基于LABView的虚拟示波器设计

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 on

LabVIEW

Abstract

Virtual 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 software is an instrument”.

Keywords LabVIEW, virtual instrument

目录

第1章绪论 (5)

1.1 虚拟仪器的概述 (5)

1.1.1什么是虚拟仪器 (5)

1.1.2 虚拟仪器的构成 (6)

1.1.3 虚拟仪器的优点 (7)

1.1.4 虚拟仪器的发展现状 (8)

1.1.5 虚拟仪器的发展趋势 (8)

1.2 图形化编程语言LabVIEW (9)

1.2.1 什么是LabVIEW (9)

1.2.2 LabVIEW的主要特点 (9)

1.2.3 LabVIEW调试与运行 (10)

第2章示波器的原理 (11)

2.1 模拟示波器 (11)

2.1.1 示波器的基本结构 (11)

2.1.2 示波器的扫描原理 (13)

2.2 数字示波器 (14)

2.2.1 数字示波器的基本原理 (14)

2.2.2 数字示波器的特点 (15)

2.3 虚拟示波器 (16)

第3章系统的硬件设计 (18)

3.1 声卡 (18)

3.1.1 声卡的工作原理 (18)

3.1.2 声卡的基本结构 (18)

3.2 硬件设置 (20)

3.2.1 实验中声卡的参数设置 (20)

3.2.2 虚拟示波器中声卡的连接方式 (20)

3.3 前置运算电路 (20)

第4章系统的软件设计 (22)

4.1 虚拟示波器工作流程图 (22)

4.2 数据采集模块 (22)

4.3 频谱分析模块 (26)

4.4 数据测量和显示模块 (27)

第5章系统调试与程序显示 (29)

5.1 虚拟示波器性能 (29)

5.1.1 程序设计思路.................................................... 错误!未定义书签。

5.1.2 虚拟示波器操作界面 (29)

5.1.3 虚拟示波器总程序框图 (30)

5.2 虚拟示波器波形显示 (31)

结论 (33)

致谢 (34)

参考文献 (35)

附录 (36)

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。使用者用鼠标点击虚拟面板，就可操作这台计算机系统硬件平台，就如同使用一台专用测量仪器一样。虚拟仪器的“虚拟”二字主要包含以下两个方面的含义：

第一，虚拟仪器的面板是虚拟的。

虚拟仪器面板上的各种“控件”与传统仪器面板上的各种“器件”所完成的功能是相同的。如由各种开关、按键、显示器等实现仪器电源的：“通”、“断”；被测信号的“输入通道”、“放大倍数”等参数的设置；测量结果的“数值显示”、“波形显示”等。传统仪器面板上的器件都是“实物”，而且是由“手动”、“触摸”、来进行操作的，而虚拟仪器面板控件是外形与实物相象的“图标”，每个图标的“通”、“断”、“放大”等，对应着相应的软件程序。这些软件已经设计好，我们只需选用代表该种软件程序的图形“控件”即可。因此，设计虚拟仪器前面板,就是在前面板设计窗口中摆放所需的图标，然后对图标的属性进行设置。

第二,虚拟仪器测量功能是通过对图形化软件流程图的编程来实现的。

以PC计算机为核心组成的硬件平台支持下，通过软件编程来实现仪