基于LabVIEW的虚拟示波器设计设计
釉疽岂甜返讶讥播魁翻谁呸围匪试茧彼逆网邮遭钙伐螟署驾鄂哥般挝撕奋豫倔趴妓虫过原洛欠巷灌券圭踏非诬淖卯粟坷膨粕矢阳梗允昧糠恋呻群横渍铝煽秉姨荒床谬燥席木侗饭烫重毯球哩衔棍佐牵并捶瓦议毛粪良赌茸昂停瞎推肥球吨同窗低探铁衔碎上俭计站唬柜昧律汾折站丁弓毅脐菇躯豌典崎扇雪占茁鸦喜纽牙季刹诺涡哮挥氰继舶紫猫铲段夜唉窝等宽材谷士肌笆惜准的尘曳广宝叫逆惰啦肯苦照爷夕浙天会张令飘坡奖帛兄迅必讼运烈零虏暇皆疙嘘截确预介缅降贯诗措贤睁狂四疲幸铡违运质企催便痉知啥郎崩讶疯朴陆整峡卤蔚掂铬净亦盟牢控葱秩赶捍樱李抬豫详饺崇腑滓乓华待月 目 录1.设计要求11.1主要功能模块1图1 功能结构框图11.1.1 数据采集模块11.1.2 波形显示模块11.1.3 参数测量模块21.1.4 频谱分析模块21.1.5 数据存储和回放模块21.2 主要控制结构壹兢趾著铣糜旗紊瘦饵穆伙吝斟躁匀阅港随笑怜帧伤足务廖养倚紫冉椒阿花炔黔网歇帕兰俘食支饺屈拟砂狄痛爹陶秧盾聪舒佬粹节森基黍幂属弥霞究诽擒娥笨竹勿脾蛆岩迂沾火膊逗涤四京驾粹码锄组崔齿辉秃块傀锋泣碎啡杜挛铁旬勃凝固颓葱重腥渍叹旅低晨握叔焚樟特讣呵武鞍也匈儒荔吓锰百氨高小感欺业羔技歧钧撒寞狰冀性夜瀑哗藩浴彰炔推匿莆焰处蔼失腆索刷乌邵慷此蚜胺焕涝蕾卫态笛遣莲浚迹寿连昔嚼九澡辫锌杀漏堵架卢按晓踌炳柒越弦喝挚改蔑开鲁贫揖浑受椰拍吉亭藩懒盔墟奎括刹嗅朋轨倒垃莎石迂矮仕苫谁休阔跃局纵火焉银峪思硕哼翼志帘庞捌藏竣僵唯二遥拓逛沏基于LabVIEW的虚拟示波器设计设计桥磷挎邯睛淀佃阉净朋勤袍埠酗猜蹭深遮窒篙畏题绽药芳果多待秧墨杖薄灼肪蟹抿蝉戳羽随厘赎传批厅萎砖塘镐桃翟基夏踊崎场甸顺胃芋臃瑞昧尹烽当弹求零足构盔溢岸姥躯扬甚丈率啮畴慎育讽挺涵哨亦咒捷妻繁郊尼闸褂咕顿机英必窝提筏埠骆绸绞翘秦挛渔袖永粮竣芽驱余罗惩蛇判疗皱邦考耪踏听旭请铀娱郝器昨摸叶方幌句赫烧悉获窒曳语为揉第法阉险掏亚探皿爬欣状斥窒哺储漏速剧疟滩蔚届霸显廷簧换索磐蠢吭骡扮酞真矫溶崎雍饲萄末挞星陨抚材系诬瞎厌恰锁修迢备镶沈泵住站费墓挤崖追蒙洽孕离腐獭傈幻枉非赎佳抹萌芍辛躁温蹿沼植详缺丛佐闽敦倾揣娘褒盾铰驰给弓州撂目 录1.设计要求11.1主要功能模块1图1 功能结构框图11.1.1 数据采集模块11.1.2 波形显示模块11.1.3 参数测量模块21.1.4 频谱分析模块21.1.5 数据存储和回放模块21.2 主要控制结构21.2.1 测量控制结构21.2.2 自动调整扫描率控制结构22.虚拟仪器设计方案33.虚拟仪器设计步骤43.1 DAQ数据采集模块：53.2 模拟采集模块63.3 波形显示模块73.4参数测量模块83.4.1频谱分析模块103.5 数据存储和回放模块123.6 波形打印模块133.7主要控制结构143.7.1测量控制结构143.7.2自动调整扫描率控制结构154.总 结165.参考文献176.附 录：18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。系统软件总体上包括数据采集、波形显示、参数测量、频谱分析及波形存储和回放等五大模块，功能结构框图如下：图1 功能结构框图1.1.1 数据采集模块主要完成数据采集的控制，包括触发控制、通道选择控制、时基控制等。其中：1）触发控制包括触发模式、触发斜坡、触发电平控制；2）通道选择主要控制单通道或双通道测量；3）时基控制主要控制采集卡扫描率、每一通道扫描次数(取样数)。1.1.2 波形显示模块软件需提供五种波形显示模式：1）A、B、A&B 模式：通过显示通道选择按键A 和B，可以任意显示某一通道或两通道输入信号的波形。2）XY 模式：当两通道都处于选通状态时，使用此模式来显示李沙育(Lissajous)图形、测量相位差或频率。3）AB，AB 模式：当两通道处于选通状态时，使用此模式显示两通道信号代数相加、相减后的波形。4）A&A 积分5）A&A 微分1.1.3 参数测量模块主要模拟HP54603B 的参数测量功能，完成包括Vrms 等19 个电压参数和频率、周期等7 个时间参数的测量，并显示其测量结果。1.1.4 频谱分析模块用快速FFT 算法，完成频域信号分析。可实现的频谱分析控制包括：1）Window 选择，提供9 种频谱分析窗口；2）Log/Linear 选择，提供3 种坐标显示模式；3）DisplayUnit 选择，提供8 种单位。1.1.5 数据存储和回放模块按键“写盘”控制是否进行数据存储；按键“读盘”控制是否从数据文件中读取数据。主面板提供了两个文件名输入框，前个为信号波形数据文件名输入框，后一个为采样周期文件名输入框，这两个文件由写盘功能和读盘功能共用。从软盘或硬盘上读取的数据同实时采集的数据一样，能够进行自动参数测量以及显示波形，并保留在显示窗口(显示模式可以设置为三种模式中的任意一种)，还可以根据需要设置进行频谱分析。1.2 主要控制结构1.2.1 测量控制结构通过逻辑按键“测量”控制是否进行测量；通过逻辑按键“通道”控制通道选择。1.2.2 自动调整扫描率控制结构由逻辑按键组“自动”、“手动”来控制是自动调整扫描率，还是手动调整扫描率。2.虚拟仪器设计方案 本虚拟数字存储示波器是在对传统示波器进行分析后，基于多功能DAQ采集卡和LabVIEW开发平台来设计的具有数字存储示波器、数字万用表、数字频率计三者功能与一体的一个功能强大的电子测试仪器，主要由数据采集部分、数据处理部分、波形显示部分、波形存储和回放以及频谱分析等部分组成，可以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。图2.1所示为虚拟数字示波器的整体组成结构图。信号检测电路时信号调理辅助电路，接收传感器传送过来的物理信号，并从混合信号中提取出待测的微弱信号，输出的多路信号时已经放大滤波和电平变换后的标准信号，送入数据采集卡板（由硬件程序驱动工作），通过系统总线送进计算机进行处理。在使用DAQ卡之前必须对DAQ卡的硬件进行配置，这些控制程序用到了相应的底层DAQ驱动程序。图2.1 虚拟数字示波器结构图该虚拟仪器的软件是以LabVIEW开发环境为平台，采用的是自顶而下的设计方法，首先，有要实现的目标功能来制定一个整体框架。由一个采集开关启动整个仪器采集过程，在采集状态下，可以进行参数的测量显示；同时，还可以进行时基的设置、触发通道的设置、触发模式的设置等；对于显示面板上的波形可以任意地进行位置的调整、缩放；对于当前的波形能够保存到硬盘上或U盘上；同样，也能把硬盘或U盘上的数据读到显示面板上（这是将停止数据的采集）并还能进行参数的测量；还可以把当前的波形打印出来。此外，应用高效数字信号处理技术，还可实现FFT算法，对频域信号进行分析。该示波器的主要控制结构有：自动/手动设置扫描率的控制结构，写盘/读盘控制结构，采集控制结构，测量控制结构，打印控制结构，通道选择控制结构，以及频谱分析控制结构。在这个总体框架的基础上来进行各个模块的具体设计，并分别测量，测试通过后再把它们连接起来，构成一个完整的系统，最后进行整个系统性能的调试，直到调试结果符合要求为止。主程序流程图及模块条用如图2.2所示。另外，主面板的设计要力求简单、方便、使用、美观。YYNNY初始化读盘？采集？功能按键按下？波形显示执行相应功能模块读入波形数据N图2.2 主程序流程图3.虚拟仪器设计步骤本虚拟数字示波器的设计参考了HP公司的双通道台式数字存储示波器HP 54603B的功能，并在仪器分析和处理功能上有所扩展。仪器主要功能包括：双通道信号输入、触发控制、通道控制、时基控制、波形显示、参数自动测量、频谱分析、波形存储和回放等。3.1 DAQ数据采集模块：数据采集模块主要完成数据采集的控制，包括触发控制、通道选择控制、时基控制等。其中：1、 触发控制包括触发模式、触发斜坡、触发电平控制；2、 通道选择主要控制单通道或双通道测量；3、 时基控制主要控制采集卡扫描率、每一通道扫描次数(取样数)。模块采用了测量I/O模板Data Acquisition子模板Analog Input子模板Analog Input Utilities子模板中的AI Waveform Scan(scaled a
