LabVIEW虚拟信号发生器和虚拟示波器

------虚拟信号发生器与虚拟示波器

摘要

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。本次设计中，介绍了函数发生器和示波器的原理以及作用，着重介绍了基于LabVIEW8.6的虚拟函数发生器和虚拟示波器的设计与实现过程。虚拟函数发生器能够实现基本的功能，能够产生基本的信号波形，如正弦波、方波、锯齿波等。虚拟示波器能够实现双通示波器的基本功能，如：能够对不同频率的输入信号进行清晰的输出波形显示（单通道输出波形显示或两通道输出波形同时显示）；能够选择触发器极性,并能设置触发电位；能进行水平和垂直分度的调节，并能够随时控制波形显示的停止与开启。本次设计，基本达到了设计的要求。

关键词： LabVIEW，函数发生器，双通示波器

目录

1 绪论 (3)

1.1 虚拟仪器简介 (3)

1.1.1虚拟仪器 (3)

1.1.2虚拟仪器的优点 (3)

1.2LabVIEW简介 (4)

2函数发生器 (5)

2.1函数发生器的简介 (5)

2.2函数发生器的原理和功能 (5)

3虚拟函数发生器的设计 (7)

3.1设计目的 (7)

3.2设计方案 (9)

3.2.1前面板的设计 (9)

3.2.2程序框图的设计 (9)

3.3虚拟函数发生器的运行结果及小结 (12)

3.3.1运行结果 (12)

3.3.2小结 (14)

4示波器 (15)

4.1数字示波器的简介 (15)

4.2示波器的工作原理及作用 (15)

5虚拟双通示波器的设计 (16)

5.1设计目的 (16)

5.2设计方案 (17)

5.2.1触发器功能块 (17)

5.2.2通道选择功能块 (17)

5.2.3水平分度调节 (17)

5.2.4幅值分度调节 (18)

5.2.5主体控制 (18)

5.2.6波形显示窗口 (18)

5.3双通道示波器VI控件的设计过程 (18)

5.3.1前面板的创建和设计 (18)

5.3.2程序框图的设计 (19)

5.4虚拟双通示波器的运行结果和小结 (29)

5.4.1虚拟双通示波器的运行结果如图所示 (29)

5.4.2 小结 (30)

6总结 (31)

参考文献 (32)

1 绪论

1.1 虚拟仪器简介

1.1.1虚拟仪器

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。

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、数字存储等。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）的测试能力和控制能力结合起来。虚拟一起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的数据的分析、处理、表达、传递、存储等方面的限制，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。

1.1.2虚拟仪器的优点

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。与传统仪器相比虚拟仪器主要有以下几个优点：

（1）融合了计算机强大的硬件资源，突破了传统仪器在数据处理、显示、存储等方面的限制，大大增强了传统仪器的功能。而且高性能处理器、高分辨率显示器、大容量硬盘等已成为虚拟仪器的标准配置。

（2）利用计算机丰富的软件资源，一方面，实现了部分仪器硬件的软件话，节省了物质资源，增加了系统的灵活性；一方面，通过软件技术和相应的数值算法、实时、直接的对测量数据进行各种分析和处理；另一方面，通过图形用户界面术，真正做到界面友好，人机交互。

（3）基于计算机总线和模块化仪器总线，使仪器的硬件实现了模块化、系列化，大大缩小了系统的尺寸，可方便的构建模块化仪器。

（4）基于计算机网络技术和接口技术，使VI系统具有方便、灵活的互联能力，广泛支持诸如CAN，Field Bus，PROFIBUS等各种工业总线标准。因此，利用VI 技术可方便的构建自动测试系统，实现测量、控制过程的网络化。

（5）基于计算机的开放式标准体系结构。虚拟仪器的硬、软件都具有开放性、模块化、可重复使用及互换性等特点。因此，用户可以根据自己的需要选择不同厂家的产品，使仪器系统的开发更为灵活、效率更高，缩短了系统组建和维修的时间。

1.2 LabVIEW简介

LabVIEW是一种图形化的编程语言和开发环境。自NI公司于1986年正式推出LabVIEW1.0以来，经过200多年的不断改进和完善，现在已经发展的非常快了。

目前LabVIEW在测控领域的影响越来越大，逐步奠定老人NI在虚拟仪器方面的领导地位。目前，该软件已经广泛应用于航天、航空、通信、电力、汽车、电子半导体、生物医学等众多领域。

LabVIEW吧复杂、繁琐、费时的语言编程简化成“用图标提示的方法选择功能块、用线条将各种功能块连接起来”的编程方式。利用LabVIEW编程就好像在绘制流程图。正是因为LabVIEW面向的是广大普通工程师而非编程专家，因而其已经成为目前应用最快、发展最快、功能最强、最流行的虚拟开发平台。

概括起来，LabVIEW编程语言具有以下特点：

（1）实现了仪器控制与数据采集的完全图形化编程，设计者无需编写任何文