o channe l soft w are syste m developed can i m ple m ent the functions such as the DAQ,w avefor m disp lay,data storage,spectr um analysis,and m easure m ent ofw avefor m para m eters.K eyw ords:LabV I E W;i n stru m ent contro;l DAQ;V I SA1 引 言近年来,随着计算机及其软件的飞速发展,计算机和仪器之间的密切结合成为目前仪器发展的一个重要方向。
基于Labview的虚拟示波器设计-图文
基于Labview的虚拟示波器设计-图文数据采集卡接收的信号是范围很广的电压信号，如果太强，就需要衰减器把被测信号减弱后再输入给数据采集卡，这样一方面可以保证数据采集卡可以顺利采数，另一方面有利于系统的安全运行。
而对于微弱信号要进行放大，以提高分辨率和降低噪音，也使调理后信号的最大电压值和ADC最大输入值相等，这样可以提高精度。
在设定调理电路的放大或衰减倍数时，一般应满足这样一个条件:经调理后的信号其最大值应尽可能地达到数据采集卡可以接受的电压范围，最大限度地提高数据的准确度。
(2)隔离隔离是指使用变压器、光或电容祸合等方法阻碍被测系统和测试系统之间传递信号，避免发生直接连接，使用祸合主要有两个方面原因:一是从安全的角度把传感器信号同计算机隔离，因为被监测系统可能产生瞬时高压，另一个原因是隔离可以使从数据采集卡出来的数据不受地电位和输入模式的影响，减少误差。
(3)滤波滤波的目的是消除噪音信号，提高输入信号的信噪比。
噪音滤波器通常用于直流信号;交流信号通常需要抗失真的低通滤波器，因为这样的滤波器有一陡峭的截止频率，因而几乎能够完全消除高频干扰信号。
(4)激励由于电工测量试验中经常要要用到正弦波、方波等信号，且有时需要为一些传感器提供激励信号，故由虚拟信号发生器产生各种信号并由信号调理电路进行功率放大后输出。
(5)线性化很多传感器对被测量都有非线性响应，因而需要对输出信号进行线性化。
3数据采集硬件数据采集硬件与众多因素有关，要根据具体情况进行分析，下面是通用的特征:(1)采样频率采样频率高，就能在一定时间内获得更多的原始信息，见图4一1(a)所示。
为了再现原始信号，必须有足够高的采样频率。
显然，如果信号变化比采样板的数字化要快，或采样太慢，就会产生波形失真，见图4一1(b)。
根据采样定理，采样频率至少是输入最高频率的两倍，才可能不产生失真。
(2)采样方法要从多个通道得到数据，通常使用多路开关把每个信号端连接到A/D 转化器(ADC)。
基于LabVIEW的多功能虚拟示波器的设计与实现
Ｄｅ ｉ ｎ ｎ ｉ ｐ ｅ ｅ ａ ｉ ｎ ｆｍ ｕ ｔｆ ｃ ｉ ｎａ ｉ ｔ ａ ｓ ｉｌ ｓ ｏ ｓ ｇ ａ ｄ ｍ ｌ ｍ ｎｔ ｔｏ ｏ ｌｉｕｎ ｔｏ ｌｖ ｒ ｕ ｌｏ ｃ ｌｏ ｃ ｐｅ
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基于labview的虚拟示波器设计
基于labview的虚拟示波器设计
创建LabVIEW项目：启动LabVIEW，并创建一个新的项目。
添加前端界面：在LabVIEW中创建一个前端界面，包括示波器的控制面板和显示区域。
设置控制面板：在控制面板上添加控件，例如按钮、滑块和文本框，用于控制示波器的功能，例如选择输入信号源、设置采样率和时间尺度等。
设置显示区域：在显示区域中添加一个绘图控件，用于实时显示输入信号的波形。
配置数据采集：使用LabVIEW的数据采集模块，配置示波器的数据采集功能。
设置采样率、采样深度和触发方式等参数，以实时获取输入信号的数据。
实时数据绘制：将采集到的数据传递给绘图控件，使用LabVIEW 的绘图功能，在显示区域上实时绘制输入信号的波形。
添加触发功能：根据用户设置的触发条件，例如信号阈值或边沿触发，实现示波器的触发功能。
当输入信号满足触发条件时，示波器开始采集并显示波形。
数据分析与处理：根据需要，添加数据分析和处理功能，例如峰值检测、频谱分析和滤波等。
这些功能可以通过LabVIEW的信号处理模块实现。
添加保存和加载功能：实现示波器数据的保存和加载功能，允许用户将采集到的波形数据保存到文件中，并在需要时重新加载进行分
析。
基于LabVIEW的虚拟示波器设计分析
基于LabVIEW的虚拟示波器设计分析引言虚拟仪器是一种基于计算机的自动化测试仪器系统。
虚拟仪器的突出优点在于能够与计算机技术结合，将计算机资源与仪器硬件，数字信号处理技术与不同功能的软件模块结合，组成不同的仪器功能。
用户可根据测试的需要，自己设计所需要的仪器系统，即利用数据采集卡及计算机外围硬件进行信号的采集与检测，然后用计算机所编的软件来实现对信号的处理、计算和分析以及对测试结果进行显示。
波形分析是信号处理中重要的分析手段。
引言虚拟仪器是一种基于计算机的自动化测试仪器系统。
虚拟仪器的突出优点在于能够与计算机技术结合，将计算机资源与仪器硬件，数字信号处理技术与不同功能的软件模块结合，组成不同的仪器功能。
用户可根据测试的需要，自己设计所需要的仪器系统，即利用数据采集卡及计算机外围硬件进行信号的采集与检测，然后用计算机所编的软件来实现对信号的处理、计算和分析以及对测试结果进行显示。
波形分析是信号处理中重要的分析手段。
虚拟示波器的出现改变了原有示波器的整体设计思路，用软件代替了硬件。
将传统仪器由硬件实现的数据分析与显示功能，改由功能强大的计算机及其显示器来完成，使工程技术人员可以用一部笔记本电脑到现场就可轻松完成信号的采集、处理及频谱分析和波形分析。
LabVIEW(实验室虚拟仪器集成环境)是NI公司(美国国家仪器公司)的创新软件产品，也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境，可实现数据采集、仪器控制、过程监控和自动测试等实验室研究和工业自动化领域的实际任务。
LabVIEW从基本的数学函数、字符串处理函数、数据运算函数、文件I／O函数到高级分析库，包括了信号处理、窗函数、滤波器设计、线性代数、概率论与数理统计、曲线拟合等，涵盖了仪器设计中几乎所有需要的函数。
LabVIEW的功能模块包括数据采集、通用接口总线和仪表的实时控制、数据分析、数据显示以及数据的存储。
拥有大量数据采集和仪表控制的功能模块和开发工具，因此，LabVIEW可以编出外观和功能都与真实仪表很相似的程序。
基于Labview的虚拟示波器设计
目录第1章绪论 (1)1.1虚拟仪器背景 (1)1.1.1虚拟仪器的产生 (1)1.1.2虚拟仪器的概念 (1)1.1.3虚拟仪器的构成 (2)1.1.4虚拟仪器的优点 (2)1.2虚拟仪器的现状 (3)1.2.1国外虚拟仪器的研究现状 (3)1.2.2国内虚拟仪器的研究现状 (3)1.2.3虚拟仪器的发展方向 (4)1.3课题目的及意义 (4)1.4课题主要研究任务与内容 (5)第2章系统软件的开发平台LabVIEW简介 (7)2.1 LabVIEW的基本概述 (7)2.2 LabVIEW的模板分析 (8)2.2.1工具模板 (9)2.2.2控件选板 (10)2.2.3函数选板 (10)2.3本章小结 (11)第3章示波器工作原理与设计步骤 (12)3.1数据采集模块设计 (12)3.2信号测量模块设计 (13)3.3数字滤波模块设计 (14)3.4频谱分析模块设计 (15)3.5波形显示模块设计 (15)3.6波形存储和回放模块设计 (17)3.7本章小结 (18)第4章示波器的测试与验证 (19)4.1完整的程序与前面板设计 (19)4.2示波器的验证 (20)4.3本章小结 (23)第5章总结与展望 (24)5.1总结 (24)5.2展望 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录 (28)附录1：DAQ助手的初始化 (28)附录2：英文原文 (34)附录3 汉语翻译 (42)第1章绪论1.1虚拟仪器背景1.1.1虚拟仪器的产生虚拟仪器技术是现在计算机系统和仪器系统相结合的产物，是当今计算机辅助测试领域的一项重要技术。
它推动着传统仪器朝着数字化，智能化，模块化，网络化的方向发展。
电子测量仪器发展至今，大体上可以分为四代：模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。
第一代模拟仪器，这类仪器在某些实验室里还能看到，它是以电磁感应基本定律为基础的指针式仪器，如指针式万用表、晶体管电压表、指针式电流表等。
基于LabVIEW的虚拟示波器设计
基于LabVIEW的虚拟示波器设计摘要虚拟仪器是当今仪器技术的发展热点,本文设计并实现了一种功能强大的虚拟示波器系统,详细介绍了利用图形化编程语言labview进行仪器程序设计的方法。
关键词示波器;虚拟仪器;数据采集;labview中图分类号tp39 文献标识码a 文章编号1674-6708(2010)31-0221-02示波器是生产实践和科学研究中应用十分广泛的电子测量仪器。
虚拟仪器以计算机为核心,功能由用户定义和设计,具有虚拟面板,其测试功能由测试软件实现。
虚拟仪器的关键是用软件来实现硬件的功能,实现“软件即仪器”[1]。
本文应用虚拟仪器开发平台labview开发了一种虚拟示波器,不仅扩展了示波器的分析和计算能力,而且降低了仪器的价格,增强了仪器的通用性。
1 系统硬件设计1.1 仪器的结构框图图1虚拟示波器结构框图虚拟示波器的总体结构如图1所示,主要由数据采集卡、通信接口和和虚拟仪器用户界面组成。
其中数据采集卡主要负责采集现场的信号,经信号调理后由单片机控制数据的模数转换及读取,并把读取的数据经usb通信接口送入计算机。
而虚拟仪器用户界面主要完成单片机信号的接收和处理,并直观的显示在仪器面板上,从而实现系统的仪器测量功能。
1.2 数据采集卡鉴于经济性与灵活性的考虑,本系统采用自行设计数据采集卡。
以p89s935单片机作为数据采集系统的控制核心,包括信号调理电路、单片机外围电路、usb外围电路4大部分,主要完成现场信号的采集、转换及读取,并把读取的数据经usb通信接口送入计算机。
1.3 虚拟示波器功能设计虚拟示波器的设计参考了传统示波器的功能,并结合虚拟仪器的特点与计算机强大的信息处理能力,在功能上进行了扩展,实现了波形显示、存储和时域、频域参数自动测量、显示、查询等功能,如图2所示。
虚拟示波器的主要技术指标:采样速率:100kb/s;采样精度:0.390625%;波形显示模式:双通道a、b;数据存储:硬盘。
基于LABVIEW的虚拟示波器设计—虚拟示波器
上述正弦波的程序框图如图2。
图2正弦波显示及幅值调节VI程序框图
3）图标/连接器。VI具有层次化和结构化的特征，一个VI可以作为子程序，这里称为子VI，被其他VI调用。图标与连接器在这里相当于图形化的参数。LabVIEW的强大功能归因于它的层次化结构，用户可以把创建的VI程序当作子程序调用，以创建更复杂的程序，而这种调用的层次是没有限制的。
LabVIEW尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念。因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。利用LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件。
1）CH1和CH2通道设计及选择。设置两个开关控制CH1和CH2选通状况，开即显示波形，关不显示，同时选择了开就在波形图上同时显示两个波形。
2）波形产生。由于没有外界信号输入设备，所以不能用外部数据采集的方法输入信号波形，那么自己设计一个建议信号发生器，使两个通道都能实现基本模拟信号正弦波、三角波、方波、锯齿波的输入。
图1正弦波显示及幅值调节VI前面板
2）程序框图提供VI的图形化源程序。它的功能是对前面板上的控件进行定义、操作和连线以实现虚拟仪器的功能，是LabVIEW程序设计的核心。在程序框图中存在着对VI编程，以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出。它包括前面板上的控件和控件的连线端子，还有一些前面板上没有，但编程必须有的东西，例如函数、结构和连线等。如果将VI与标准仪器相比较，那么前面板上的东西就是仪器面板上的东西，而流程图上的东西相当于仪器箱内的东西。在许多情况下，使用VI可以仿真标准仪器，不仅在屏幕上出现一个惟妙惟肖的标准仪器面板，而且其功能也与标准仪器相差无几。
【完美升级版】基于LabVIEW的虚拟示波器的设计_毕业论文设计
基于LabVIEW的虚拟示波器的设计毕业论文摘要虚拟仪器是现代测量技术和计算机技术相结合的产物，标志着自动测试与电子测试仪器领域技术发展的一个崭新方向．随着信息技术和计算机技术的高速发展，数字信号处理作为一门新兴的学科，其重要性日益在各个领域的应用中体现出来。
本文介绍了利用LabVIEW 图形编程语言进行虚拟仪器开发的方法，设计了一种基于PC机声卡的虚拟示波器，说明了虚拟仪器在现代测试领域中的重要地位以及其广阔的发展前景．从某种意义上说，“软件就是仪器”。
关键词LabVIEW,虚拟仪器，示波器The design of virtual wave displayer based onLabVIEWAbstractVirtual instrument is the produce that merges the computer technology and measurement technique．It stands for a brand new development directory in the field of auto-measurement and electronic measurement。
With the rapid development of information technology and the computer technology, the digital signal processing takes an emerging discipline, its importance displays day by day in each domain application. This article introduces how to develop virtual instruments using graph programming language-LabVIEW ,designs a virtual signal displayer based on PC and explains the important part and wide development prospects of virtual instrument in modern measurement technique field．In a sense, “The sof tware is an instrument”.Keywords LabVIEW, virtual instrument目录第1章绪论 (1)1.1 虚拟仪器的概述 (1)1.1.1 什么是虚拟仪器 (1)1.1.2 虚拟仪器的构成 (2)1.1.3 虚拟仪器的优点 (3)1.1.4 虚拟仪器的发展现状 (4)1.1.5 虚拟仪器的发展趋势 (4)1.2 图形化编程语言LabVIEW (4)1.2.1 什么是LabVIEW (5)1.2.2 LabVIEW的主要特点 (5)1.2.3 LabVIEW调试与运行 (6)第2章示波器的原理 (7)2.1 模拟示波器 (7)2.1.1 示波器的基本结构 (7)2.1.2 示波器的扫描原理 (8)2.2 数字示波器 (9)2.2.1 数字示波器的基本原理 (9)2.2.2 数字示波器的特点 (11)2.3 虚拟示波器 (12)第3章系统的硬件设计 (14)3.1 声卡 (14)3.1.1 声卡的工作原理 (14)3.1.2 声卡的基本结构 (14)3.2 硬件设置 (16)3.2.1 实验中声卡的参数设置 (16)3.2.2 虚拟示波器中声卡的连接方式 (16)3.3 前置运算电路 (17)第4章系统的软件设计 (18)4.1 虚拟示波器工作流程图 (18)4.2 数据采集模块 (18)4.3 频谱分析模块 (22)4.4 数据测量和显示模块 (23)第5章系统调试与程序显示 (25)5.1 虚拟示波器性能 (25)5.1.1 程序设计思路 (25)5.1.2 虚拟示波器操作界面 (25)5.1.3 虚拟示波器总程序框图 (26)5.2 虚拟示波器波形显示 (27)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (34)第1章绪论1.1虚拟仪器的概述虚拟仪器是计算机技术和传统的仪器仪表技术相结合的产物,它是在以计算机为核心的硬件平台上,由用户设计和定义其功能,具有虚拟面板. 虚拟仪器技术具有高效、易用、开放、灵活、更新快、功能强大、性价比高、用户定义等诸多优点. 目前在我国应用的虚拟仪器开发平台主要有美国NI公司的LabVIEW及其相应组件和Agilent公司的HP - VEE ,其中NI的LabVIEW系列产品在我国使用比较广泛.LabVIEW是当前用于数据采集、信号处理和虚拟仪器开发的一个标准工具,而且是一个基于图形化编程语言的虚拟仪器软件开发工具,设计者可利用它方便快捷地建立自己的虚拟仪器程序而无需复杂的程序代码编写. 它适用于多种操作系统,用LabVIEW设计的虚拟仪器程序可以脱离LabVIEW开发环境,最终用户看见的是和实际的硬件仪器相似的操作面板1.1.1什么是虚拟仪器所谓虚拟仪器，就是在通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义、具有虚拟面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。
基于LABVIEW的虚拟示波器的设计
基于LABVIEW的虚拟示波器的设计虚拟示波器是一种基于计算机软件实现的示波器，可以通过图形界面显示电压随时间变化的波形。
基于LABVIEW的虚拟示波器，可以利用LABVIEW提供的丰富的图形化编程工具和硬件接口，实现更多功能和灵活性。
设计虚拟示波器的关键是收集、处理和显示波形数据。
基于LABVIEW的虚拟示波器可以通过各种数据采集设备（例如模拟输入IO卡或者USB采集设备）连接到电路中并接收电压信号。
这些设备通常提供了多个输入通道，可以同时采集多个信号。
LABVIEW的硬件接口模块可以帮助用户方便地与这些设备进行交互。
数据采集完成后，虚拟示波器需要将采集到的数据进行处理和显示。
在LABVIEW中，可以使用信号处理的工具包，对采集的数据进行滤波、傅里叶变换等处理，以便更好地展示电压信号的特征。
通过使用LABVIEW的图形显示工具，可以将处理后的数据以波形的形式进行直观的观察。
虚拟示波器不仅仅可以显示波形数据，还可以提供其他功能，例如自动测量、功率谱分析、频率响应等。
通过LabVIEW的功能模块，可以方便地实现这些功能。
例如，可以使用自动测量模块来自动计算波形的最大值、最小值、平均值等指标。
也可以使用频谱分析模块对波形进行频率分析，显示不同频率的成分。
除了显示波形数据和提供其他功能，虚拟示波器还可以提供一些调试和分析工具，以帮助用户更好地理解电路中的问题。
通过在LABVIEW界面中增加控件，用户可以实现诸如光标测量、自动触发等功能。
还可以通过在界面中增加控制按钮，实现波形的暂停、回放等功能，以便用户更好地分析和调试电路。
虚拟示波器的设计需要考虑用户的需求和易用性。
LABVIEW提供了丰富的图形化编程工具和灵活的界面设计功能，可以根据用户的需求进行定制。
同时，LABVIEW还支持导出数据到其他格式，如Excel或者MATLAB，方便用户进行深入的数据分析和处理。
在设计虚拟示波器时，还需考虑性能和稳定性问题。
基于LabVIEW的虚拟示波器的设计
ＭＵ Ｊａ ｙ ｎ ｉ．ａ
（ ａｊ ｇ Ｍａｉ ａ ａ ｓｉ ｔ， ｎ ｎ １０ ３ Ｎ ｎ ｎ ｒ ｅＲ ｄ ｒ ｎｔｕｅ Ⅳ ｇ２ ０ ０ ） ｉ ｎ Ｉ ｔ Ａ ｓ ａ ｔＴ ｅａｐｉａ ｏｓｏ ｅＬ ｂ ｌＷ ｅｉｓ ｕ ｎ ｏｔ ｌ ｎ ｅＤ Ｑ ａｅｉ ｒｄ ｃｄ ｂ ｔ ｃ ：ｈ ｐ ｌ ｔ ｎ ｆ ｈ ａ Ｖ Ｅ ｉ ｔ ｔ ｍｅｔ ｎｒ ｄｔ Ａ ｙ ｔ ｕ ｅ ． ｒ ｃｉ ｔ ｎｈ ｎｒ ｃ ｏａ ｈ ｎｏ
关键 。用 户可 以通过 修 改 软 件 的方 法 ， 方 便地 改 变 很 仪器 系统 的功能 ， 以适 应 不 同用 户 的需要 。本文 设 计 的虚 拟示 波器 系统就 是一个 典 型的虚 拟仪器 。
仪器 ， 其典型 的例子就 是所 谓 智能 化 的仪 器 ， 随着 计算 机功能的 日益强大 以及其体积 的 日趋缩 小 ， 这类 仪器 功 能也越来 越强大 ， 目前 已经 出现含 嵌入 式 系统 的仪 器 ； 另一种是 将仪器装入计算 机 ， 以通用 的计 算机硬件 及操
ｓｆ ａｅｓｓ ｍ ｄｖｌｐｄ ｃｎ ｉ ｐｅ ｅ ｔ ｈ ｕ ｃ ｏ ｓｓｃ ｓｔｅＤ Ｑ，ｗ ｖｆ ｉ ｌ ，ｄｔ ｏｔ ｒ ｙｔ ｅｅ ｅ ａ ｍ ｌｍ ｎ ｔｅｆｎ ｔ ｎ ｕ ｈａ ｈ Ａ ｗ ｅ ｏ ｉ ａｅ ｒ ｄｓ ａ ｏ ｍ ｐ ｙ ａ ａ
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目录1.设计要求 (1)1.1主要功能模块 (1)图1 功能结构框图 (1)1.1.1 数据采集模块 (1)1.1.2 波形显示模块 (1)1.1.3 参数测量模块 (2)1.1.4 频谱分析模块 (2)1.1.5 数据存储和回放模块 (2)1.2 主要控制结构 (2)1.2.1 测量控制结构 (2)1.2.2 自动调整扫描率控制结构 (2)2.虚拟仪器设计方案 (3)3.虚拟仪器设计步骤 (4)3.1 DAQ数据采集模块： (5)3.2 模拟采集模块 (6)3.3 波形显示模块 (7)3.4参数测量模块 (8)3.4.1频谱分析模块 (10)3.5 数据存储和回放模块 (12)3.6 波形打印模块 (13)3.7主要控制结构 (14)3.7.1测量控制结构 (14)3.7.2自动调整扫描率控制结构 (15)4.总结 (16)5.参考文献 (17)6.附录： (18)摘要摘要：虚拟仪器是现代测量技术和计算机技术相结合的产物，标志着自动测试与电子测试仪器领域技术发展的一个崭新方向．随着信息技术和计算机技术的高速发展，数字信号处理作为一门新兴的学科，其重要性日益在各个领域的应用中体现出来。
本文介绍了可以利用LabVIEW完成对信号的输入及获取、信号电压参数及时间频率参数的自动测量、信号的波形显示及存储回放和信号的频谱分析等功能。
该示波器主要由数据采集DAQ（Data Acquisition）、接口总线、硬件驱动程序和虚拟数字示波器软件构成。
关键词：虚拟仪器LabVIEW 示波器Abstract: Virtual instrument is the product of modern measurement technology and the combination of computer technology, marked a new direction of automatic test and electronic measurement instrument technology development. With the rapid development of information technology and computer technology, digital signal processing as a new subject, reflected the growing importance of application in the field of each. This paper introduces the LabVIEW can be used to complete the signal acquisition, signal input and parameters of voltage and time frequency parameter automatic measurement, signal waveform display and storage playback and signal spectrum analysis and other functions. The oscilloscope is composed of data acquisition DAQ (Data Acquisition), interface bus, hardware driver and virtual digital oscilloscope software.Keywords: The virtual instrument LabVIEW oscilloscope1.设计要求1.1主要功能模块数字示波器主要由软件控制完成信号的采集、处理和显示。
系统软件总体上包括数据采集、波形显示、参数测量、频谱分析及波形存储和回放等五大模块，功能结构框图如下：图1 功能结构框图1.1.1 数据采集模块主要完成数据采集的控制，包括触发控制、通道选择控制、时基控制等。
其中：1）触发控制包括触发模式、触发斜坡、触发电平控制；2）通道选择主要控制单通道或双通道测量；3）时基控制主要控制采集卡扫描率、每一通道扫描次数(取样数)。
1.1.2 波形显示模块软件需提供五种波形显示模式：1）A、B、A&B 模式：通过显示通道选择按键A 和B，可以任意显示某一通道或两通道输入信号的波形。
2）XY 模式：当两通道都处于选通状态时，使用此模式来显示李沙育(Lissajous)图形、测量相位差或频率。
3）A＋B，A－B 模式：当两通道处于选通状态时，使用此模式显示两通道信号代数相加、相减后的波形。
4）A&A 积分5）A&A 微分1.1.3 参数测量模块主要模拟HP54603B 的参数测量功能，完成包括Vrms 等19 个电压参数和频率、周期等7 个时间参数的测量，并显示其测量结果。
1.1.4 频谱分析模块用快速FFT 算法，完成频域信号分析。
可实现的频谱分析控制包括：1）Window 选择，提供9 种频谱分析窗口；2）Log/Linear 选择，提供3 种坐标显示模式；3）DisplayUnit 选择，提供8 种单位。
1.1.5 数据存储和回放模块按键“写盘”控制是否进行数据存储；按键“读盘”控制是否从数据文件中读取数据。
主面板提供了两个文件名输入框，前—个为信号波形数据文件名输入框，后一个为采样周期文件名输入框，这两个文件由写盘功能和读盘功能共用。
从软盘或硬盘上读取的数据同实时采集的数据一样，能够进行自动参数测量以及显示波形，并保留在显示窗口(显示模式可以设置为三种模式中的任意一种)，还可以根据需要设置进行频谱分析。
1.2 主要控制结构1.2.1 测量控制结构通过逻辑按键“测量”控制是否进行测量；通过逻辑按键“通道”控制通道选择。
1.2.2 自动调整扫描率控制结构由逻辑按键组“自动”、“手动”来控制是自动调整扫描率，还是手动调整扫描率。
2.虚拟仪器设计方案本虚拟数字存储示波器是在对传统示波器进行分析后，基于多功能DAQ采集卡和LabVIEW开发平台来设计的具有数字存储示波器、数字万用表、数字频率计三者功能与一体的一个功能强大的电子测试仪器，主要由数据采集部分、数据处理部分、波形显示部分、波形存储和回放以及频谱分析等部分组成，可以完成对信号的输入及获取、信号电压参数及时间频率参数的自动测量、信号的波形显示及存储回放和信号的频谱分析等功能。
该示波器主要由数据采集DAQ（Data Acquisition）、接口总线、硬件驱动程序和虚拟数字示波器软件构成。
图2.1所示为虚拟数字示波器的整体组成结构图。
信号检测电路时信号调理辅助电路，接收传感器传送过来的物理信号，并从混合信号中提取出待测的微弱信号，输出的多路信号时已经放大滤波和电平变换后的标准信号，送入数据采集卡板（由硬件程序驱动工作），通过系统总线送进计算机进行处理。
在使用DAQ卡之前必须对DAQ卡的硬件进行配置，这些控制程序用到了相应的底层DAQ驱动程序。
图2.1 虚拟数字示波器结构图该虚拟仪器的软件是以LabVIEW开发环境为平台，采用的是自顶而下的设计方法，首先，有要实现的目标功能来制定一个整体框架。
由一个采集开关启动整个仪器采集过程，在采集状态下，可以进行参数的测量显示；同时，还可以进行时基的设置、触发通道的设置、触发模式的设置等；对于显示面板上的波形可以任意地进行位置的调整、缩放；对于当前的波形能够保存到硬盘上或U盘上；同样，也能把硬盘或U盘上的数据读到显示面板上（这是将停止数据的采集）并还能进行参数的测量；还可以把当前的波形打印出来。
此外，应用高效数字信号处理技术，还可实现FFT算法，对频域信号进行分析。
该示波器的主要控制结构有：自动/手动设置扫描率的控制结构，写盘/读盘控制结构，采集控制结构，测量控制结构，打印控制结构，通道选择控制结构，以及频谱分析控制结构。
在这个总体框架的基础上来进行各个模块的具体设计，并分别测量，测试通过后再把它们连接起来，构成一个完整的系统，最后进行整个系统性能的调试，直到调试结果符合要求为止。
主程序流程图及模块条用如图2.2所示。
另外，主面板的设计要力求简单、方便、使用、美观。
图2.2 主程序流程图3.虚拟仪器设计步骤本虚拟数字示波器的设计参考了HP公司的双通道台式数字存储示波器HP 54603B 的功能，并在仪器分析和处理功能上有所扩展。
仪器主要功能包括：双通道信号输入、触发控制、通道控制、时基控制、波形显示、参数自动测量、频谱分析、波形存储和回放等。
3.1 DAQ数据采集模块：数据采集模块主要完成数据采集的控制，包括触发控制、通道选择控制、时基控制等。
其中：1、触发控制包括触发模式、触发斜坡、触发电平控制；2、通道选择主要控制单通道或双通道测量；3、时基控制主要控制采集卡扫描率、每一通道扫描次数(取样数)。
模块采用了测量I/O模板→Data Acquisition子模板→Analog Input子模板→Analog Input Utilities子模板中的AI Waveform Scan(scaled array).vi来控制数据采集卡进行数据采集，此VI图标如图3.1.1所示。
注：应用此类VI，计算机需安装Traditional NI-DAQ。
整个程序框图的其他连线点都是AI Waveform Scan(scaled array).vi服务的，由于牵扯到硬件，和该vi的解释，所以在此不再过多解释框图含义。
图3.1.1 AI Waveform Scan(scaled array).vi模块图标如图3.1.2所示。
图3.1.2 数据采集模块图标及前面板模块程序框图如图3.1.3所示。
图3.1.3 DAQ数据采集模块程序框图3.2 模拟采集模块由于DAQ数据采集模块是建立在数据采集卡的基础上，所以，本设计采用一个虚拟采集模块代替DAQ数据采集模块。
该模块应用两个基本函数发生器来产生两仿真信号分别用来模拟A、B通道信号，其采样信息通过对簇sample/pol的扫描率和扫描数解除捆绑后再捆绑组成的新簇输入。
通过前面板还可以调整仿真信号的参数（波形类型、频率、幅值）和屏幕刷新速度，最后经提取波形成分将信号的幅值信息组成一个二维数组。
模块图标如图3.2.1所示。
图3.2.1 模拟采集模块图标模块程序框图如图3.2.2所示。
图3.2.2 模拟采集模块程序框图3.3 波形显示模块软件提供了五种波形显示模式：◆ A B A&B模式：在此模式下，通过显示通道选择按键“A”和“B”，可以任意显示某一通道或两通道输入信号的波形。
◆XY模式：当A、B两通道都处于选通状态时，使用此模式来显示李沙育（Lissajous）图形、测量相位差或频率。