虚拟示波器设计
基于LabVIEW的虚拟示波器的设计和实现
输 入 ／ 出和计 数 器等 功能 。它通 过 Ｓ ３ Ｆ ３ Ｍ 输 Ｈ ７－ ７
电缆 与 ｃ 一 ３Ｆ Ｌ 输 入输 出接 口面板 连 接 ， Ｂ ７— Ｆ 该 接 口面 板 具 有 ３ ７个 螺 旋 状 的 接 口终 端 。 同 时 此 数 据 采 集 卡 具 有 ３个 完 全 独 立 的 Ｄ ＭＡ 控 制 （ 拟 输 模 入 、 时 ／ 数 器 ０ 定 时 ／ 数 器 １ 。本 卡 还 具 有 定 计 、 计 ） 刻度校 准 电路 系统 。由于运行 时 ， 间和温度 漂移 时 会 引起 一 定 的模 拟输 入 、 出误 差 ， 了使 此 误差 输 为 最 小 ， 以 调 整 设 备 的校 准 刻 度 。 而 它 的 出 厂 校 准 可
率 是 ３ ． ｋ ／ （ ａ ｎｎ ） ３３ Ｓｓｓ ｎ ｉｇ。 ｃ
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ＪＵ式 工 具 与 虚 拟 仪 器 ｌｉ ｌ
２ １２ ｃＩ ６ １ ．． Ｐ 一 ０ ０数 据 采 集 卡 的 安 装
合 。 本 设 计 中 采 用 Ｌ ｂ Ｅ ．。 ａＶＩＷ７１ 概括地讲 ， 统软件 总体上 包括数 据采集 、 系 波
最 小 值 是 ２０Ｖ 最 大 值 是 ５２ Ｖ Ｌ （ｎ ｕ ｌ ． ， ．５Ｖ， Ｉ Ｉｐ ｔｏ ｗ ｖｌ ｇ ） ｏ ａｅ 的最 大值 是 ０８Ｖ 最 小 值 是 一０３Ｖ； 字 ｔ ． ， ． 数 输 出的 Ｉ Ｈ （ ｕｐ ｔ ｉｈｃｒｅｔ Ｏ Ｏ ｔｕ ｇ ｕｒｎ ）的最 大值 是 一６ ｈ
纂 １仪器的工作原理及系统构成
ｗ … … … … … … … ～ ｔ … … ｒ … Ｈ
ＰＩ ６ ｌ ｃ— ０ ０采 集 卡 是 基 于 ３ ２位 Ｐ Ｉ 线 的 多 Ｃ 总 通 道 的 数 据 采 集 设 备 ， 有 数 字 输 入 ／ 出 、 拟 具 输 模
基于Labwindows／CVI和SBS实时光网的虚拟示波器系统设计
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图３网络虚拟示波
器控制流程
ｉ 晦蚺 啦｛ ｄ 涟群 Ｅ、 ｝
是一个用于互联很 多节点卡的通用链接板 ， 以 形成 网络。 综合的错误监控和纠错特点确保最
册 摧时 烙
高 的Ｈ ｂ ｕ 可靠性 。 数据源控制 中心通过该实时
数据采集光纤 网络与远程终端实现数据的交换 和信 息的共享。
虚 拟 仪 器
心。 据源控制 中心 ， 数 实质是一 台大型服务器 ， 其主 要职能 是接收来 自远程信 息数据源 的数 随着计算机 软硬 件技 术不 断发展 与提高 ， 据 ，同时 ，还可将这些数据通过实时光 网或 以 虚拟仪器技术已成为 当前测控领域内的关键性 太网向其余数据信息处理终端进行发送 ， 并将 技术。在远程测控与仿真方面 ，虚拟仪器 网络 数据分析 中心发出的远程控制指令发送给各远 化 ，已成为急待解决的问题 。通过利用 Ｓ Ｓ Ｂ 实 程 设 备 终 端 。此外 ，该 数 据 源控 制 中心 ，也 可 时光 网、虚拟仪器 技术 、Ａｃｉｅ ｔｖ Ｘ技术 以及 将各客户终端数据分析处理 结果 ，发布到整个 ＤＣ Ｍ 技术，实现了网络化虚拟示波器 ， Ｏ 从而 网络上 ， 从而实现 整个 网络 的数据信息资源共
实 时虚 拟 仪 器测 控 网络 提 供 了依据 。
程设 备终端 的数据 ， 并将这些数据按照一定 的
关键词 ： Ｌ ｂ ｉｄ ｗ ／ ＶＩＳ 实 时光网； ａｗｎｏ ｓ Ｃ ； ＢＳ 多线程 ； ｃｉｅ Ｄ ＯＭ； 规 则 整 合 成 一数 据 流 ， 发 送 给 数 据 源 控 制 中 Ａ ｔ Ｘ； Ｃ ｖ
网络稳定性 、 高带宽和非常低的延迟 特性 。 广 和 现 实 的 测控 专 业 工 具 有 机 的 结合 起 来 ， 熟 为
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的虚拟示波器设计引言：虚拟示波器是一种基于计算机软件来模拟实际示波器的一种设备。
它可以通过计算机屏幕上的波形显示来查看和分析电子电路中的信号。
虚拟示波器可以用于教学、研究和工程应用中。
本文将介绍基于LABVIEW的虚拟示波器的设计。
设计目标：本设计的目标是基于LABVIEW软件实现一个功能完善的虚拟示波器，具有以下主要功能和特点：1.实时显示输入信号的波形；2.具有信号的峰值、频率、相位等测量功能；3.具有波形触发功能，可以根据用户设定的触发条件对波形进行触发和捕获；4.支持多通道输入信号，可以同时显示多个通道的波形；5.具有数据保存和导出功能，可以保存波形数据并导出为文件；6.友好的用户界面，方便用户使用和操作。
设计过程：1.硬件连接：将输入信号通过适当的硬件接口连接到计算机，如USB或者GPIB接口。
2.创建虚拟示波器界面：使用LABVIEW软件创建一个用户界面，包括波形显示区域、测量区域、触发条件设置区域等。
用户界面应该简洁明了，易于操作。
3.添加波形显示：在用户界面的波形显示区域添加一个波形显示图表，用于实时显示输入信号的波形。
可以设置波形显示的参数，如横轴和纵轴的标尺范围、触发模式等。
4.添加测量功能：在用户界面的测量区域添加测量功能模块，可以实时测量输入信号的峰值、频率、相位等参数。
可以根据需要添加更多的测量功能。
5.添加触发功能：在用户界面的触发设置区域添加触发条件设置模块，可以设置触发条件，如触发电平、触发沿等。
当输入信号满足触发条件时，将触发波形的捕获和显示。
6.多通道支持：如果需要支持多个通道的输入信号，可以在用户界面中添加多个波形显示图表，每个图表对应一个通道的输入信号。
7.数据保存和导出：添加数据保存和导出功能，可以保存波形数据并导出为文件，以便后续分析和处理。
8.测试和调试：对设计的虚拟示波器进行测试和调试，确保各项功能正常工作。
结果展示：通过LABVIEW软件的虚拟示波器设计，可以实时显示输入信号的波形，并进行各种测量和触发操作。
基于LabVIEW的虚拟存储示波器设计
日
图４ 显 示 波 形控 件 时 基 控 制程 序 框 图 躅５ 显 示 波 形控 伟 幅 ， 直 控 制 程 序 揠 图
（ 测 量参数 ． ３） 奉模块 模拟 数字 存储示波 器的参数测繁功能 ． 该模块的 前面板如 图ｎ 所示 ，本模块 分为两部分 ，佑 幅度的浏皱 ｊ ｝ Ｉ ｌ
窗函数频 曾Ｉ复卷积后按 △ ｉ ｆ ［ ：２＂ 等 隔颧 域抽 样的结果 。当分 ７ ，Ｎ ， ／ 析点数为Ｎ，信号采样频率为 时 ，谱线州 即频率分辨窜 ． ， 这就是频谱分析 中的梳状效应 ，如 Ｊ觏信号 的频率 正好对正架一 涪缄 吉 ｉ 时 ，则得到的频率是准确的 ：在通常情 况下 ，信号频率在两条潞线 之 －
图 １ 虚 拟 存 储 示 波 器 系统 功 能 框 图
先由Ｆ Ｆ Ｆ 得到采集信号的幅值 ，由于Ｆｒ ｆ ｒ 得到的幅值是离散 谱线 ，是信号频谱与
１ 具体设计
（ ） １ 数据 采集 ．数据 采集就是将 电压 、电流 、温度 、压 力等物 、 理 信 号转换 为数字 量并 传递到 计算机 中的过程 。基 千Ｌ ｂ ＩＷ的 ａＶ Ｅ 数据 采集系统 如图２ 示。 所
进 行频 率 校 正
关键词Biblioteka Ｌｂ Ｅ ａＶＩＷ频率校正
示 波 器 数 椐 采 集
虚拟示波器的设计与实现
Байду номын сангаас
Ｏ 引 言
示 波器是 电 子技 术 实 验 课 常用 的测 试 设 备 ，
器， 利用 显示器 件 及有 关 控 件模 块 构 建 示 波器 前
面板 ， 用有关 函数模 块编制 框 图程 序 ， 利 通过 数据 采集 卡实 现测试 对象 到计算 机之 间 的信号数 据采 集 、 输 ， 而完 成 虚拟 示 波 器 的整 体 功 能要 求． 传 从
其功 能结构 框 图如下 图 １所示 ．
图形化 软件集 成开发 环境 ， 用 “ 见 即所 得”的 使 所 可视化技 术建 立人 机 界 面 ， 用 图标 表 示 功 能模 使 块， 使用 图标 之 间的 连线 表 示 各模 块 之 间 的数 据
传 递． 它设 计 的 虚拟 仪 器 可 脱 离 Ｌ ｂ Ｅ 开 用 ａ ＶＩ Ｗ
发 环境 ， 终使 用 户看 见 的是 和真 实 硬 件仪 器 相 最 似 的操作 面板．
乜 国荃 ，李 宗莲
（ 海 民族 学 院 电子 工程 与 信 息 科 学 系 ， 青 青海 西宁 ８０ ０ ） １ ０ ７
摘 要 ： 过 虚 拟 仪 器 软 件 Ｌ ｂ Ｅ ， Ｐ 通 ａ ＶＩ Ｗ 在 Ｃ机 上 架 构 虚 拟示 波 器 ， 借助 数 据 采 集 卡 实现 电路 信 号 的 采 集 传输 ， 充 分 利 用 并 虚 拟 仪器 软 件 对 信 号 的 分 析 、 处理 、 试 等 功 能 ， 现并 得 到 了包 括 毫 伏 表 、 测 实 频率 计 功 能 在 内 的 虚拟 双 踪 示 波 器 ．
便携式WiFi虚拟示波器设计
基于 Android 平台的虚拟示波器，该类示波器要么以纯软件 设计的虚拟示波器[6、7]，要么把数据采集模块与 Android 终端 平台通过 USB 连接的虚拟示波器[8]，这类示波器本质上与便 携式示波器没太大区别，并不能完全发挥便携式示波器与 移动终端的特性，在对于一些需要将测试点与观测点分离 的场合便无法实现，因此开发研究一款将便携式示波器通 过无线通信方式与智能移动终端平台结合的无线便携式虚 拟示波器已成为新的发展趋势[9].
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图 7 测试对比图
用 UNI-T 型 号 UTG9020D 的 信 号 发 生 仪 ， 产 生 频 率 1.234kHz、幅度 6V 的交流正弦波，对比示波器为 DS1102D. 示 波 器 测 得 频 率 为 1.225kHz、 幅 值 6.2V， 本 机 测 得 1.235kHz、幅值 5.9V.分别对输入不同的频率与幅值，测得数 据如表 2.通过计算上表测试数据的相对误差显示，函数信 号发生器输出的频率和手机显示端读出的频率数据相对误 差平均在 0.0%~0.05%，允许范围内，在对比函数信号发生 器输出的幅值和手机端人工读值可知，相对误差在 1.67% ~6.25%，相对误差比较大. 5 结语
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。
基于声卡的虚拟示波器设计
基于声卡的虚拟示波器设计简介虚拟示波器是一种利用计算机和声卡技术实现的数字示波器。
它能够通过声卡接口获取来自外部电路或信号源的电压信号，并将其以波形图的形式显示在计算机屏幕上。
基于声卡的虚拟示波器设计是利用计算机的声音输入功能，通过软件实现示波器的功能，相比于传统示波器，具有成本低、便携性高等优势。
本文将介绍基于声卡的虚拟示波器的设计原理和实现方法，包括硬件连接、软件设计和数据处理等方面的内容。
设计原理硬件连接基于声卡的虚拟示波器的硬件连接较为简单，只需要将待测电路的信号源连接到计算机的麦克风输入口即可。
可以使用插头与插孔连接，或者使用万用表等测试设备进行连接。
软件设计基于声卡的虚拟示波器的软件设计分为两个部分：数据采集和波形显示。
数据采集数据采集是基于声卡的虚拟示波器的核心功能。
首先，需要使用合适的编程语言或软件工具进行声卡的控制和数据采集。
具体的步骤如下：1.打开声卡设备接口，配置采样率和位深等参数。
2.开始采集数据，并将采集到的数据保存到缓冲区中。
3.对缓冲区中的数据进行处理，如滤波、放大等。
波形显示波形显示是基于声卡的虚拟示波器的另一个重要功能。
在数据采集结束后，可以对采集到的数据进行波形显示。
具体的步骤如下：1.对采集到的数据进行幅值归一化，将其转换为屏幕上的像素值。
2.绘制波形图，将归一化后的数据以波形的形式显示在屏幕上。
实现方法硬件准备基于声卡的虚拟示波器的硬件准备比较简单，只需要一台计算机和一根连接电路信号源和计算机麦克风输入口的线缆即可。
软件实现基于声卡的虚拟示波器的软件实现可以使用各种编程语言和软件工具。
下面以Python语言为例，介绍一种简单的实现方法。
import sounddevice as sdimport numpy as npimport matplotlib.pyplot as plt# 设置采样率和采样时间fs = 44100 # 采样率duration = 5 # 采样时间# 采集数据samples = sd.rec(int(fs * duration), samplerate=fs, channels=1)sd.wait() # 等待数据采集完成# 归一化并转换为整型数据samples = np.int32(samples * (2 ** 31 - 1))# 绘制波形图plt.plot(samples)plt.xlabel('Time')plt.ylabel('Amplitude')plt.show()以上代码使用了Python的sounddevice库进行声卡的数据采集，然后使用numpy库对采集到的数据进行归一化和转换，最后使用matplotlib库绘制波形图。
labweiw课程设计
虚拟示波器设计设计题目：虚拟示波器设计目的：1、数据集卡设计虚拟示波器，实现双通道的采集与显示，利用LabVIEW设计完成。
2、通过实验，了解虚拟仪器基本原理和概念，在此基础上掌握利用相关软，硬件平台完成虚拟仪器设计与实现的方法和步骤，3、培养创新意识和综合实践能力。
设计要求：利用数据采集卡设计虚拟示波器，实现双通道显示，时间轴，幅值轴可调，必须采用硬件实现数据的输入输出，完成传统示波器面板控件功能。
基本设计思路：用DAQ输入模块将信号送入数据采集卡PCI6221再用DAQ输出模块将信号采集回来用波形图显示，便可验证所产生的信号，利用条件结构实现通道的选择，通过其可设置频率、幅值的调节，即可进行双路、单路等各信号输出的选择，然后用While循环使输出信号连续的动起来，所产生的信号通过波形图来显示。
程序流程图：设计实现过程：（1）利用DAQ数据采集卡设置信号的输入在程序框图中右键选输入找出DAQ，用两个，双击进行属性设置；具体设置如下：双击进行属性设置，在输入选A0、A1,即得采集输入模块，通过其便可将所产生的信号送入采集卡，在第二个DAQ也双击得选A0、A1、N sample及RES得到采样输出模块，并进行rate、number of samples的输入控件设置，值得强调的是必须在编程中选定时设置延迟时间来作缓冲，因为经过采集卡输入到输出是需要一定时间后信号才能连续输出的，这时便可将信号从数据卡中信号输出，通过波形图便可验证所产生信号的实用性。
为保证顺利运行将采样输出也用条件结构永远为真来控制。
（2）通过“条件结构”来分配通道在程序框图中，右键在编程—结构中如图，即可拖出条件结构，，此条件结构通过设置条件分支来进行通道1、2、双通道波形信号的选择。
条件分支的设置可在前面板输入控件中选择“滑动杆”,在程序框图中将连入分支选择中，对其进行属性设置得到通道选择如图，作为所产生波形通道的选择。
在真假选择中通过右键增加输入分支分别为0、1、2，对应通道1、2、双通道。
VR虚拟现实-基于声卡的虚拟示波器设计 精品
基于声卡的虚拟示波器设计1．引言：随着计算机技术和虚拟仪器技术的发展，虚拟仪器逐渐成为现代仪器的发展方向，其中大部分虚拟仪器都是基于各种数据采集卡的，如NI公司的PCI－6221数据采集卡，研华公司PCL－1800型数据采集卡，ISA型数据采集卡AC1820。
在对采样频率要求不高的情况下，可以利用计算机的声卡进行数据的输入和输出。
声卡是一个非常优秀的音频信号采集系统，其数字信号处理包括模数变换器ADC（Analogue Digital Converter）和数模变换器DAC（Digital Analogue Converter），ADC用于采集音频信号，DAC则用于重现这些数字声音。
声卡已成为多媒体计算机的一个标准配置，因此基于声卡的虚拟仪器具有成本低，兼容性好，通用性和灵活性强的优点，可以不接受硬件限制，安装在多台计算机上。
本文利用LabVIEW8.2中的数字声音记录节点，编程实现了基于声卡的虚拟双踪数字存储示波器，采样速率为44.1KHz，线路输入端口最高电压限制为1V，对高于1V的信号采用比例运算放大电路衰减后输入，能适合很多场合的需要。
从数据采集的角度来看，声卡是一种音频范围内的数据采集卡，是计算机与外部的模拟量环境联系的重要途径。
2．认识声卡【1】声卡的作用声卡的主要功能包括录制与播放，编辑与合成处理MIDI接口3个部分【2】声卡的主要技术参数（1）彩样的位数采样位数可以理解为声卡处理声音的解析度。
这个数值越大，解析度就越高，录制和回放的声音就越真实。
声卡的位是指声卡在采集和播放声音文件时所使用的数字声音信号的二进制位数，它客观地反映了数字声音信号对输入声音信号的描述的准确程度。
（2）采样频率目前，声卡的最高采样率是44.1KHz，少数达48KHz。
对于民用声卡，一般将采样频率设为4档，分别是44.1KHz，22.05 KHz，11.025 KHz和8 KHz。
22.05 KHz只能达到FM广播的音乐品质；44.1 KHz是理论上的CD音质界限，48 KHz 则更好一些。
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。
基于单片机和上位机的虚拟示波器设计
位 逐 次 逼 近 式 Ａ Ｄ转 换 器 ，其 内 部 有 一 个 ８通 道 多 路 开 ／ 关 ，它 可 以根 据 地 址 码 锁 存 译 码 后 的 信 号 ，只 选 通 ８路 模 拟 输 入 信 号 中 的 一 个 进 行 ＡＤ 转 换 ，其 转 换 时 间 为 ｌ０ ｓ ／ Ｏｔ ｘ 左 右 ，是 目前 国 内应 用 广 泛 的 ８位 通 用 ＡＤ 芯 片 。其 工作 ／ 过 程 是 ，首 先 输 入 ３位 地 址 ，并 使 Ａ Ｅ Ｉ Ｌ ＝ ，将 地 址 存 人 地
‘ 置 串 口接 收 字 节 的 长 度 设
ＭＳ ｏ ｍ１ Ｔ ｒｓ ｏｄ ｌ Ｃ ｍ ． ｈｅ ｈ ｌ＝ Ｒ
‘ 置 握 手 方 式 设 ‘ 置 输 设
ＭＳ ｏ ｍ１ ｎ ｕＭｏ ｅ ｃ ｍＩＤ ｔ ｏ ｅ ｉａｖ Ｃ ｍ ． ｐ ｔ ｄ ＝ ｏ ｎ ｕＭ ｄ Ｂｎ ｒ Ｉ 入 的数 据 的格 式
征 比对 识 别 软件 ）组 成 。
系统工作原理如下 。
益 。本 方 案 所 采 用 的 防伪 方 法 大 多 有 成 熟 的技 术 和 自主 知 识 产权 。 （ ）前 期 研 究 为 方 案 制 定 奠 定 了 基础 ２ 经 过前 期 研 究 ．在 真 币 特 征 的 提 取 和数 据 建 库 方 面 有 了一 定 进 展 ，在 重 要 的特 征 检 测 和 识 别 装 置 研 究 方 面 取 得 了 ４项 实用 新 型 专 利 ， 因此 ，为 本 方 案 设 计 提 供 了方 法 依 据 和实 验 基 础 。 （ ）机 电系 统 技 术 成 熟 ３
集。
（ ）上 位 机 编 程 １
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
ｓｏ ａ ｅ，ｓ ｃｒ ｍ ｎ ｌ ｓｓ，ａ ｄ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｏ ｖ ｆｒ ｐ ｒ ｍｅｅ ． ｔｒ ｇ ｐｅ ｔｕ ａ ａｙ ｉ ｎ ａ ｕ ｅ ｎ ｆｗａ ｅ ｏ ｍ ａ ａ ｔ ｒ ｓ
Ｌ ｂ ＥＷ ｔ ｃ ｅ ｔ ｔ ｅ ｉｄｉｉ ｕ ｌ ｉ ｓｒ ｍ ｅ ｔ ｉ ｔｒａ ｅ ｏ ｔ ｅ ｃ ｍ ｐ ｔｒ ． Ｔｈ ｓ ｃ ｎ ａ ｙ ａ ＶＩ ｏ ｒ ａ ｅ ｈ ｎ ｖ ｄ ａ ｎ ｔｕ ｎ ｎ ｅ ｃ ｓ ｎ ｈ ｏ ｕｅ ｓ ｆ ｅ ｅ ｏ ｄ ｒ
一种虚拟示波器的设计
第２卷 ｌ
・
第 ２期
电子测 量与 仪器学 报
ｊ ＲＮ Ｌ ＯＦ Ｅ ＥＣ ＲＯ Ｃ ｏＵ Ａ Ｌ Ｔ ＮＩ
ＭＥ ＵＲＥＭＥＮＴ Ａｓ ＡＮＤ Ｎｓ Ｉ ０
２０ ０ ７年 ４月
一
种虚 拟 示 波 器 的设计
诸 多不便 。
（ ） 统 的示 波 器 或 是 不 能 存 储 采 集 到 的 波 ２传 形， 或是对 存储 波形 的长短 有很 严格 的限制 ， 即使 可
ｏ ｃｌ ｓ ｏ ｅ ｓ ｉ ｏ ｃ ｐ ．Ｗ ｉ ｉ ｖｒ ａ ｏ ｃ ｌ ｓ ｏ ｅ ｌ ｘｂ ｅ ｒ ｓ ｌ ｔ ｎ， ｅ ｅ ａ ｕ ａ ｅ ａ ｄ ｅ ｐ ｎ ａ ｉ ｔ ｅ ｓ ｃ ｅ ｓ ｌ ｎ ｌ ｈ ｈ ｔ ｔ ｔ ｓ ｉ ｕ ｌ ｓ ｉ ｏ ｃ ｐ ，ｆ ｉ ｌ ｅ ｏｕ ｉ ｌ ｅ ｏ ｇ ｎ ｒ ｓ ｇ ｎ ｘ ａ ｄ ｂ ｌ ｙａ ｕ ｃ ｓｆ ｌ ｉ — ｌ ｉ ｒ ｕ ｙ
ｔｏ ｕ ｅ ｎ ｏ ｔ ｅ ａ ｔ ｍａ ｉ ｅ ｔｎ ｙ ｔ ｍ ｏ ｈ ｒ ｄ ｃ ｄ ｉ ｔ ｈ ｕ ｏ ｔｃ ｔ ｓｉ ｇ ｓ ｓｅ ｆ ｒｔ ｅ ＤＣ／ＤＣ ｃ ｎ ｅ ｅ ｎ ｆ ｅ ｅｌｅｅ ｔｉ ｅ ｉ ｌ ｈ ｅ ｖｒｕ ｓ ｉ ｏ ｏ ｖ ｒ ｒ ｉ ｕ ｌｃ ｌ ｌ ｃｒｃ ｖ ｈ ｃｅ．Ｔ ｉ ａ ｏ ｃ ｌ — ｔ ｔ ｌ ｌ
由于示波器可 以把信号 的幅值 同所对应 的时间清
２— 路 输 入通道 ； ４
晰地显示 出来 ， 以它 已经 成为 每位 电子 工程师必 备 所
（ ） 统 示 波器 的触 发 类 型是 有 限 的 ， 别 是 ４传 特 对信 号 的触发方 式 有一 些 特 殊 的要 求 ， 用 的示 波 常 器 是做 不 到的 ；
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目录1 前言 (1)1.1 问题的提出 (1)1.2 虚拟仪器 (2)1.2.1 虚拟仪器的起源 (2)1.2.2 虚拟仪器的概念 (3)1.2.3 虚拟仪器工作原理 (4)1.2.4虚拟仪器的优势 (7)1.2.5虚拟仪器的现状和应用 (8)2 虚拟示波器设计方案 (9)3 软件开发环境 (12)3.1 关于LabVIEW (12)3.2 LabVIEW的工作原理 (12)3.3 LabVIEW开发环境 (13)3.3.1 LabVIEW 8.2 启动界面 (14)3.3.2 LabVIEW 8.2 前面板和流程图设计窗口 . 143.3.3 LabVIEW 8.2的三大选板 (18)4 虚拟示波器设计 (26)4.1 虚拟示波器的程序设计 (26)4.1.1数据采集 (26)4.1.2数据处理 (27)4.1.3结果显示 (33)4.2 前面板设计 (34)4.3 小结 (35)结束语 (37)致谢 (38)参考文献 (39)1 前言随着计算机技术、大规模集成电路技术和通信技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大变化。
从最初的模拟仪器发展到现在的数字化仪器、嵌入式系统仪器和智能仪器;新的测试理论、测试方法不断应用于实际;新的测试领域随着学科门类的交叉发展而不断涌现;仪器结构也随着设计思想的更新而不断发展。
仪器技术领域的各种创新积累起来使现代测量仪器的功能和作用发生一质的飞跃。
尤其是以计算机为核心的设计思想以及仪器系统与计算机软件技术的紧密结合，导致了仪器的概念发生了突破性的变化，出现了一种全新的仪器概念——虚拟仪器（Virtual Instrumentation,VI）。
虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。
虚拟仪器研究中涉及的基础理论主要有：计算机数据采集和数字信号处理。
1.1问题的提出在高等院校电工及电子类课程中，实验是一种重要的教学手段，学生通过做实验，可以加深对所学知识的理解，增强学习的兴趣，提高动手能力，锻炼在实践中发现问题、分析问题和解决问题的能力。
但是，近年来各大高校纷纷扩招，学生人数急剧增加，实验室的设备和规模都难以满足需要，实验室常规设备有的己经老化，有的技术上有些落后，在当前学校经费较少的情况下，如果大量增加常规仪器、仪表的配置，学校财力难以支付。
又因为基础实验室是面向所有的工科专业，任务异常繁重，实验室常常只能应付学生按教学大纲要求做一些最简单的验证实验，学生很少有机会去反复熟悉常用仪器仪表的使用，更很少有机会做设计性实验，这对调动学生积极性，培养创新精神，加强实践动手能力都十分不利。
虚拟仪器的出现很好的解决了这个问题。
虚拟仪器是指具有虚拟仪器面板的个人计算机仪器。
在虚拟仪器系统中，用计算机灵活强大的软件代替传统仪器的某些部件，用人的智力资源代替许多物质资源，通过一组软件和硬件，形成既有普通仪器的基本功能，又有一般仪器所不具备的特殊功能的新型仪器。
结合数据库技术和软件技术，可以在虚拟仪器的基础上形成虚拟仪器实验室。
与传统的实验室相比，虚拟仪器实验室具有以下优势：(1)减少实验设备资金的投入。
首先，在一台计算机上就可以买现诸如示波器、函数发生器、电压表、频谱分析仪等仪器的功能，大大节约了仪器成本。
其次，传统仪器维护费用高，需要耗费大量的人力物力。
虚拟仪器基于软件的体系结构大大节省了开发和维护费用。
(2)便于开放式管理，扩大教学规模。
虚拟仪器实验室系统可以通过网络进行数据传送，指导老师通过计算机监控实验过程，可以同时管理几十甚至上百个学生做实验。
1.2虚拟仪器1.2.1 虚拟仪器的起源虚拟仪器技术是现代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仍能看到，如指针式万用表、晶体管电压表等。
它们的基本结构是电磁机械式的，借助指针来显示最终结果。
第二代数字化仪器，这类仪器目前相当普及，如数字电压表、数字示波器、数字频率计等。
这类仪器将模拟信号的测量值转化为数字信号，并以数字方式输出最终结果，适用于快速响应和较高准确度的测量。
第三代智能仪器，这类仪器内置微处理器，既能进行自动测试又具有一定的数据处理能力，可取代部分脑力劳动，习惯上称为智能仪器。
它的功能块全部都是以硬件或固定软件的形式存在，无论是开发还是应用，都缺乏灵活性。
第四代虚拟仪器，它是现代计算机技术、通信技术和测量技术相结合的产物，是传统仪器观念的一次巨大变革，是将来仪器产业发展的一个重要方向。
虚拟仪器(Virtual Instruments，简称VI)的概念，是美国国家仪器公司(National Instruments Corp.简称NI)于1986年提出的。
NI公司同时也提出了“软件即仪器”的口号，彻底打破了传统仪器只能由厂家定义，用户无法改变的局面，从而引起了仪器和自动化工业的一场革命。
随着现代软件和硬件技术的飞速发展，仪器的智能化和虚拟化已经成为各级实验室以及研究结构发展的方向。
虚拟仪器，它既具有传统仪器的功能，又有别与其他传统仪器。
它能够充分利用和发挥现有计算机的先进技术，使仪器的测试和测量及自动化工业的系统测试和监控变得异常方便和快捷。
1.2.2 虚拟仪器的概念虚拟仪器是指通过应用程序将计算机、软件的功能模块和仪器硬件结合起来，用户可以通过友好的图形界面(通常叫做虚拟前面板，简称前面板)来操作这台计算机就像在操作自己定义、自己设计的一台个人仪器一样，从而完成对被测信号的采集、分析、判断、显示、数据存储等。
虚拟仪器以透明的方式，通过软件对数据的分析处理、表达以及图形化用户接口，把计算机资源(如微处理器、显示器等)和仪器硬件(如A/D, D/A、数字I/O、定时器、信号调理等)的测量能力、控制能力结合在一起。
虚拟仪器突破了传统仪器以硬件为主体的模式，实际上使用者是在操作具有测试软件的电子计算机进行测量，犹如操作一台虚设的电子仪器。
虚拟仪器技术的实质是充分利用最新的计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能。
软件是虚拟仪器的关键，当基本硬件确定以后，就可以通过不同的软件实现不同的功能。
用户可以根据自己的需要，设计自己的仪器系统，满足多种多样的应用要求。
利用计算机丰富的软、硬件资源，可以大大突破传统仪器在数据的分析、处理、表达、传递、储存等方面的限制，达到传统仪器无法比拟的效果。
它不仅可以用于电子测量、测试、分析、计量等领域，而且还可以用于进行设备的监控以及工业过程自动化。
虚拟仪器还可以广泛应用于电力工程、物矿勘探、医疗、振动分析、声学分析、故障诊断及教学科研等多个方面。
1.2.3 虚拟仪器工作原理与传统仪器一样，虚拟仪器同样划分为数据采集与控制、数据分析处理、结果表达三大功能模块（如图1－1）。
虚拟仪器以透明的方式把计算机资源和仪器硬件的测试能力结合起来，实现了仪器的功能运作。
图1－1 虚拟仪器的功能模块虚拟仪器用各种图标或控件来表示传统仪器面板上的各种器件。
由各种开关图标来实现仪器电源的通断;由各种按钮图标来设置被测信号的“放大倍数”、“通道”等参数;由各种显示控件以数值或波形的方式显示测量或分析结果;由计算机的鼠标和键盘操作来模拟传统仪器面板上的实际操作;以对图形化软件流程图的编程来实现各种信号测量和数据分析功能。
虚拟仪器由硬件平台和应用软件两大部分构成。
本节将分别从硬件、软件和系统三个方面来介绍虚拟仪器的工作原理及具体构成。
（1）硬件平台虚拟仪器的硬件平台由计算机和I/O接口设备组成，如图1－2所示。
计算机是硬件平台的核心，一般是工作站，也可用普通的PC机。
I/O接口设备负责被测信号的采集、调整、放大、模/数转换。
常用的I/O接口设备有以下5种：PC-DAQ接口、GPIB接口、串行接口、VXI接口和PXI接口。
其中PC-DAQ接口是最基本、最常用的接口方式。
（2）软件平台图1－2 虚拟仪器的构成虚拟仪器软件将可选硬件（如DAQ、GPIB、RS-232、VXI、PXI）和可以重复使用源码库函数等软件结合起来，实现模块间的通信、定时与触发，源码库函数为用户构造自己的虚拟仪器系统提供了基本的软件模块。
当用户的测试要求变化时，可以方便地由用户自己增减软件模块，或重新配置现有系统以满足现有系统的测试要求。
虚拟仪器软件包括应用程序和I/O接口设备驱动程序。
应用程序又由实现虚拟仪器前面板功能的软件程序和定义测试功能流程图的软件程序两部分构成。
I/O接口设备驱动程序实现对特定外部硬件设备的控制。
（2）整体系统虚拟仪器整体系统结构如图1－3所示。
图1－3 虚拟仪器整体系统结构虚拟仪器信号流程如图1－4所示。
图1－4 虚拟仪器信号测量流程图1.2.4虚拟仪器的优势一台性能优良的虚拟仪器不仅可以实现传统仪器的大部分功能，而且在许多方面有传统仪器无法比拟的优点，如使用灵活方便、功能丰富、价格低廉、可一机多用、可重复开发等。
虚拟仪器优势主要有:（1）性能高虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的，所以完全“继承”了以现成即用的PC技术为主导的最新商业技术的优点，包括功能超卓的处理器和文件I/O，使您在数据高速导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析。
此外，不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。
（2）扩展性强NI的软硬件工具使得工程师和科学家们不再圈囿于当前的技术中。
得益于NI软件的灵活性，只需更新您的计算机或测量硬件，就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需软件上的升级即可改进您的整个系统。
在利用最新科技的时候，您可以把它们集成到现有的测量设备，最终以较少的成本加速产品上市的时间。
（3）开发时间少在驱动和应用两个层面上，NI高效的软件构架能与计算机、仪器仪表和通讯方面的最新技术结合在一起。
NI设计这一软件构架的初衷就是为了方便用户的操作，同时还提供了灵活性和强大的功能，使您轻松地配置、创建、发布、维护和修改高性能、低成本的测量和控制解决方案。
（4）无缝集成虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。
随着产品在功能上不断地趋于复杂，工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求，而连接和集成这些不同设备总是要耗费大量的时间。
NI的虚拟仪器软件平台为所有的I/O设备提供了标准的接口，帮助用户轻松地将多个测量设备集成到单个系统，减少了任务的复杂性。
1.2.5虚拟仪器的现状和应用目前流行的虚拟仪器软件开发工具有两类：文本式编程语言和图形化编程语言。
文本式编程语言有C、C++、VB、Labwindows/CVI 等;图形化编程语言有LabVIEW、AgilentVEE等。