基于LabVIEW的虚拟数字示波器设计
基于LabVIEW的虚拟示波器设计毕业设计
目录1.设计要求 01.1主要功能模块 0图1 功能结构框图 01.1.1 数据采集模块 01.1.2 波形显示模块 01.1.3 参数测量模块 (1)1.1.4 频谱分析模块 (1)1.1.5 数据存储和回放模块 (1)1.2 主要控制结构 (1)1.2.1 测量控制结构 (1)1.2.2 自动调整扫描率控制结构 (1)2.虚拟仪器设计方案 (2)3.虚拟仪器设计步骤 (3)3.1 DAQ数据采集模块： (4)3.2 模拟采集模块 (5)3.3 波形显示模块 (6)3.4参数测量模块 (8)3.4.1频谱分析模块 (9)3.5 数据存储和回放模块 (11)3.6 波形打印模块 (12)3.7主要控制结构 (13)3.7.1测量控制结构 (13)3.7.2自动调整扫描率控制结构 (14)4.总结 (15)5.参考文献 (16)6.附录： (17)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。
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。
「基于LABVIEW的虚拟示波器设计—虚拟示波器」
「基于LABVIEW的虚拟示波器设计—虚拟示波器」虚拟示波器是一种通过计算机软件来模拟传统示波器的工作原理和功能的设备。
它可以用于信号的检测和分析，具有方便、灵活、实时性强等优点。
本文将介绍基于LABVIEW的虚拟示波器设计。
LABVIEW是由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的一种基于图形化编程的开发环境。
它可以实现快速的数据采集和处理，适用于各种工程应用。
借助LABVIEW的强大功能，我们可以设计出一个功能完善的虚拟示波器。
首先，我们需要从外部设备中获取信号。
LABVIEW支持多种类型的数据采集设备，如数据采集卡、传感器等。
我们可以通过连接这些设备，将信号输入到LABVIEW中。
LABVIEW提供了丰富的数据采集和处理函数，能够方便地获取并处理输入信号。
接着，我们需要设计一个用户界面，用于显示信号和调节示波器的各个参数。
LABVIEW中提供了多种界面控件，如图表、调节器等。
我们可以根据需要，在用户界面中添加这些控件，并设置相应的属性。
通过LABVIEW的可视化编程方式，我们可以直观地完成用户界面的设计。
在信号显示方面，虚拟示波器需要能够实时地显示输入信号的波形。
LABVIEW提供了图表控件，可以用于显示波形图。
我们可以将获取到的信号数据传递给图表控件，然后设置相应的显示参数，如坐标轴范围、背景颜色等。
这样，用户就能够清晰地看到输入信号的变化。
除了实时显示信号波形外，虚拟示波器还应具备其他功能，如调节触发电平、选择触发方式等。
LABVIEW中提供了丰富的函数库，可以方便地实现这些功能。
我们可以通过在用户界面中添加调节器、开关等控件，并将其与相应的函数进行关联，从而实现示波器的各个参数的调节。
总之，基于LABVIEW的虚拟示波器设计具有很大的灵活性和可扩展性。
我们可以根据需求进行定制，实现更多功能，如频谱分析、数据存储等。
同时，LABVIEW提供了强大的数据处理和可视化功能，能够让我们更加方便地进行数据分析和结果展示。
基于LabVIEW虚拟数字示波器的设计
摘要由于电子技术、计算机技术的高速发展及其在电子测量技术和仪器领域中的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断出现。
电子测量仪器的功能和作用已经发生质的变化。
在先进的测控系统中，不仅希望设备能够单独进行测试，还希望他们之间能够互相通信，构成测试系统，甚至是测试网络系统，实现信息共享，以便对众多的被测信号进行对比、综合和自动分析、从而得出准确的判断。
这是电子行业本身给测试设备提出的要求，传统的测试仪器在此方面受到很大的限制。
由于上述原因，并且随着电子技术和计算机技术的快速发展以及价格不断下降，改变了传统的电子技术设计观念，使原来部由硬件完成的功能，现在能由软件实现。
例如仪器面板和数字滤波等，实现硬件软件化。
而不少硬件难以实现的功能，例如复杂的信号分析，数据统计和三维图像显示等，在计算机中则较容易实现。
在市场的需求和相关技术支持下，促使了基于个人计算机的测控仪器——虚拟仪器的发展。
虚拟仪器利用计算机强大的处理能力，使得它成为了一种很好的工具，其应用范围也越来越广泛。
与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程度、处理能力和可操作性等方面均具有明显的技术优势。
示波器是在科学研究和工程设计中广泛应用的一种通用仪器。
目前研制一种结构简单、操作方便、生产技术要求不高、费用低的数字示波器是非常必要的。
本文介绍了一种新型的示波器：虚拟数字存储示波器。
虚拟数字存储示波器是虚拟仪器技术的一种具体应用。
该虚拟仪器基于计算机平台，将虚拟仪器硬件和软件紧密结合，实现比传统仪器更强大的功能。
虚拟数字存储示波器系统由数据采集、数据分析和结果输出显示三个主要功能部分组成。
其中，数据分析和结果输出显示完全由计算机软件系统来完成，只有数据采集是在软件的控制下由硬件来完成。
本文主要完成对软件系统的设计。
本文设计的虚拟数字存储示波器的系统工作原理是，对模拟信号进行数据采集后，根据使用者的不同要求由软件对数据进行相应的分析、处理，并在屏幕上显示处理结果。
基于LabVIEW的虚拟数字示波器设计
平顶山工学院毕业设计论文基于LabVIEW的虚拟数字示波器设计Design of virtual digital oscillograph based on LabVIEW作者：指导教师:：专业：电气工程及其自动化班级：1212041随着现代科学技术的发展，越来越多的信号采集、信号处理、结果显示对示波器功能有着高的要求。
因此，传统示波器功能问题日益引起人们的重视。
虚拟仪器是现代计算机软硬件技术飞速发展的产物，它正逐步取代传统的电子仪器，是现代电工电子测量仪器的发展方向。
将虚拟仪器技术引入到示波器设计中具有极其广阔的应用前景。
在此基础上，利用美国NI公司的虚拟仪器开发环境LabVIEW设计了一种新型示波器——虚拟两通道数字示波器。
虚拟两通道数字示波器是虚拟仪器技术的一种具体应用，它将软件和虚拟仪器硬件精密结合在一起，在计算机上虚拟地实现了示波器的各种功能。
虚拟两通道数字示波器系统由信号采集、信号处理和结果显示三大部分构成。
因为没有数据采集卡，所以信号采集部分是由软件模拟实现的。
测试结果表明，本文设计的两通道数字示波器系统设计正确。
关键词：虚拟仪器；示波器；LabVIEWWhih the development of modern science and technology, more signal acquisition、more signal processing and more output display need better oscillograph functions.So,people attach more importance to the problem of oscillograph functions.The virtual instrument is follow-on product outcome of software and hardware of computer technique,and it is replacing traditional electronic instrumentation step by step,and is the development direction of modern electrician’s electronic measurement instrument.leading the virtual instrument technique to the oscillograph design possesses the most vast application foreground.Among.The paper design the studying of a new kind of oscillograph--virtual tuo channels digital oscillograph. Virtual tuo channels digital oscillograph is the real application of virtual instrument technology. It hangs hardware with software together tightly and realizes every function of common oscillograph. Virtual digital oscillograph system includes signal acquisition , signal processing and output display. As we don’t have date acquisition clip,so date acquisition is completed by software.The test result indicates that two channels digital oscillograph system designed by this paper is correct.Key Words:Virtual Instrument; Oscillograph; LabVIEW.目录引言 (1)第一章：虚拟仪器 (2)1.1虚拟仪器概述 (2)1.2 虚拟仪器现状及其发展趋势 (3)1.3虚拟仪器的设计步骤 (4)第二章：LabVIEW基础 (6)2.1 LabVIEW简介 (6)2.1.1 LabVIEW软件 (6)2.1.2 LabVIEW 软件的特点 (6)2.2 LabVIEW的运行机制 (7)2.2.1LabVIEW应用程序的基本构成 (7)2.2.2LabVIEW程序调试技术 (8)2.2.3 子VI的建立 (9)第三章示波器设计 (11)3.1 两通道数字示波器系统总体设计 (11)3.2两通道数字示波器控制程序的主界面（前面板） (12)3.3 两通道数字示波器部分功能模块的程序框图 (13)3.3.1 触发控制程序 (13)3.3.2 生成波形图的Y轴及纵向缩放波形 (14)3.3.3生成波形图的X轴及横向缩放波形 (15)3.3.4 模拟采集数据及生成波形数据 (18)3.3.5 数据模拟采集、数据处理及波形显示 (21)3.3.6Chart的独有控件 (23)3.4 两通道数字示波器控制程序总框图（后面板） (25)结论 (26)后记 (27)参考文献 (28)引言虚拟仪器技术是基于计算机的仪器及测量技术。
基于Labview的虚拟示波器设计课程设计报告书
工程学院课程设计课程设计题目：基于Labview的虚拟示波器设计工程学院课程设计任务书课程设计题目：基于Labview的虚拟示波器设计系别自控系班级测本101 学生顾亚辉学号 2010312113指导教师雷彦华职称助工课程设计进行地点：实训F430 任务下达时间： 13年 3月4日起止日期： 13年3月4日起——至13年3月8日止教研室主任年月日批准基于Labview的虚拟示波器设计成绩评定表系部：自控系班级：测控本101 学生:顾亚辉中文摘要在现代测量领域中，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的大小就足够了。
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，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。
虚拟仪器概念的提出并得到了迅速的发展，虚拟仪器技术的发展，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。
本设计便是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的一台简单的示波器。
(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虚拟数字存储示波器设计
基于LabVIEW虚拟数字存储示波器设计张伟军（学号：002004101751）虚拟示波器相比传统示波器具有价格低廉、功能丰富、可编程性以及显示直观等众多优势。
本设计不仅仅具有示波器基本功能，更依据LabVIEW语言的特点丰富了数字滤波、信号保存以及回显等功能。
不仅具有了价格低廉、界面美观等特点，而且具有传统示波器中比较高端的存储、回显以及数字滤波等功能，更可以根据需要随时灵活修改程序，增加功能以满足更个性化的要求。
一、具备功能★实时显示：通过采集卡采集信号并能对输入信号实时显示在PC机终端上。
★数字滤波：采用数字IIR滤波器对信号进行滤波处理并实时显示，同时可以任意设置滤波器的最佳逼近函数类型、滤波器类型、阶次、上下截止频率等参数。
★截波显示：即可满足波形的瞬态显示，同时也可以将瞬态波形进行保存。
★波形存储：可随时将原始信号或处理后信号以LabVIEW特有的LVM文件格式存储在本地硬盘上，便于日后分析或处理。
其中瞬态信号在截波后以BMP图片格式存储在本地硬盘上供日后查看以及分析。
★波形回显：随时将存储的LVM格式波形文件重新读取然后显示在PC机端。
★频谱分析：对滤波后信号分别进行幅频相应分析以及相频响应分析并同时采取波形与表格方式实时显示。
二、基本原理硬件上利用采集卡采集信号，软件上利用NI提供的DAQmx READ采集信号，然后通过Waveform Graphs进行实时显示。
这就实现了一个最基本的示波器，信号显示后又利用Write To Measurement File将波形保存为LVM文件。
这就实现了基本的“存储”功能，反之通过Read To Measurement File可以将LVM读取显示，从而完成“回显”功能。
由于在硬件上是以PC机以及采集卡为基础的，所以本示波器在采样极限速率，带宽，分辨力等参数上受到限制。
而程序响应时间上则依赖于PC的配置以及程序的执行效率。
三、主要的函数DAQmx Read、Digital IIR Filter、Waveform Graphs、Write To Measurement File、Read To Measurement File等主要函数四、前面板介绍1、完整界面（截图）左边为设置滤波器，左下为IIR滤波器的部分参数设置，正中为显示区域，最上面为各种显示界面的切换按钮，下方为滤波器的相关信息显示以及通道选择和时间、幅度轴控制，右边自上而下分别为采样模式选择、采样速率以及采样点数的设置、STOP按钮以及文件保存选择按钮。
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虚拟示波器的设计_毕业设计
徐州工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书课题名称基于Labview虚拟示波器的设计课题性质班级通信111论文真实性承诺及指导教师声明学生论文真实性承诺本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。
毕业生签名：日期：指导教师关于学生论文真实性审核的声明本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。
指导教师签名：日期：摘要随着电子计算机技术和软件开发技术的日新月异，电子计算机在数据的实时分析和处理，显示，存贮等方面的优势与传统的仪器相比越来越明显。
与此同时，随着计算机性价比的不断提升，传统仪器的价格又长期居高不下，再加上传统仪器的功能单一，发展虚拟仪器已经成为一个不可阻挡的历史潮流。
美国NI 公司在这种大环境下，率先发起了对虚拟仪器的研究开发，推出了Labview软件开发平台。
本课题在掌握了虚拟仪器的基本结构及信号处理的相关知识基础之上，设计了一套虚拟示波器。
对虚拟仪器的概念，结构，发展趋势进行了相关分析。
介绍了与信号处理相关的基础知识，主要是傅里叶变换。
虚拟仪器主要由硬件和软件两个部分构成。
本文对虚拟示波器的硬件即数据采集卡进行了初略的介绍，对其软件部分进行了详细研究。
在此基础上完成了频谱分析模块，存储模块，显示模块，滤波模块，测量模块的设计。
关键词：虚拟仪器虚拟示波器频谱分析数据采集AbstractAlong with the computer technology and software technology is developing rapidly, and the electronic computer in real-time data analysis and processing, storage, show， the advantages of the compared with traditional instruments is more and more obvious. Meanwhile, along with the computer cost-effective rising, the price of traditional instruments, plus high and long-term single function of traditional instruments, development virtual instrument has become an irreversible historical trend. The United States in this kind of environment in NI, pioneered the research and development of virtual instrument, he launched a Labview software development platform.This topic on the concept of virtual instrument, the structure, the development trend for the correlation analysis. Introduces and signal processing related basic knowledge, mainly Fourier transformation. Virtual instrument mainly by the hardware and software two parts. In this paper the hardware that virtual oscilloscope data acquisition card of initial slightly, and discusses its software as part of a deep analysis. Virtual oscilloscope software is divided into several relatively independent modules, such as spectrum analysis module, storage module, display module, filter modules etc.Key words: virtual instrument；virtual oscilloscope；Spectrum analysis；data collection目录摘要............................................... 错误！未定义书签。
基于LabVIEW的虚拟数字示波器设计
基于LabVIEW的虚拟数字示波器设计【摘要】本文利用虚拟仪器技术进行数字示波器的设计，硬件选用NI公司的PCI-6251数据采集卡，软件为NI公司的labVIEW编程环境。
通过数据采集卡对模拟信号进行采集，根据不同的要求由软件对数据进行相应的分析、处理并显示保存，软件设计采用模块化设计思路。
实验结果表明该虚拟数字示波器所测结果精确可靠，系统操作灵活，可扩展性强。
【关键词】虚拟仪器;LabVIEW;数字示波器;信号处理1.引言近年来，随着计算机及其相关技术的发展而产生的虚拟仪器技术显示出迅猛的发展势头和广阔的市场前景。
电子测量仪器的功能和作用也发生了质的变化。
传统的测试仪器一般由操作面板、信号输入端口、检测结果输出这几部分组成，是一台独立的装置，用户无法随意改变其结构和功能，且价格昂贵，技术更新较慢，开发费用高，很难适应信息时代对仪器的要求。
虚拟仪器是虚拟技术的一个重要组成部分，用户在通用计算机上，根据测试任务的需要自行定义和设计仪器的测试功能，使仪器的系统开发更为灵活、效率更高，缩短了系统的组建和维护时间。
示波器是在科学研究和工程设计中广泛应用的一种通用的仪器，随着科学研究的不断深入和各种高新技术的不断发展，传统的示波器的缺点显现出来。
研制一种结构简单、操作方便、生产技术要求不高、费用低的虚拟数字示波器是非常必要的。
2.系统设计方案2.1 硬件平台设计以PC-DAQ方式构建虚拟示波器硬件平台。
利用本实验室现有资源——NI 公司的PC-DAQ系统，通过开发软件程序（以图形化编程语言LabVIEW为开发平台），设计实现基于虚拟仪器的数字示波器。
硬件包括PCI总线数据采集卡、台式计算机、探头、数据线以及接线端子。
该系统利用计算机硬件与多功能DAQ 板卡，实现数据的高采样率及高精度。
选用NI PCI-6251高速M系列DAQ板卡，其具有2路16位模拟输出（2.8MS/s），24条数字I/O线，32位计数器;关联DIO （8条时钟线，10MHz），模拟和数字触发。
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的数字示波器的设计任务书
[5].曾强、舒芳誉、李清华.红外测温仪—工作原理及误差分析[J],传感器世界，2007年02期
[6].范书彦，红外辐射测温精度与误差分析[D]，长春理工大学，2006年
进
度
安
排
起止日期
工作内容
备注
在图书馆或上网查找与设计课题相关的资料，筛选并记录有用的信息，为毕业设计打下基础。
完成设计开题报告的编写工作。
完成设计的总体方案思路设计。
完成各种相关设计工作，为最后的，，模拟仿真做最后准备。
使用仿真软件对编写的程序进行模拟仿真，确保设计的正确。
完成编写毕业设计说明书的工作，为整体设计做总结。
到
的要Βιβλιοθήκη 求或技术
指
标
1.基本功能：
（1）、利用LabVIEW开发一简单的虚拟双踪数字示波器，建议采用信号采集卡或声卡采集信号，如缺少硬件支持，允许使用LabVIEW设计的信号源作为测试信号源。
（2）、示波器功能具备波形显示、通道选择、电平幅度调节、扫描周期选择、触发控制等。
2.扩展功能：
具备其它的一些数字信号处理功能，比如幅频分析等。
将编写的毕业设计说明书交由指导教师评阅，并进行修改，完成最后的毕业答辩。
主要参考资料
[1].史国生，电气控制与可编程控制器技术，化学工业出版社，2010.5
[2].王阿根，PLC控制程序精编108例，电子工业出版社，2009.12
[3].郑子伟.红外测温仪概述.四川：成都市计量监督检定测试所，2006年
2015届毕业设计课题任务书
系：电气与信息工程学院专业：自动化
指导教师
学生姓名
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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基于LabVIEW的虚拟数字示波器设计作者：黄为付宏涛
来源：《科学与财富》2019年第31期
摘要：利用LabVIEW集成开发环境，给出了虚拟数字示波器的具体设计思路与方法。
所设计的虚拟示波器除了具有传统数字示波器通用功能外，还增加了许多扩展功能，如：滤波及加窗函数处理、频谱分析、信号相关性分析、失真分析、波形的运算等等，其成本低廉，功能可根据应用的需要不断地扩展。
在相关的工程应用以及电子、通信类学科的教学中有普遍的借鉴作用。
关键词：LabVIEW;虚拟仪器;虚拟数字示波器;
0 引言
虚拟技术、计算机通信技术及网络技术被称为21世纪科学技术中的三大核心技术。
随着大规模集成电路技术、信号分析与处理技术、计算机技术和网络技术的迅速发展及其在电子测量技术与仪器上的应用，电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化[1-2]，从传统的模拟仪器发展到数字化仪器，再到智能仪器及虚拟仪器。
传统的仪器是由仪器厂家设计并定义好功能的一个的实体装置，每种仪器只能实现一类特定的测量功能。
数字化仪器的出现使测量仪器的应用更加的灵活方便、精准可靠，其中数字示波器是最典型的、通用的、精密的一种测量与分析仪器，它在工农业、军事、科教中得到了广泛的应用。
本设计中的虚拟示波器不仅实现了实际数字示波器的波形显示及参数测量功能，而且还包含了许多传统的数字示波器所不具备的功能，并且还可以根据需要有许多特定的功能扩展。
1 虚拟仪器
虚拟仪器是虚拟技术的一个很重要的组成部分，虚拟仪器系统总体上是有硬件和软件两部分构成，它最大限度的利用计算机系统的软、硬件资源，用功能强大的软件去代替传统仪器的大部分硬件功能来完成对信号数据的采集、运算、分析及处理工作，实现了软件即是仪器的思想，使测量仪器在系统开发、系统集成及功能扩展等等方面得到了很大的进步。
虚拟仪器具有研发周期短、成本低、性能高以及组建系统灵活等特点，而且易于实现网络化，特别适应于现代科学技术及科学研究所要求的测量与控制需求[3-4]。
虚拟仪器根据采用总线方式的不同大致可分为五种类型：PC总线插卡型虚拟仪器、并行口型虚拟仪器、GPIB总线式虚拟仪器、VXI总线式虚拟仪器及PXI总线式虚拟仪器。
虚拟仪器的开发软件包括LabVIEW、LabWindows/CVI、VEE等，而以LabVIEW应用最为广泛[5-7]。
LabVIEW是一种图形化的编程语言，它用图标表示函数，用连线表示数据流。
LabVIEW中包含了大量的工具与函数用于数据采集、分析、显示、存储及打印等等功能[8]。
它的出现很大程度上把工程师及科研人员从繁杂的编程工作中解放出来，从而有更多的精力用于工程设计本身。
2 虚拟示波器硬件构架
该虚拟示波器就是基于PXI总线式虚拟仪器来设计的。
其硬件由PXIe-1071、PXIe-8840、PXIe-6341及SCB-68A构成的，如图1所示。
PXIe-1071是一个4槽机箱，接口是PXIe接口。
PXIe-8840是用于PXI系统的嵌入式2.6GHZ四核处理器，它包含两个10/100/1000BASE-TX以太网端口、两个USB3.0端口和四个USB2.0端口以及一个集成硬盘驱动器、串行端口和其他外设I/O。
PXIe-6341是一个PXI多功能I/O模塊，它提供了模拟I/O、数字I/O和四个32位计数器/定时器，用于PWM、编码器、频率、事件计数等应用。
SCB-68A用于DAQ设备的屏蔽式68针接线盒。
它包括两排I/O接线端，2个通用面包板区域以及板载冷端温度补偿传感器。
它用来连接传感器及其他外来的测量信号。
3 虚拟示波器的软件设计
本虚拟示波器主要由采集通道模块、信号发生器模块、波形测量模块、波形显示、运算及分析等模块组成，在前面板中设计了CH1和CH2两个信道，分别由两个布尔开关来控制通断，用一个选项卡控件分别放置了仿真信号测量、实际信号测量、其它测量功能和其它扩展功能四个选项，其中其它扩展功能项可以作为今后示波器新增功能设计时备用，仿真信号测量项可以在CH1和CH2两通道分别给出Sine、sawtoot、square、triangle等类型信号进行测量并显示，实际信号测量项是用于从采集卡输入的实际信号的显示与测量的。
每个选项中包含有各自的参数设置。
淡蓝框区域为波形显示区域，显示的波形可以沿时间轴进行方便的时移。
左下部分为信号参数测量部分，对信号的频率、幅值、均值、最高低电平等等参数进行测量并显示其测量值。
右中部分为时基调整旋钮和一些开关控件以及CH1、CH2两通道的幅值和偏移量调
整旋钮，由于旋钮调整不易实现精准调整，所以分别都增加了一个用于细调的输入控件，只要把光标放在某一个位数上，再按左边的上下加减按钮就可以实现对波形的细微调整。
右下部分为MATH功能区，也具有幅值和偏移量的粗、细调功能。
在设计中还将CH1/CH2/MATH通道的波形以及其相应的旋钮分别用蓝红绿三种不同颜色来区分，使得观测者一目了然。
如图2所示。
在通道设计中用一个选项卡控件和一个条件结构控件来实现测量方式选择功能，再用一个CH1和CH2开关控件和条件结构控件来实现测量通道选择功能，用波形发生器来产生仿真波形。
如图3所示。
利用旋钮控件和公式控件来对波形信号的幅值和偏移量粗调，同时使用获取波形成分和创建波形控件以及一些算术运算操作来实现幅值和偏移量的细调。
如图4所示。
在MATH功能模块设计中利用了几个嵌套的条件结构控件，并将CH1、CH2两个布尔控件所产生的局部变量作为判断条件来进行相应的MATH运算，这样可以避免在程序运行当中在MATH开关开启时，若是先关掉CH1或CH2开关就会出现dt不同的错误而造成程序意外终止的情况，程序设计如图5所示。
解决这种问题的另一个办法是在条件结构判断前面先调整给定两通道信号一致的dt值。
4 虚拟示波器信号实测
对于本虚拟示波器，我们进行了实际信号的测量检验。
将信号发生器用信号线连接到采集卡的模拟输入螺栓端子上，将模拟输入通道设置为螺栓端子对应的端口，待信号发生器输出信号后即可用采集卡采集输入信号，并显示在波形图上。
信号发生器给定的信号是幅值2V、频率50Hz的Sine和Square，用此虚拟示波器测得的信号参数和显示的波形完全准确。
5 结束语
利用虚拟技术设计的本虚拟示波器，设计界面清晰、简洁，操作简单方便、可靠，对实际信号能够进行准确测量、显示，并可以对其进行各种数据分析和处理，且精度高，重复性好。
本虚拟示波器留有扩展区域，在此基础上可根据工程实际需要添加其它特定功能，并把它集成到系统中，从而能更好地满足工程需求。
此设计对相应专业的学生及工程应用人员具有一定的借鉴作用。
参考文献：
[1] 张毅刚. 虚拟仪器技术介绍. 国外电子测量技术[J]，2006，25（6）：1-6.
[2] 伍星华，王旭. 国内虚拟仪器技术的应用研究现状及展望. 现代科学仪器[J]，2011，（4）：112-116.
[3] 李国原，冯启高.虚拟仪器技术及其开发与应用. 自动化仪表[J]， 2002，23（7）：4-6.
[4] 姜志玲.虚拟仪器技术在自动测试系统中的应用. 现代电子技术[J]， 2004，（12）：82-83.
[5] 杜子焓. 基于虚拟仪器的窃电预警系统设计. 电力与能源进展[J]， 2018， 6（4）： 152-160.
[6] 董瀚骏，伍天泽，黄渝强. 基于虚拟仪器的智能家居系统设计与实现. 计算机科学与应用[J]， 2016， 6（8）： 477-484.
[7]陈慧涛.基于LabVIEW陀螺电机自动化测试系统设计研究[D].华中科技大学，2016.
[8] 候国屏等. LabVIEW编程与虚拟仪器设计[M]. 北京：清华大学出版社，2005.
作者简介：
黄为（1967-），男，汉族，湖北武汉人，华中科技大学人工智能与自动化学院，高级工程师，主要研究方向为传感器技术、检测技术应用及虚拟仪器研究。