基于LabVIEW环境下虚拟设计

本科毕业论文（设计）基于LabVIEW环境下虚拟示波器的设计系（部）信息工程系专业测控技术与仪器学号学生姓名指导教师提交日期摘要LabVIEW是一种业界领先的工业标准图形化编程工具，主要用于开发测试、测量与控制系统。

它是专门为工程师和科学家而设计的直观图形化编程语言。

它将软件和各种不同的测量仪器硬件及计算机集成在一起，建立虚拟仪器系统，以形成用户自定义的解决方案。

经过20余年的演变和改进，在基于PC的测量自动化领域，LabVIEW确立了其主导地位，并成为业界的事实标准，同时也给传统的教学研究带来了巨大的变化。

利用NI的虚拟仪器技术，让以往复杂的数据采集工作变得异常简单。

在国外，虚拟仪器技术已经是很多大学院校独立开设的一门课程，相信在未来几年内虚拟仪器技术也必将流行于全国各大学校园理工科院系。

本文运用虚拟仪器及信号处理的相关研究方法，提出了较为理想的虚拟示波器设计方案。

认为在LabVIEW环境下设计的示波器更为方便适用，构建了虚拟示波器的双通道信号输入、触发控制、通道控制、时基控制、波形显示、参数自测量等功能。

其中波形显示模式包括：通道A或B 、A+B及A－B等，测试结果表明基于LabVIEW软件设计的示波器更为美观便捷。

关键字：LabVIEW 虚拟仪器，示波器The design of virtual oscilloscope based on LabVIEWenvironmentAbstractLabVIEW is a kind of industry leading industry standard graphical programming tools,mainly used for development testing, measurement and control system.It is specially designed for engineers and scientists and intuitive graphical programming language.It puts software and a variety of measuring instruments and computer hardware integrated, creating a virtual instrument system, to form a user-defined solutions.After more than 20 years of evolution and improvement, in the field of pc-based measurement automation, LabVIEW has established its leading position, and become the DE facto standard in the industry, but also to the traditional teaching research are of great ing virtual instrument technology of NI, let the past complex data acquisition work extremely simple.Abroad, virtual instrument technology has been a lot of colleges and universities opened a course independently, believe that the virtual instrument technology in the next few years will also popular in the university campus in science and engineering departments.This article applies the related research of virtual instrument and the signal processing method, puts forward the ideal design plan.Believe in design of oscilloscope is more convenient for the LabVIEW environment, Construction of the two-channel signal input virtual oscilloscope, trigger control, access control, time base control, waveform display, measuring parameters from other functions.Which waveform display modes include: Channel A or B, A + B and A－B, etc. Test results show that the oscilloscope based on LabVIEW software design more beautiful and convenient.Keywords：LabVIEW Virtual instrument The oscilloscope目录1 虚拟仪器概述 (3)1.1虚拟仪器的概念 (3)1.1.1 虚拟仪器的硬件系统 (4)1.1.2虚拟仪器的软件系统 (4)1.2虚拟仪器的特点 (4)1.3 虚拟仪器现状及发展趋势 (5)1.4 虚拟仪器设计方法 (6)2 LabVIEW简介 (7)2.1 LabVIEW的概念 (8)2.2 LabVIEW的特点 (8)2.3 LabVIEW的作用 (9)2.4 LabVIEW编程环境 (9)2.4.1 前面板（Front Panel）和程序框图（Block Diagram） (9)2.4.2 菜单栏和工具栏 (10)2.4.3 工具选板 (12)3 虚拟示波器的设计 (12)3.1 主程序框图 (13)3.2 前面板的设计 (14)3.2.1 控件风格 (14)3.2.2 输入控件和显示控件 (14)3.2.3 前面板控件的着色与排版 (16)3.3 系统总体前面板 (18)3.3 程序框图的设计 (18)3.3.1 数据采集模块 (18)3.3.2 自动扫描控制模块 (22)3.3.3 波形显示模块 (23)3.3.4 参数测量模块 (24)3.3.5 波形打印模块 (25)3.3.6 手动/自动切换模块 (26)3.4 子VI的建立 (27)3.4.1 创建子VI (27)3.5 总程序框图 ....................................................................... 错误！未定义书签。

4 调试与运行 (31)4.1 调试VI (31)4.2 运行VI (32)4.3 运行结果与分析 (33)4.3.1 波形显示 (33)4.3.2 参数测量 (35)4.3.3 打印波形 (36)4.3.4 程序流程图 (36)结论 (38)致谢 (40)参考文献 (41)引言现代仪器仪表技术是计算机技术和多种基础学科紧密结合的产物.随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的飞速发展,新的测试理论、测试方法、测试领域以及新的仪器结构不断出现,在许多方面已经冲破了传统仪器的概念,电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化.在此背景下,1986年美国国家仪器公司(NationalInstruments,NI)提出了虚拟仪器(VirtualInstrument,VI)的概念.虚拟仪器没有常规仪器的控制面板，而是利用计算机强大的图形环境，采用可视化的图形编程语言和平台，以在计算机屏幕上建立图形化的软面板来替代常规的传统仪器面板。

软面板上具有与实际仪器相似的旋钮、开关、指示灯及其它控制部件。

在操作时，用户通过鼠标或键盘操作软面板，来检验仪器的通信和操作。

除此之外，与传统仪器编程工具Visual Basic，Visual C++相比，虚拟仪器具有强大的优越性。

LabVIEW则是主要应用于虚拟仪器开发的软件，是美国国家仪器公司（NI）推出的用图标代码来代替编程语言创建应用程序的开发工具。

它是基于G语言的图形开发环境，使用图形语言、图标和连线代替传统语言的文本形式编写程序，编程界面形象直观：它提供了各种图形控制元件，用于在计算机屏幕上创建虚拟仪器的软面板，代替传统仪器的硬面板：同时它内置的各种函数，几乎可以完成经典的测试信号处理的全部功能。

在LabVIEW这个高效的虚拟仪器开发平台上，只要根据自己的要求调出所用的图标，合理连线，就构成一台虚拟仪器。

它可以在最基本的硬件支持下，进行各种实际的工程测试。

目前国内虚拟示波器的品种很多，已有部分院校的实验室引入了虚拟仪器系统，上海复旦大学、上海交通大学、广州暨南大学、华中理工大学、四川联合大学等。

此外，国内已有几家企业在研制PC虚拟仪器，哈工大仪器王电子有限责任公司就是其中之一，它的产品已达到一定的批量。

其中主要产品有数字存储示波器系列、任意波形发生器及频率计系列、多通道大容量波形——记录仪系列。

在国外，美国NI公司开发的LABVIEW 的软件平台上设计的虚拟示波器较为先进。

与以往的虚拟示波器不同之处在于，所设计的仪器不仅具有实时采集、波形显示、测量参数等功能，并且增加了存储、打印的功能，示波器的采样频率也在很大程度上进行改进，使其更加接近真实的示波器显示的波形。

本文所设计的虚拟示波器即是虚拟仪器的一种，它不仅可以实现传统示波器的功能，并且具有存储、再现、分析、处理波形等特点，而且体积小，耗电少。

虚拟示波器使用功能强大的微型计算机来完成信号的处理和波形的显示，利用软件技术在屏幕上设计出方便、逼真的仪器面板，进行信号的处理、加工和分析，用图形和数据的方式表示测量结果，完成各种参数的测量任务。

在LabVIEW应用开发环境中开发虚拟示波器软件，完成通道选择、位置调整、触发控制、时基控制、扫描控制、波形显示、参数测量等模块，最终实现示波器的调节、分析、处理、打印波形等功能。

实验结果表明，该示波器具有较高的稳定性和准确性，具有友好的人机界面，使用起来美观便捷。

1 虚拟仪器概述随着电子技术、计算机技术和数字信号处理技术的发展，以及它们在测量领域中的广泛应用，新的测试理论、测试方法以及仪器不断出现。

测量仪器发展至今，大体经历了四代发展历程，即模拟仪器、分立式元件仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。