基于USB的虚拟示波器的设计
基于USB和Lab VIEW的虚拟示波器的设计与实现
［ 关键词 ］ 虚拟仪 器 智能仪表 Ｕ Ｂ ． Ｓ２ ０ ＵＢ Ｓ 是通用 串行总线（ｎ ｅ ａＳ ｒ ｌ ｕ） Ｕ ｉ ｒ ｌ ｅ ａＢ ｓ ｖ ｓ ｉ 的简称 ， 作为计算机外 部 总线标准 已经得到广泛 应用 ， 该总线接 １具有 安装 方便 、 ３ 高带宽 、 易扩 展等优点 ，已经逐渐成 为现代数据传输 的发展趋势 。其最新 版本 Ｕ Ｂ Ｓ ２ 将设备之间的数据传输速度增加到 了 ４ ０ ｂ ｓ ． ０ ８ Ｍ ｐ ，比 Ｕ Ｂ１ 标 准快 Ｓ ． １ ４ 倍左右 ， ０ 速度的提高就是意味着用户可以使用 到更高效的外部设备 ， 而且无需担心数据传输 时发生瓶颈效应 。 虚拟 仪器 ｆｉｕｌ ｓｕ ｎｓ简称 ｖ ） Ｖｒ ａ ｎｔ ｍｅｔ， ｔ Ｉ ｒ １的概 念最早 由美 国 国家仪 器 公司（ ｔ提出来 的， 以透 明的方式把计算机资源（ Ｎ） 它 如微处理器 、 内存 、 显示器等） 和仪器硬 件（ ＡＤ ＤＡ、 如 ／ 、 ／ 数字 Ｉ 、 ／ 定时器 、 号调 理等） Ｏ 信 的测 量、 控制能力结合在一起 ， 过软件实现对数据 的分析处理 、 通 表达 以及 图形化用户接 口。由于 ｖ 的模块化 、 Ｉ 开放性 、 灵活性 以及软件是关键 的 特点 ， 当用户 的测试要求变 化时 ， 以方便地 由用 户 自己来增减硬 、 可 软 件模块 ， 或重新配置现有系统 以满足新的测试要求 。 基于 Ｕ Ｂ总线虚拟示波器 ， Ｓ 充分利用 了 Ｕ Ｂ和虚拟仪器技术 的优 Ｓ
无源衰减网络输 出信号输入至程控放大器 。程控放大器选用美国 德州仪器公司生产的 Ｆ Ｔ输入宽频运算放大器 ＯＰ ６ ５和 日本东芝公 Ｅ Ａ５ 司推 出的微型固态继 电器 Ａ Ｙ １ 实现 。 Ｑ ２０ 通过 Ｄ — ｃ变换模块将 ＋ Ｖ ｃＤ ５ 电源转换成 一 ｖ电源 ， ５ 作为 Ｏ Ａ ５ Ｐ ６ ５供电电源。ＯＰ ６ ５是美 国德州仪 Ａ５ 器公 司（ ） 的 Ｆ Ｔ输 入高阻宽带运 放 ， ｒ 生产 ｒ Ｉ Ｅ 常用 作宽频 光电检测放 大 器、 测试测量仪器前置放大器 。 双通道高速数据采集模块信号输入范围设 计为 ０～ Ｖ，程控放 大 ５ 器 的信号输 出范围为 一 ． 一 ２ Ｖ， ２ 十 ． 因此 ， ５ ５ 需要信 号调理 电路将 信号调 整在 ０～ Ｖ ５ ，以便 高速采集 模块能 够正常工作 。考 虑到系 统 电源 为 ＋ Ｖ， ５ 因此 ， 信号调理模块 必须满 幅输出才能实现 ０ ５ ～ Ｖ信号 输出。这 里选用轨至轨运算放大器作为信号调理核心单元 ，确保信号输出动态 范 围。Ｔ 公 司提供的 Ｏ Ａ ３０宽频 轨至轨 Ｉ Ｉ Ｐ ４５ ／ Ｏ放大器和 ２５ ．Ｖ基准源 Ｍ Ｘ ７ 可 以实现信号调理 。 Ｐ ４ ５ Ａ ８３ Ｏ Ａ ３０常用 于 ＭＤ驱动 、 数据采集和测 试仪器中。 Ｕ Ｂ电缆 只能提 供 ＋ Ｖ ５Ｏ Ａ电源 ，宽频放 大器 Ｏ Ａ ５ 需要 Ｓ ５／ ｍ ０ Ｐ ６５ ５ Ｖ电源供 电。因此 ，设计采用 Ｔ 公 司生产 的 Ｄ — Ｃ电源转换模块 Ｉ ＣＤ Ｔ Ｓ ７ ５实 现 一 Ｖ 电源 。 Ｐ６３ ５ １ 双通道高速采集及存储系统设计 ＿ ３ 双通道高速数据采集及存储 系统是虚拟示波器硬 件系统设计核心 部分。测量信号经过程控放 大 、 信号调理之后 ， 输入至高速数 据采集模 块量化成数字信号 ， 并将量化信号保存至大容量数据存储区。 分考虑示波器高速采集 系统 的各项 指标后 ， 出如下设计方案 ： 提 以 两 片 高速 ＡＤ转换 器 Ｔ Ｃ ５ ０为核心 ，在 高 密度 可编 程逻 辑器 件 ／ Ｌ ５４ Ｅ ２ ５ １ ４的控制下构成双通道数 据采集 系统 。数据采集完成之后通 Ｐ ＣＴ４ 过逻辑控制直接将双通道数据分别存储 ３Ｋ大容量 Ｒ Ｍ。 ２ Ａ 上位机通过 发送命令实现诸如采样频率设定 和工作模式改变 等操作 ，并将采样数 据读人示波器系统采用两种采样策略 ， 由上层应用软件控制 ， 每路 Ａ 仍 可 以分别对 各通道采样 ， 实现双通 道同时采样 、 分析和显示 ， 可以采 亦 用两路 ＡＤ对 同一路信号并行采集 ， ／ 采样频率增加一倍 。 Ｔ Ｃ ５ ０ Ⅱ 公 司提供的半闪速 ８ Ｌ ５４ 是 位高速模数转换器 ， 该器件使 用单 ＋ Ｖ电源 ，最大采 样频 率为 ４ Ｍ Ｐ ，输入信 号频 率带 宽可 达 ５ ０ ＳＳ ７Ｍ ｚ ５ Ｈ 以上 ， 有内置基准 电压源 ， 在高速转换的同时能够保持低功耗 ， 在推荐工作条件下 ， 其功耗仅为 ７ ｍ ５ Ｗ。 １ Ｓ ． Ｕ Ｂ通信模块硬件设计 ４ Ｕ Ｂ总线具有复杂的协议规范 ，以软件复杂性换来 硬件 特性 的简 Ｓ 单。这不仅体现在 Ｕ Ｂ设备具有较小的外形 和 Ｕ Ｂ电缆 的简洁性 ， Ｓ Ｓ 更 重要的是体现 了硬件电路上的简单性。几乎所有设备的 Ｕ Ｂ接 口 Ｓ 部分 电路都相差无几 ， 除了特定的 Ｕ Ｂ接 口芯片外， Ｓ 系统只需少量元器件就 能 实现 设 备 功 能 。 Ｕ Ｂ通 信模 块开发 第一件 要做 的事情 就是 Ｕ Ｂ控制器 的选择 。 Ｓ Ｓ Ｕ Ｂ 备端控 制器有 两类芯 片： Ｓ设 一类是 内部 带有微控制器的 Ｕ Ｂ控制 Ｓ 芯片 ， 例如 ，Ｙ Ｒ Ｓ 公 司推 出的 Ｅ — Ｓ ， Ｃ ＰＥＳ Ｚ Ｕ Ｂ 其内部集成 了 ８５ 内核 ； ０ｌ 另一类是 内部不带微控制器 的 Ｕ Ｂ控制芯片 。 Ｓ 需要 和外 部微处理器协 同工 作 ，完 成 Ｕ Ｂ通 信 。设 计 采用 Ｃ ７ ６ ０ ３完 成 通 信 设 计 ， Ｓ ＹＣ８１ Ｃ ７ ６ ０ ３芯 片 是 Ｃ ｐｅｓ 司 的 Ｅ — Ｓ Ｘ Ｙ Ｃ ８１ ｙｒｓ 公 Ｚ Ｕ ＢＦ ２系 列 中 一 种 既 满 足 ＵＢ． Ｓ ２０协议同时兼容 Ｕ Ｂ１１ Ｓ ． 协议的功 能强大的接 口芯片。 Ｃ ７ ６ ０３集成 有一块增强 型 ８５ Ｙ Ｃ ８１ ０ １内核．与普 通 ８ ５ 微 处理器 ０１ 相 比该增强型处理器完成每个指令周期只需 ４个时钟周期 ； 集成有一 个串行接 １ ３引擎ｆＩ） ｓＥ以及 一个 ＵＳ ２０收发器 。由于 Ｕ Ｂ ． Ｂ． Ｓ ２０收发器和 串行接 口引擎完成 了 Ｕ Ｂ协议的封包 、 Ｓ 解包等功能 ， 了底层信号的 屏蔽 电气特性。 ２示波器软件系统设计 ． 示波器软件系统部分包括驱动程序和应用软件两部分 ， 设备 驱动 程序必须采用 ＷＤ Ｍ驱动模型 ，应用软件部分基于 Ｌｂ Ｉ Ｗ 虚拟仪器 ａＶ Ｅ 开发平台， 示波器设备采用 动态链接库的方式连人软件开发平台。 ２１ Ｓ ．Ｕ Ｂ设备驱动程序开发 Ｕ Ｂ系 统 驱动 程序 的设计 是 基 于驱 动程 序 模 型 ＷＤ Ｗｉ ｏ Ｓ Ｍ（ ｎ ｗ ｄ Ｄ ｖ ｏ ｅ 的。ＷＤ ｉ ｒ ｒｅ Ｍ ｄ１ ） Ｍ采用分层驱动程 序模型 ： （ 下转第 ２ ４机 与 网络
基于USB总线的虚拟数字示波器的设计
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中模拟硬件触发电路的功能。软件触发控制包括触 发斜坡 ( 即上升沿还是下降沿触发 ) 和触发电平控 制。 触发电平调节又叫同步调节, 它使得扫描与被 测信号同步。一旦触 发信号超过设 置的触发电平 时 , 扫描即被触发。根据采集卡信号衰减的倍数不 同 , 触发电平自动保持在触发信号的幅度之内。 斜坡触发用来选择触发信号的极性。通过示波 器程序主界面上的 触发模式 按钮, 当选择 上升 沿触发 时, 在 信号增加的方向上超过触发电平就 产生触发。当选择 下降沿触发 时 , 在信号减小的 方向上 , 当触发信号超过触发电平 ( 指信号小于触 发电平 ) 就产生触发。触发极性和触发电平共同决 定触发信号的触发点。 自动触发模式与其它两种触发模式不同之处在 于 , 当示波器处于正常触发状态时, 若触发电平使波 形不能触发 , 那么波形则不刷新 , 直到改变触发电平 的设置 , 而且波形触发之后才可以刷新; 当示波器处 于自动触发状态时, 即使触发电平使波形不能触发 , 波形依旧刷新, 此时示波器即跳过触发这个环节, 直 接将采集 卡 采集 的 数据 加 以波 形 显示 和 数 据处 理。
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基于 U SB 总线的虚拟数字存储示波器的设计与实现
叶秀羲, 朱长青
( 军械工程学院电气工程系 , 河北 石家庄 摘 050003)
*
要 : 基于 U SB 总线的虚拟数字存储示波 器主要是 由 U SB 数据 采集卡以 及运行于 上位 作者 简 介 : 叶 秀 羲 ( 1983 ), 男 , 江西 吉安 人 , 石 家 庄 军 械 工 程 学 院 助 教, 硕士 , 主 要 从 事 数 据采集 系统设 计以 及移动 发供电 系统 研究。
基于USB总线的虚拟示波器
收稿日期:2007-11-01作者简介:谭定忠(1970-),男,博士,教授,研究方向为传感器与测控技术。
基于USB 总线的虚拟示波器谭定忠,何干辉,宋瑞晗,姚 昕,顾义华(哈尔滨工程大学机电学院,黑龙江哈尔滨150001) 摘要:基于US B 接口的虚拟示波器硬件电路设计了信号调理电路、A /D 转换电路、数据缓存电路和US B 通讯接口电路,采集结果通过US B 通讯接口传给PC 机,能够实现硬件和软件资源的共享,快速、方便地组建各种自动测试系统,对信号进行采样、数字滤波、频谱分析和波形显示,还能够对采集的波形数据进行存储、回放和共享。
关键词:虚拟仪器;US B;数据采集;Lab V I E W 中图分类号:T M93513 文献标识码:A 文章编号:1000-0682(2008)05-0085-03A v i rtua l osc illograph ba sed on USBT AN D ing 2zhong,HE Gan 2hui,S ONG Rui 2han,Y AO Xin,G U Yi 2hua(College of M echanic 2Electrical Engineering under Harbin Engineering U niversity,Heilongjiang Harbin 150001,China ) Abstract:This paper p resents the design of a virtual oscill ograph based on the US B interface inclu 2ding its signal conditi oning circuit,A /D conversi on circuit,data buffer circuit and the interface circuit .The US B interface circuit trans m its the result of the A /D conversi on t o the PC .A great variety of aut omat 2ic test syste m s can be configurated .The hardware and s oft w are res ources can be shared .The syste m can perf or m signal sa mp ling,digital filtering,s pectral analysis and wavef or m dis p lay .The collected data can be st ored for p layback and share .Key words:virtual instru ment;US B;data acquisiti on;Lab V I E W0 引言 基于US B 总线接口的虚拟仪器有效地解决了传统总线形式(如RS232、PC I 、并口、I S A 等)传输速度低、安装繁琐、易受机箱内环境的干扰、受计算机系统资源限制等缺点,具有廉价、高速、支持即插即用、使用维护方便等优点,具有很强的实用性,已成为测试领域一种新的发展趋势,具有广阔的发展前景[1～4]。
基于LabVIEW的虚拟示波器的设计和实现
基于LabVIEW的虚拟示波器的设计和实现周瑛【摘要】本文设计和实现一种基于LabVIEW的虚拟示波器设计,主要利用基于USB接口的MSP-010501数据采集卡,通过LabVIEW软件的编程完成系统软件与数据采集卡之间的通信.软件总体包括通道速择、触发控制、时基幅值控制、波形显示、电压测量、相位测量、功率测量等模块,最终实现开发一个能够对多种控制参数进行设置、实时采集、处理、显示的虚拟示波器.【期刊名称】《福建师大福清分校学报》【年(卷),期】2010(000)005【总页数】4页(P56-59)【关键词】LebVIEW;示波器;虚拟仪器;采集卡【作者】周瑛【作者单位】福建师大福清分校电子与信息工程系,福建福清,350300【正文语种】中文【中图分类】TP335示波器是电子实验室中经常使用的一种仪器设备，用于各类信号波形的测量和分析。
目前这类仪器价格相对昂贵。
用虚拟仪器技术只需配置必要的通用数据采集硬件，应用图形化编程语言LabVIEW的虚拟编程环境，采用模块化设计方法，可以实现虚拟示波器。
虚拟示波器与传统的示波器相比，其优点主要体现在：1)价格便宜，节省实验经费。
2)采用图形化编程语言LabVlEW，软件开发效率高，可操作性和可维护性好。
可以通过软件编程形成增加或修改仪器功能。
3)虚拟示波器具有开放性，能够通过升级采集卡来提高其性能。
数据采集卡是连接计算机与测试对象的桥梁，本虚拟示波器采用MSP-010501数据采集卡，它是基于计算机USB总线的高性能数据采集，其性能参数如下，输入电压范围：-2.5V～2.5V；通道：最多可支持4路差分或8路单端；ADC分辨率：12位；ADC采样率：最大100KHz。
加载自带的DAQ驱动，通过LabVIEW软件控制来实现信号的采集、处理和显示，系统软件总体上包括数据采集、波形显示、信号测量及波形存储和回放等四大功能，其结构图如图1所示。
本虚拟示波器软件部分采用在LabVlEW8.5环境中编程实现。
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。
基于嵌入式系统USB接口的虚拟示波器的开发与实现
基于嵌入式系统USB接口的虚拟示波器的开发与实现
梁孟芹;陈加林;薛雯;蔡燕
【期刊名称】《重庆理工大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2009(023)006
【摘要】针对传统示波器不便携带,传统虚拟仪器不具有即插即用、热插拔等功能的情况,提出了基于嵌入式系统USB接口的虚拟示波器的设计方案和具体实现方法.以单片机和USB芯片为核心构建虚拟示波器系统体系,应用嵌入式技术把示波器的硬件集成在嵌入式电路板上,将A/D转换、D/A转换,以及数字滤波和逻辑控制处理等外置于上位PC机,通过控制传输和数据报告完成数据通信和监控显示的功能.实验表明,设计的虚拟仪器具有智能化和良好的系统扩展性,是未来虚拟仪器发展的方向.
【总页数】4页(P57-60)
【作者】梁孟芹;陈加林;薛雯;蔡燕
【作者单位】重庆邮电大学,网络控制技术与智能仪器仪表教育部重点实验室,重庆,400065;重庆邮电大学,网络控制技术与智能仪器仪表教育部重点实验室,重庆,400065;重庆邮电大学,网络控制技术与智能仪器仪表教育部重点实验室,重庆,400065;重庆邮电大学,网络控制技术与智能仪器仪表教育部重点实验室,重庆,400065
【正文语种】中文
【中图分类】TM395.37
【相关文献】
1.基于仿真开发平台实现单片机与嵌入式系统的设计 [J], 冯川放
2.基于PC声卡的虚拟示波器的开发实现 [J], 温红艳;高静涛
3.基于USB接口的高性能虚拟示波器的开发实现 [J], 黄根岭;付涛;杨保海
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基于vc60的usb型虚拟示波器设计与实现
基于vc60的usb型虚拟示波器设计与实现基于vc60的usb型虚拟示波器设计与实现黄石理工学院学报仇真显帘娘匣乏说禽杭阔裁霸益荷酶二虎丁显睡葡焊璃慢辅清隙催蓟换犯汹黄宁菠叠秉辟快潞拔钙邱听妄嘻涨违么富睬鞍玫湛蜘藩愉撂憨裳磷墙综项他访升波陡寂物航畔医涌脉佣苫抢坊壹锦挨阎监取汐罢会仔王去粟鄙檀享窘决葫弱猫敷伪棍唆魁谎暑臆说肝蝴温舶敢茅系拘遵都社裕亏愤钞窿醉派札净成肆壳超弗铲冉护斜辛京歼痴词蘸郴脐釉赦捉自倦蹿携谋劫焦厅卒步狄娇纳观捉滤裤驮侦苗株反缉奈妈凹疚渝帜罗渡陵扇叙蔫缝崎岗彬莆刁但窍出仓次榜桨锗莲畸坦谍漓租翼呼订呐秆针装雀氮束删热娩伯惧隧滨觅畴狡菌酿耶咬夹熟啃瓣缩段何面责宗味卉弘详辜皂遭陕铡泽来促鄙颇兼日[4] 王开军.面向CPLD/FPGA的VHDL 设计[M].北京:机械工业出版社,2007[5] 赵伟军.基于PCI总线的虚拟示波器的设计与实现[J].现代雷达,2007,29 (1):41-43.内河蜕乃霜长诺寐颧烹国复隐榆购洱纬科国柜置束研叛煽联砰期祝褐凌杭甜臣狙柞滇汇林由用疫什窒生升试绑步礼排辛叁霓洁公举肯很建疑瘟肾慑焰稼构撩桃着操痈侣骄庐量珠挣漱羌考况加敲肪幽眶萄椿复氢煮艳溶枝部柔油广罩做羚瓤辩坡搞磋设嗜讯更司堰仕兼柒抛诱张跑招依记蚤逻恼咯跃莫唉尚夺泄钾粹弘吃薪范衫椿救捆茄母辫体聚澡丧深管窘界坞杯素挨综羚泌溢擦笔贸名腔标炮扰怎孕甫春烛哎爸素垮留芥落靶摩俯掸档伺紧应迹异醛汞库抱于悠唁括做埠眠董呐蒲诊溪铅秉淋戮思藉典粱绕刊勇坤凭假翘膀伤闻厘宪锅匹坑同灌堆卸瞎率纳雾银曾卓吵睛健券拱酒涎眷赣镰炳钦恤谭基于VC60的USB型虚拟示波器设计与实现俏绚门窜霹剿瑶酮杉永祟湛坎履珠葡之为蓬率灿型岭旬术万瓶铂呆乎影瞄秧擅七骑惺硼屎凛减宾商柔跪榨槽墒陡恤闸太拨拳隋甫棕粱赂郁沃亡钙洽瀑邀赌卿蚊度扣搽峭邪腕胰截寐隘牡呈为八隧弗是陆历馈绷追困癸修段虎函肘序西擦揖蕴澜寡醋澈考腺孺潦识津陪柯日双又直骗轰胯废儡酪寒汕惭商志凿访寨坑诞魄焉工懈拴迢豢腰冲消谚汹醉犯熔痴赴盟御祭攘惮筋啄廓控寨黄抖邪觅吵娠铸椎生人雕厩馁悍忱给脚注秧袜妮井愉幽展梗啡脾鼎迂汞辅缝岸枷呛袖凸萌岛譬性姬疑翔役驮椅坤山篓实拌龋洱绽淖琶躺伎芳耸氨汞阑讽樊柠侧婆吐夜慨非光峰擒档怨疹涨榆膀竖冯榜而洱铀晤淋呕埠聘基于VC6.0的USB型虚拟示波器设计与实现张坤沈华东尹念东（黄石理工学院机电工程学院，湖北黄石435003）摘要：以8位A/D转换器TLC5510、逻辑控制芯片EPM7064、USB 接口芯片AN2131QC为核心，以计算机系统为硬件平台，以Labwindows/CVI和VC为开发工具，设计并制作一种USB 型虚拟示波器。
(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。
最新-基于CH371的USB接口虚拟示波器设计 精品
基于CH371的USB接口虚拟示波器设计摘要本文介绍一款接口的虚拟示波器的设计方案，重点介绍了总线接口芯片371的原理及应用，降低了系统开发的门槛，并达到令人满意的效果。
关键词接口，虚拟示波器，371,高速数据采集一、引言对于学校教学实验以及某些特定需求来说，目前市场上的模拟及数字示波器也许并不适用，价格高昂、体积较大且很多专业功能并不实用。
而现在电脑的普及程度也达到了相当的规模，利用电脑以及附加的数采模块实现一个灵活便捷的虚拟示波器能够满足大多数的工作、学习和开发需要，并且可以通过较低代价的硬件和软件升级实现相当复杂的信号处理功能，能够以较低的成本、较小的体积实现配置灵活的智能仪器组合；完全可以与便携电脑结合，构成便携式检测维修工作站。
目前已经有计算机并口通信的数据采集器，但是的应用日趋广泛和深入，如果将功能融合在里面则可以实现更高的数据传输率、更方便的使用方式，更为优越的体现出虚拟仪器的性能。
二、硬件设计此虚拟示波器的数据采集器由以下功能模块组成前端信号变换模块、高速模数转换模块、高速数据缓冲模块、单片机控制模块、接口模块和电源模块。
前端信号变换、高速数据采集有成熟的方案并且可根据需要的指标，譬如采样率、量程控制、采样深度等进行设计，我们这里主要讨论接口部分的开发。
接口的开发以往都是一个令人头痛的问题，尽管很多设计者向往接口高速传输、自主供电、即插即用的优点，但较难逾越它的协议固件开发和驱动程序开发的障碍。
在这个方案里，笔者选用了一款不需要开发协议固件和驱动程序的总线接口芯片。
南京沁恒公司推出的371是一个总线的通用接口芯片，它利用硬件逻辑屏蔽了通讯中的所有协议，在计算机应用层与本地端控制器之间提供端对端的连接。
基于371,设计者不需要了解任何协议、固件程序以及驱动程序，可以轻松地将原来的并口、串口的产品升级到接口，以较低的风险和成本享用接口带来的。
自制低成本USB接口虚拟示波器
自制低成本USB接口虚拟示波器采用M IC RO Chip公司的USB单片机PICl8F255O 制作一个USB接口的虚拟示波器，PICl8F255O是一款采用纳瓦技术的28引脚高性能增强型闪存USB单片机，拥有32KB闪存，2I{BRAM，256字节EEPROM，3个外部中断，4个；芝时器模块(TimerO到Timer3)，2个捕捉/比较/PWM(CC P)模块，其USB接口兼容USBV2.0，支持低速(1.5Mbit/s)和全速(l2Mbit/s)数据传输，支持控制、中断、等时和批量数据传输模式，特别是内置有10路10位模数转换器，非常适合做简易虚拟示波器。
PlCl8F255O的数据手册可到下、载。
本示波器与常见的示波器比较，最大的特点是可以定量地结出信号的各种参量，比如最大、最小值和频率等，无需使用者再去数格子，然后还要计算。
当前市面上的USB接口虚拟示波器最便宜的也要1200元以上，而本示波的成本基本可以控制在100元左右，其中不包括示波器探棒，特别适合于学校教学实验以及无线电爱好者日常制作的需求，在学校教学中可以直联投影机，使全体学生都可以远距离看到信号波形的演示。
性能指标这里介绍的示波器采样频率比并口示波器略高，同样支持直流獭量，可以定量测量信号，主要技术指标如下：采样频率：323.53K Hz、lOOkHz、50kHz, 20kHz, 10kHz, 5kHz, 2kHz,lkHz 8挡可调，本机测量的信号频率应在70kHz以下。
最高输入电压分两挡：± 2.5V，±12.5V，如果接入10：1 示波器探棒，最大输入电压可达± l25V。
输入阻抗：1MΩ。
供电电压：无需外部供电，直接从PC机的USB 口取电。
触发范围：0%一 100%。
接口：USB接口。
下图所示分别为2.4576MHz晶振128分频后19.2kHz方波和50Hz市电显示情况：电路原理电原理图见下图，从图中可以看出电路的输入信号调理部分和信号转换部分与并口示波器相同，R1O、R11、Rl2、Rl3、Rl4、Cl9、C20和 C21构成输入交直流切换和衰减网络，提供交直流输入切换和1：1、1：5的输入信号切换功能；TLO74中的一个运放U1A和其周边元件构成一个跟随放大器，提供了输入保护和阻抗转换功能；TLO74中的另一个运放U1B构成一个正相放大器，提供-2.5V一+2.5V向0-2.5V的转换功能，同时依据实际操作的经验，取消了不实用的外触发部分，简化了电路。
基于USB总线的虚拟数字示波器的设计
基于USB总线的虚拟数字示波器的设计
1.硬件设计：首先需要设计一个硬件电路板，其中包括输入电路、采
样电路和数字信号处理电路等部分。
输入电路用于接收待测的模拟信号，
并将其转换为数字信号；采样电路用于对模拟信号进行采样，得到离散的
数字信号；数字信号处理电路用于对采样得到的数字信号进行处理和分析。
2.软件设计：通过USB接口与计算机建立连接，并通过USB总线传输
数据。
需要编写驱动程序，将接收到的信号数据传输到计算机上的虚拟示
波器软件中。
3.虚拟示波器软件设计：设计一个用户友好的图形界面，用于显示采
集的信号波形。
可以选择不同的触发方式、时间尺度和波形尺度，支持光
标测量、数据存储和导出等功能。
4.数据处理算法设计：根据采样得到的信号数据，进行数据处理和分析。
可以实现基本的波形显示和光标测量功能，并可能包括滤波、频谱分
析和波形解码等高级功能。
需要注意的是，虚拟数字示波器的设计需要考虑采样率、分辨率和带
宽等参数的选取，以及信号的阻抗匹配、传输延迟和抗干扰能力等方面的
工程设计。
此外，还需要对硬件电路进行性能测试和软件功能测试，以确
保系统的稳定性和可靠性。
基于EZ-USB的虚拟示波器设计
Ｉ ＣＰＬＤ
图 ｌ 系统 原理 框 图
（４）具有 内触发、外触发和程序触发 ３种触发模式 ； （５）模 拟 通道 带 宽 ４Ｏ ＭＨｚ。 以计 算 机 为 核 心 的硬 件 平 台 Ｆ｝１信 号 采 集 板 和 ＰＣ系统 ２部分组成 。其中，数据采集板由信号调理 模块 、Ａ／Ｄ转换模块 、数据缓 冲模块 、ＵＳＢ接 口模块 及 ＣＰＬＤ模块组成 。信号 调理模块 由滤波 电路及 程 控放 大 电路组 成 ，实 现 了对 模 拟 信 号 的智 能化 控 制 ，使输入信号满足采样 电路的电压幅度 ，降低影响 信号质量 的噪卢 干扰 。模拟信 号经调理 电路送 人 Ａ／Ｄ转换电路进 行模／数转 换 ，经 由 ＦＩＦＯ缓 存器 ＩＤＴ７２０２，被送 到 ＥＺ ＵＳＢ，然 后 数 据 被 送 人 上位 机 做进一步处理 。所有采样控制逻辑信号均 由 ＣＰＬＤ
ＡＤＡ０以及读写信号 ＷＲ的时序如图 ３所示。
ＡＤＣＬ
Ｌ
ＡＴ）Ａ Ｗ Ｒ
Ｚ
图 ３ 时序控 制信 号
信 号输入
图 ２ 信号 调理模 块结 构 图
图 ２中 的无 源 阻容 衰 减 网络 处 于 最 佳 补 偿 状 态，实现了 ６ ｄＢ信号衰减，将输入信号调整在程控 放大器的测量范围之 内，扩大 了信号 量程 。程控放 大电路 由 ＡＤ公 司高性 能放 大器 ＡＤ５２６实 现 ，该芯 片的高增益带 宽、低 噪声 等特点完 全满 足示 波器 ４０ ＭＨｚ模拟带宽 的频带要求。本设计采用 ２片级 联 形式 ，可获得 二进 制增益 １～２５６倍 。由于示 波器 测量信号的频率范围很 宽，所 以在 电路设计过程 中 要特别注意噪声去耦 、电源净化及地线的处理 ，放 大 器 的模拟 电 源 地 线 与 数 字 电源 地 线 间 采 用 ５Ｏ Ｈ 的铁氧 体磁环 电感 连 接 ，以防止 数 字 地 线 上 的噪 声 耦合 到模拟 电路 中去 。 １．２ Ａ／Ｄ转换 模块 及 ＦＩＦＯ 缓存 电路设 计
基于USB2.0的虚拟数字存储示波器硬件系统设计
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II
目 录
目 录
第一章 引言 ............................................................................................................ 1 1.1 虚拟仪器概述.............................................................................................. 1 1.2 虚拟仪器发展状况...................................................................................... 2 1.3 选题背景及选题意义.................................................................................. 3 1.4 课题目标及论文主要研究内容.................................................................. 3 第二章 虚拟数字存储示波器硬件系统总体方案 ................................................ 5 2.1 总体设计方案.............................................................................................. 5 2.2 系统结构...................................................................................................... 6 2.2.1 模拟通道 ........................................................................................... 6 2.2.2 数据采集 ........................................................................................... 7 2.2.3 数据处理及存储 ............................................................................... 7 2.2.4 通用串行总线 ................................................................................... 7 2.2.5 电源模块 ........................................................................................... 8 第三章 硬件系统设计 ............................................................................................ 9 3.1 模拟通道电路设计...................................................................................... 9 3.2 数据采集及处理系统设计........................................................................ 16 3.2.1 关键器件的选型 ............................................................................. 16 3.2.2 并行采集电路 ................................................................................. 20 3.2.3 高速采样时钟 .................................................................................. 25 3.2.4 数据并行存储 ................................................................................. 28 3.3 FPGA 及外围电路 ..................................................................................... 36 3.4 DSP 处理电路设计 .................................................................................... 38 3.4.1 存储器扩展电路 ............................................................................. 38 3.4.2 JTAG 接口电路 ............................................................................. 40 3.5 USB2.0 硬件设计....................................................................................... 41 3.5.1 USB 总线特性 ................................................................................. 41 3.5.2 USB 接口芯片 ................................................................................. 42 3.5.3 USB 接口电路的实现 ..................................................................... 44
基于USB的虚拟示波器设计
１引言
智能仪器（ Ⅵ） 是计算机 技术 向测量仪器移植的产物 ， 是含有微 计算机或微处理器 的测量仪器。 由于它拥有对数据的存储 、 运算 、 逻 辑判断及 自动化操作等功能 ， 因而被称之为智能仪器 。 自从“ 智能仪 器” 概念产生 以来 ， 智能仪器在测量过程 自动化 、 测量结果的数据 处 பைடு நூலகம் 及 一 机 多 用（ 多 功能 化 ） 等 方 面 已经取 得 了 巨大 的进 展 。 可 以说 ， 在
如下 ：
着技术 的发展 ， 越来越多的人把测量仪器设计的眼光投向虚拟仪器 的开发设计上 。 虚拟 仪器 以其软硬结合 ， 体积小 ， 携带方便 ， 价格 低 廉等 优 势 受 到 更 多 测量 从业 者 及 爱 好 者 的青 睐 ， 并 且 能够 利用 模 块 化硬 件结 合软 件来完成各种测试 、 测量和 自动化等应用。 灵活高效 的软件能创建完全 自定义的用户界面 ， 模块化的硬件 能方便地提供 全方位 的系统集成 ， 标准的软硬件平 台能满足对同步和定 时应用的 需求。
１． ｔ ￣ ｔ ． ， ｎ ｄ ｒ － 技 术
—
十 ｆ Ｉ ；
设计 开发
基于 Ｕ Ｓ Ｂ的虚拟示波器设计
宋 国 林 周 伟 薛 迪 杰
（ 郑 州 大学 西亚 斯 国际 学院 河 南郑 州 ４ ５ １ １ ５ ０ ）
摘要： 本文介绍 一款ｕ Ｓ １ ３ ￣ 的虚拟示波 器的设计 方案， 重点介 绍 了采 用 ＭＩ Ｃ Ｒ ＯＣ Ｈ Ｉ Ｐ 公 司单片ｇ ｔ ， Ｐ Ｉ Ｃ １ ８ Ｆ ２ ５ ５ ０ 制作的Ｕ Ｓ Ｂ 虚拟示波 器。 Ｐ Ｉ Ｃ １ ８ Ｆ ２ ５ ５ ０ 是 一款采 用纳 瓦技 术的２ ８ ； Ｊ ｌ 脚 高性能增 强型 闪存ＵＳ Ｂ 单 片机 ， 非常适合 做 简易虚拟 示波器 。 本 示波 器与其他 示波器 比较 ， 最大的特 点是可 以定量地给 出信号 的各种 参量， 比如 最大 、 最 小值 和频 率等 ， 特别适合 于 学校教 学 实验 以及 无线 电爱好 者 日常制作 的需 求。 在 学校教 学 中可以直连投 影机， 使全 体
基于USB2.0的虚拟仪器设计
虚拟仪器技术是近几年发展起来的新一代仪器技术 ， 实现的关键在于外界数据 的采集。运用高速数据 采集卡和虚拟仪器技术 ， 可实现在信号测量、 图像处理 、 音频视频信号处理等领域数据 的高速 、 高精度的测量
和处理。现在通用的基于 Ｐ Ｉ ＩＡ的数据采集卡存在很多缺点， Ｃ或 Ｓ 比如价格昂贵 ， 受计算机插槽数量 、 地址 、
外设和主机时 ， 采用菊花链的形式对端点加以扩展， 有效地避免 了 Ｐ ｃ机上插槽数量对扩 充外设 的限制 ， 减
少Ｐ Ｃ机 ＩＯ接 口的数量 。 ／
根据设备对系统资源需求 的不 同， Ｕ Ｂ规范中规定 了 ４种不 同的数据传输方式 ： 在 Ｓ 等时传输方式 （— Ｉ
ｓ ｈ ｎｕ） 中断传输方式 （ｎ ｒ ｐ）控制传输方式 （ ｏｔ １ 和批 （ ｕ ） ｏ ｒ ｏｓ 、 ｅｏ Ｉｔｒ ｔ 、 ｅｕ Ｃｎ ｏ） ｒ Ｂ ｌ 传输方式 ， ｋ 这些传输方式各有特
１２ 系统框 图 ．
高速数据采集具有系统数据吞吐率高的特点， 要求系统在短时问内能够传输并存储采集结果 。因此， 采 集数据的快速存储能力和容量是制约加快系统速度和容许采集时间的主要因素之一 。通常在数据采集系统
中增加存储器件充当缓存器来满足要求 ， 常用存储器有 ＦＦ 、 ＩＯ 双端 口 Ｒ Ｍ 以及静态 Ｒ Ｍ 等， Ａ Ａ 但容量小， 已
集设备 。 成功开发 了虚拟示波器、 频谱分析仪。借助计算机 的强大控制、 计算能力 ， 使测试系统可提 供 面 向用 户接 口、 向总线接 口和 面 向数据 处理 的虚 拟仪器 功 能。 面
关键词 ：Ｓ ２０； Ｕ Ｂ ． 虚拟 仪器 ； 固件 程序 ：ａＷｉｄｗ／ Ｖ Ｌｂ ｎｏ ｓＣ Ｉ 中圈分类 号 ：Ｔ ７２ Ｈ ０ 文献 标识 码 ： Ａ 文章编 号 ：０９— ５６ ２０ ）３— ０３— ４ １０ ３ １ （０ ６ ０ ０ ７ ０
基于USB接口的虚拟示波器的开发实现
基于USB接口的虚拟示波器的开发实现
黄学雨;刘赣华
【期刊名称】《江西理工大学学报》
【年(卷),期】2003(024)002
【摘要】为了解决虚拟示波器应用中的一些缺点,在虚拟示波器中采用了一种新的总线接口标准--USB接口.本文主要介绍了基于USB的虚拟示波器的独特优点;着重说明了系统整体设计、外插硬件设计、USB驱动软件设计和客户应用软件设计.【总页数】4页(P36-39)
【作者】黄学雨;刘赣华
【作者单位】南方冶金学院信息工程学院,江西,赣州,341000;南方冶金学院应用科学学院,江西,赣州,341000
【正文语种】中文
【中图分类】TP21
【相关文献】
1.基于嵌入式系统USB接口的虚拟示波器的开发与实现 [J], 梁孟芹;陈加林;薛雯;蔡燕
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3.基于USB接口的高性能虚拟示波器的开发实现 [J], 黄根岭;付涛;杨保海
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5.基于USB接口的虚拟示波器的设计 [J], 贾青平
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于USB接口的高性能虚拟示波器
基于USB接口的高性能虚拟示波器
邱宁
【期刊名称】《电子产品世界》
【年(卷),期】2002(000)024
【摘要】本文介绍了一种基于USB总线的高性能虚拟示波器的系统结构、软硬件工作原理及其主要特点.
【总页数】3页(P29-31)
【作者】邱宁
【作者单位】东南大学移动通信国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN92
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5.基于USB接口的虚拟示波器的设计 [J], 贾青平
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基于USB接口的高性能虚拟示波器的开发实现
基于USB接口的高性能虚拟示波器的开发实现
黄根岭;付涛;杨保海
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2006(29)20
【摘要】为实现虚拟示波器高速数据采集,同时方便采集卡的连接与扩展,在分析USB通讯原理的基础上,将数据采集、数据转换和USB通讯控制功能集成在一个模块中,通过高速USB口与高性能的计算机进行通讯.采用VB编写用户操作界面,实现实时显示、谐波分析和历史数据保存等各种功能.与常规示波器相比,不但简化了结构,提高了测试性能,而且实现了测试自动化.
【总页数】3页(P33-35)
【作者】黄根岭;付涛;杨保海
【作者单位】郑州铁路职业技术学院,河南,郑州,450052;郑州铁路职业技术学院,河南,郑州,450052;九江学院,江西,九江,332005
【正文语种】中文
【中图分类】TM93
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3.基于USB接口的高性能虚拟示波器 [J], 邱宁
4.基于USB接口的虚拟示波器的开发实现 [J], 黄学雨;刘赣华
5.基于NI采集卡的虚拟示波器的开发实现 [J], 刘继超;刘云
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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第20卷第11期 武汉科技学院学报Vol.20 No.11 2007年11月 JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND ENGINEERING Nov. 2007 基于USB的虚拟示波器的设计
马双宝
（武汉科技学院电子信息工程学院，湖北武汉430073）
摘要：本文在介绍虚拟仪器的基础上提出了一种基于USB的高速虚拟数字式存储示波器的设计思路，
并着重对虚拟示波器的软件设计流程图以及部分程序源代码进行了分析与设计，最后总结了虚拟示波
器的性能指标。
该虚拟示波器具有功能强大，操作简单、高速数据采集等优点。
关键词：USB；虚拟示波器；LabView 8.2；高速
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009－5160(2007)－0033－03
常规仪器是由各种功能硬件组合而成，仪器的功能由厂家定义，越来越难满足现代测试技术的需要[1]。
虚拟仪器提出“软件即仪器”的新理念，一块数据采集卡加上相应的软件即可实现仪器的功能，仪器的功能由软件来定义。
虚拟仪器实质是将传统仪器硬件与最新计算机软件技术结合起来，以实现并扩展传统仪器的功能，它在智能化程度、处理能力、性价比等方面均比传统仪器具有优势。
示波器的使用越来越广泛,有必要设计高速的性价比高的示波器,本文设计一款基于USB的高速数字式虚拟存储示波器，USB串行通信接口使其具有高速的数据传输速率、热插拔等优点。
1 虚拟示波器整体设计
图1 虚拟示波器的整体设计框图
图1是虚拟示波器的整体设计框图，虚拟示波器整体分为硬件和软件两大部分。
硬件部分包括信号输入单元、信号调理和保护电路、12位模数转换器AD7892、USB控制芯片CY7C68013以及电源部分，其实质是一块USB数据采集卡；软件部分包括驱动程序和实现虚拟示波器功能的用户软件。
硬件和软件相互结合，构成一个整体。
系统工作过程：虚拟示波器有2个输入通道，输入的信号根据需要进行信号调理，对输入的信号进行放大或者衰减，倍数为0.1倍，1倍，10倍，100倍之间进行选择，同时在调理电路中还带有保护电路；调理电路的输出信号通过12位的模数转换器AD7892进行采样，USB控制器 CY7C68013通过可编程IO口（GPIF）将模数转换的结果送到内部的端口2中，在控制器的固件程序中以批量传输模式将采集结果经过USB串行总线送至PC机的内存中；在PC机中驱动程序为虚拟示波器用户软件对数据采集卡的操作提供了一个句柄，同时提供了数据采集卡的读、写、控制等操作的驱动函数；在虚拟示波器用户软件中通过调用相应的驱动函数来对数据采集卡进行操作，采集数据，在用户软件中对数据进行分析、处理、显示等操作，实现示波器的所有功能。
收稿日期：2007-09-18
作者简介：马双宝（1979-），男，助教，研究方向：智能仪器.
武汉科技学院学报 2007年
342 虚拟示波器软件设计
虚拟示波器的硬件部分实现信号的采集传输，软件部分实现示波器的所有功能，体现了虚拟示波器的“软件即仪器”的理念。
系统中的虚拟示波器软件采用LabView8.2集成开发环境作为平台，LabView8.2是一种图形化的语言和开发环境 ，它被公认为是标准的数据采集控制软件，包括三个部分：程序前面板、框图程序以及图标/连接端口，是专门用来设计虚拟仪器的集成开发环境[2]。
2.1虚拟示波器的软件设计思想
虚拟示波器的所有功能都由软件来定义，因此具有很大灵活性，图2为虚拟示波器软件设计的流程图。
驱动程序将硬件部分采集的数据暂存在内存中，在虚拟示波器软件中对数据再次进行高分辨率的采集，同时进行数据插补以提高虚拟采样频率，所谓数据插补是在原来采样点之间进行增加数据采集的点数，从而提高信号的采样频率，提高信号的分辨率。
该采样频率为信号的虚拟采样频率，可以在前面板中进行设置。
在连续对信号进行采样后，虚拟示波器对信号进行测量，信号测量部分包括波形的动态显示、信号的触发控制、信号滤波、信号的电压、频率等各种参数的测量、信号的相位分析、信号的频谱分析以及信号的功率谱分析，同时示波器还带有一个信号可选择，频率、幅值可调的信号发生器。
采样的数据可以存放在文件中，当连续信号采集停止后可对文件中的波形数据进行回放，即实现示波器的存储功能。
图2 虚拟示波器的软件流程图
图3 虚拟示波器的前面板
2.2虚拟示波器的前面板
虚拟示波器的前面板如图3，图中为示波器的功能，正在对一个通道的信号进行实时采集，显示的是一个幅值为1V 、频率为100Hz 的正弦波形图。
图中的设置为零电平触发，通过调节水平档位、垂直档位可以改变波形的扫描时间和电压范围，水平档位调节时间，垂直档位调节信号的幅值，垂直位移调节信号在垂直轴上的位移。
信号测量模块有电压量测量、相位测量以及功率测量三个子界面，分别对信号进行分析和处理。
电压测量部分包括最大值、最小值、峰-峰值、过冲、占空比等电压参数的测量；相位测量部分包括FFT 变换、频谱分析、相位分析等。
“读盘”和“写盘”实现波形的回放和存储功能。
2.3 虚拟示波器的部分源代码分析
触发控制是示波器中一个比较设计模块，也是一个比较难理解的模块[3]。
示波器要保证扫描信号与被测信号同步，就必须进行触发控制，根据设置的触发条件，在被测信号寻找满足触发条件的时刻，只有当被测信号
第11期 马双宝：基于USB 的虚拟示波器的设计
35满足这些条件时才启动扫描，这样扫面信号与被测信
号才能同步。
在程序设计中将被测信号不断地与这些
条件相比较，一旦有满足条件的时刻即开始扫描信
号，波形开始显示。
该虚拟示波器中的触发控制模块程序代码如图
4，WAVE IN 是波形数据的输入，经过一个IF 语句
判断是否触发，为真时进行触发，同时设置触发通
道，在前面板中进行选择，触发条件通过电平和极
性来设置，将信号通过slope 子模块不断与触发电
压进行比较，一旦满足触发条件，即将采集的信号
进行输出，WAVE1 out 输出触发后的信号。
3 小结
基于USB 的虚拟数字式存储示波器功能强大，能够实现传统示波器的所有功能，表1为该虚拟示波器的性能指标。
表1虚拟示波器的性能指标
数据采集
硬件采集分辨率为16bit ，虚拟采样频率高达1GHz 。
采样通道
左通道，右通道，左通道＆右通道。
电压参数测量
交流有效值，直流分量，峰－峰值，最大值，最小值等。
时间／频率参数测量
频率，周期，正宽度，负宽度，上升时间，下降时间，占空比等。
信号分析
频谱分析，相位分析，功率谱分析，滤波分析等。
波形存储
以文件的形式存储，回放完整的波形。
波形触发控制
控制和改变信号是否触发，触发电平的大小和极性。
时基幅值控制
控制和改变信号的水平和垂直档位。
信号发生器
类型、频率、幅值可调的信号。
虚拟示波器还具有用户界面操作简单，性价比高，功能升级周期短、参数测量精度高等优点。
在实际的学习和科研中能够替代传统的示波器，具有很广泛的应用前景。
参考文献：
[1] 杨乐平．虚拟仪器技术概论[M]．北京：电子工业出版社，2003．
[2] 梁海泉．基于虚拟仪器平台的多通道示波器设计[J] ．自动化仪表，2007，（2）．
[3] 邓炎，王磊．LabVIEW7.1测试技术与仪器应用[M]．北京：机械工业出版社，2004．
图4 触发控制程序。