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「基于LABVIEW的虚拟示波器设计—虚拟示波器」虚拟示波器是一种通过计算机软件来模拟传统示波器的工作原理和功能的设备。
它可以用于信号的检测和分析，具有方便、灵活、实时性强等优点。
本文将介绍基于LABVIEW的虚拟示波器设计。
LABVIEW是由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的一种基于图形化编程的开发环境。
它可以实现快速的数据采集和处理，适用于各种工程应用。
借助LABVIEW的强大功能，我们可以设计出一个功能完善的虚拟示波器。
首先，我们需要从外部设备中获取信号。
LABVIEW支持多种类型的数据采集设备，如数据采集卡、传感器等。
我们可以通过连接这些设备，将信号输入到LABVIEW中。
LABVIEW提供了丰富的数据采集和处理函数，能够方便地获取并处理输入信号。
接着，我们需要设计一个用户界面，用于显示信号和调节示波器的各个参数。
LABVIEW中提供了多种界面控件，如图表、调节器等。
我们可以根据需要，在用户界面中添加这些控件，并设置相应的属性。
通过LABVIEW的可视化编程方式，我们可以直观地完成用户界面的设计。
在信号显示方面，虚拟示波器需要能够实时地显示输入信号的波形。
LABVIEW提供了图表控件，可以用于显示波形图。
我们可以将获取到的信号数据传递给图表控件，然后设置相应的显示参数，如坐标轴范围、背景颜色等。
这样，用户就能够清晰地看到输入信号的变化。
除了实时显示信号波形外，虚拟示波器还应具备其他功能，如调节触发电平、选择触发方式等。
LABVIEW中提供了丰富的函数库，可以方便地实现这些功能。
我们可以通过在用户界面中添加调节器、开关等控件，并将其与相应的函数进行关联，从而实现示波器的各个参数的调节。
总之，基于LABVIEW的虚拟示波器设计具有很大的灵活性和可扩展性。
我们可以根据需求进行定制，实现更多功能，如频谱分析、数据存储等。
同时，LABVIEW提供了强大的数据处理和可视化功能，能够让我们更加方便地进行数据分析和结果展示。
基于声卡和LabVIEW 的虚拟数字示波器的设计曾明岗，赖万昌，毛伟，王广西（成都理工大学核技术与自动化工程学院，四川成都610059）摘要：文中论述了一种虚拟示波器的开发过程，采用Labview 独有的图形化G 语言进行编程，利用我们PC 机上配置的普通声卡代替专业的数据采集卡进行数据采集。
重点阐述对示波器的的数据采集、触发控制、时基以及幅值的控制、相位差的测量、频率和峰峰值的测量，波形的保存和回放等功能模块的设计。
关键词：labview ；声卡；示波器中图分类号：TM935文献标识码：A文章编号：1674－6236（2013）03-0121-02Design of virtual digtal oscilloscope based on LabVIEW and sound cardZENG Ming -gang ，LAI Wan -chang ，MAO Wei ，WANG Guang -xi（School of Nuclar Technology and Automation ，Chengdu University of Technology ，Chengdu 610059，China ）Abstract:This paper introduces a progcess of a virtual digital oscilloscope which is based on G language of LabVIEW and sound card instead of professional data acquisition card.This article focuses on the disome function modules of the oscilloscope ，such as data acquisition ，trigger control ，time base and amplitude control ，the measurement of the phase ，frequency and peak to peak ，measurement waveform save and playback function modules.Key words:LabVIEW ；sound card ；oscilloscope收稿日期：2012-09-26稿件编号：201209189作者简介：曾明岗（1987—），男，四川资阳人，硕士研究生。
基于声卡的虚拟示波器一．虚拟示波器的工作原理1.1声卡采集数据的特点商用数据采集卡具有较大的通用性，但其价格比较昂贵，在具体的应用场合，有些功能可能并不实用。
普通声卡，具有16位的量化精度、数据采集频率是44.1kHz，完全可以满足特定应用范围内数据采集的需要，个别性能指标还优于商用数据采集卡，而价格却为商用数据采集卡的十几分之一甚至几十分之一。
计算机中的声卡本身就是一个A/D，D/A的转化装置，并且造价低廉，对于设计者而言，在PC上完成虚拟示波器的任务，成本几乎为0；性能稳定，在设计中完全可以满足要求。
因此在本设计中，该虚拟示波器的数据采集装置主要基于声卡。
一般声卡有4-5个对外接口。
其中，输出接口有2个，分别是Ware Out和SPK Out。
Ware Out（或Line Out）给出的信号没有经过放大，需要外接功率放大器，例如可以接到有源音箱；SPK Out给出的信号是通过功率放大的信号，可以直接接到喇叭上。
这些接口可以用来作为双通道信号发生器的输出。
图1 声卡的硬件结构示意图输入接口Line In 和Mic In的区别在于，后者可以接入较弱的信号，幅值大约为0.02-0.2V，显然这个信号较易受干扰，因而常使用Line In，它可以接入幅值约为不超过1.5V的信号。
注意，这两个输入端口都有隔直电容，这意味着直流信号不能被声卡所接受。
多数声卡的输入也是双通道的，但接入插头线往往将这两个通道短接成一个通道。
另外这两个通道是共地的。
声卡的主要技术参数（1）采样的位数采样位数可以理解为声卡处理声音的解析度。
这个数值越大，解析度就越高，录制和回放的声音也就越真实。
声卡的位是指声卡在采集和播放声音文件时所使用的数字声音信号的二进制位数，它客观的反映了数字声音信号对输入声音信号描述的准确度。
例如，8位代表216=。
比较之下，一段相同的音乐信息，16位声卡能把它28=；16位的代表64000256分为64000个精度单位进行处理，而8位声卡只能处理256个精度单位，最终采样效果当然是无法相提并论的。
www�ele169�com | 5电子科技1 声卡的结构、原理及技术参数■1.1 声卡硬件结构声卡的硬件结构如图1所示。
声卡一般有Mic In 和Line In 两个信号输入，其中Line In 为双通道输入，Mic In 作为单通道输入。
Mic In 可以接入较弱信号，幅值大约为0.02~0.2V。
Line In 可接入幅值约不超过1.5V 的信号，故基于声卡的示波器能直接测量的信号也是小信号。
图1 声卡的硬件结构示意图■1.2 声卡的工作原理声卡将计算机获取的模拟音频信号转换为数字信号，然后经过DSP 音效芯片的对信号进行处理，将该数字信号再转换为模拟信号输出。
信号从Mic In 或者 Line In 输入，声卡将获取的音频信号经过A/D 转换器转换成数字信号，然后送到计算机进行相应的播放、录音等处理；输出时，计算机将数字化的声音信号以PCM 方式送到声卡的人D/A 转换器，变成模拟的音频信号，再通过功率放大器或Line Out送到音箱等设备转换为声波。
2 LabView 软件的介绍LabView 是一种程序开发环境，使用的是图形化编辑语言编写程序，产生的程序是框图的形式。
传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而 LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI 及函数的执行顺序。
LabVIEW 提供前面板和程序框图两个模块，前面板中有各种控件，包括按钮、开关、数据以及万用表等仪器，利用相关控件可以方便地创建用户界面。
在程序框图模块中，有结构、数组、布尔等各种函数计算和分析符号，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。
执行程序框图时前面板就直接出现相应的功能。
巧妙地实现了程序的开发和应用。
LabView 有如下特点：（1）充分利用了通用的硬件，各种功能的开发主要差异在于程序的编写；（2）利用计算机强大的数据处理能力创造出功能更强的仪器；（3）用户可以根据自己的需求做出各种仪器。
专业方向实践课程设计说明书专业：测控技术与仪器班级：测控103班学号：姓名：指导老师：杨2012年05月31日目录第一节：正文 -----------------------------------------2一、设计内容概述---------------------------21、设计的目的及意义 ----------------------22、本人所做工作 --------------------------23、系统主要功能 --------------------------2二、示波器介绍 -------------------------------21、示波器的原理 ---------------------------32、示波器发展及应用 -----------------------3三、声卡介绍 ----------------------------------51、声卡工作原理 ---------------------------52、声卡相关参数 ---------------------------5四、基于声卡的数字示波器的介绍 ----------------61、数字示波器功能 -------------------------62、数字示波器硬件连接 ---------------------7五、软件功能介绍 ------------------------------71、VI程序功能介绍 -------------------------72、VI程序模块说明 -------------------------8第二节课程设计总结 ---------------------------------13第三节参考文献 --------------------------------------15第四节附录 ----------------------------------------16第一节正文一、设计内容概述1、设计的目的及意义本专业方向实践课以基于LabVIEW的虚拟仪器设计为主。
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。
西安交通大学本科毕业设计论文题目：基于LABVIEW虚拟示波器的设计系别：电气与信息工程专业：测控技术与仪器1西安交通大学城市学院本科毕业设计（论文）I摘要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。
本文采用计算机声卡来代替工业用的数据采集卡。
所设计出的虚拟仪器成本低、通用性强，在对采样频率要求不高的情况下，可以用声卡取代数据采集卡进行采样充分利用了价格低廉的声卡进行数据采集。
文章阐述了虚拟仪器的背景、概念、发展、组成等，重点介绍了采用图形化编程软件LABVIEW设计虚拟示波器方法以及它的波形显示、频谱分析、参数显示等功能，最终实现开发一个能够对声音信号进行显示的虚拟示波器。
本文所设计的虚拟示波器经过测试可以对信号正确的采集和显示，达到了本次虚拟示波器的设计要求。
关键词：虚拟仪器，LABVIEW，示波器I西安交通大学城市学院本科毕业设计（论文）IIABSTRACTABSTRACTVirtual instrument technology is now the computer system and instrumentation system combining the product of today's computer-aided testing is an important technology area. It advances towards the traditional digital instrumentation, intelligent, modular, network-based direction.In this paper, computer sound card to replace the industrial data acquisition card. The design of the virtual instrument, low cost, versatility, less demanding in the case of sampling frequency can be used to replace the sound card data acquisition card to sample the full advantage of the cheap sound card for data acquisition. Paper describes the background of virtual instruments, concepts, development, composition, focusing on the use of LABVIEW graphical programming software design method and its virtual oscilloscope waveform display, virtual spectrum analysis, parameter display and other functions, ultimately able to develop a sound signal shows a virtual oscilloscope.Designed in this paper tested the virtual oscilloscope can capture and display the correct signal, reaching the second virtual oscilloscope design requirements.KEY WORDS:Virtual instruments, LABVIEW,OscilloscopeI西安交通大学城市学院本科毕业设计（论文）II目录目录1绪论 (1)1.1虚拟仪器背景 (1)1.1.1 虚拟仪器的产生 (1)1.1.2虚拟仪器的概念 (1)1.1.3虚拟仪器的构成 (2)1.1.4虚拟仪器的优点 (2)1.2虚拟仪器的现状 (3)1.2.1 国外虚拟仪器的研究现状 (3)1.2.2国内虚拟仪器的研究现状 (4)1.2.3虚拟仪器的发展方向 (4)1.3本文的研究内容 (5)2 虚拟示波器设计理论 (7)2.1虚拟示波器的基本原理 (7)2.2虚拟示波器的功能方框图 (7)2.3虚拟示波器的声卡采集原理 (7)2.3.1声卡的作用 (9)2.3.2声卡的硬件结构 (10)2.3.3声卡的主要技术参数 (10)2.3.4声卡用于数据采集时的设置 (11)2.4本章小结 (12)3 虚拟示波器软件设计 (15)3.1LABVIEW简介 (15)3.1.1 G语言简介 (15)3.1.2 LABVIEW 程序组成 (16)3.1.3 LABVIEW 中有关声卡函数介绍 (16)3.2程序的流程图 (18)3.3程序的结构框图 (19)3.4LABVIEW虚拟示波器的程序设计 (19)3.4.1 前面板的设计 (19)3.4.2 总程序的设计 (20)3.5数据采集和处理模块 (20)I西安交通大学城市学院本科毕业设计（论文）II3.5.1 声音输入设置 (22)3.5.2声音输入读取 (24)3.5.3 声音输入清除 (25)3.6测量模块 (26)3.7频谱分析模块 (28)3.8参数显示模块 (29)3.9本章小结 (29)4 程序的调试与测试 (31)4.1虚拟示波器的性能指标 (31)4.1.1 采样频率 (31)4.1.2 采样精度 (31)4.2程序的调试结果 (31)4.2.1 波形显示调试结果 (31)4.3小结 (33)5总结与展望 (35)5.1结论 (35)5.2展望 (35)致谢 (37)参考文献 (39)1绪论1绪论1.1 虚拟仪器背景1.1.1虚拟仪器的产生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。
基于Labview的虚拟示波器设计-图文数据采集卡接收的信号是范围很广的电压信号，如果太强，就需要衰减器把被测信号减弱后再输入给数据采集卡，这样一方面可以保证数据采集卡可以顺利采数，另一方面有利于系统的安全运行。
而对于微弱信号要进行放大，以提高分辨率和降低噪音，也使调理后信号的最大电压值和ADC最大输入值相等，这样可以提高精度。
在设定调理电路的放大或衰减倍数时，一般应满足这样一个条件:经调理后的信号其最大值应尽可能地达到数据采集卡可以接受的电压范围，最大限度地提高数据的准确度。
(2)隔离隔离是指使用变压器、光或电容祸合等方法阻碍被测系统和测试系统之间传递信号，避免发生直接连接，使用祸合主要有两个方面原因:一是从安全的角度把传感器信号同计算机隔离，因为被监测系统可能产生瞬时高压，另一个原因是隔离可以使从数据采集卡出来的数据不受地电位和输入模式的影响，减少误差。
(3)滤波滤波的目的是消除噪音信号，提高输入信号的信噪比。
噪音滤波器通常用于直流信号;交流信号通常需要抗失真的低通滤波器，因为这样的滤波器有一陡峭的截止频率，因而几乎能够完全消除高频干扰信号。
(4)激励由于电工测量试验中经常要要用到正弦波、方波等信号，且有时需要为一些传感器提供激励信号，故由虚拟信号发生器产生各种信号并由信号调理电路进行功率放大后输出。
(5)线性化很多传感器对被测量都有非线性响应，因而需要对输出信号进行线性化。
3数据采集硬件数据采集硬件与众多因素有关，要根据具体情况进行分析，下面是通用的特征:(1)采样频率采样频率高，就能在一定时间内获得更多的原始信息，见图4一1(a)所示。
为了再现原始信号，必须有足够高的采样频率。
显然，如果信号变化比采样板的数字化要快，或采样太慢，就会产生波形失真，见图4一1(b)。
根据采样定理，采样频率至少是输入最高频率的两倍，才可能不产生失真。
(2)采样方法要从多个通道得到数据，通常使用多路开关把每个信号端连接到A/D 转化器(ADC)。
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 onLabVIEWAbstractVirtual 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。
第24卷第3期计算机应用与软件Vol 124,No .32007年3月Computer App licati ons and Soft w are Mar .2007收稿日期:2004-10-25。
全国教育科学十五规划项目(ECB030477。
吕红英,助教,主研领域:虚拟仪器技术,远程实验技术。
LabV I E W 环境下基于声卡的虚拟示波器软件设计吕红英1,2吴先球2刘朝辉2陈俊芳21(华南农业大学理学院广东广州5106422(华南师范大学物理与电信工程学院广东广州510631摘要基于计算机声卡的虚拟仪器成本低、通用性强,在对采样频率要求不高的情况下,可以用声卡取代数据采集卡进行采样和输出。
利用虚拟仪器开发工具软件Lab V I E W 及其数字声音记录节点,研制出基于声卡的虚拟双踪数字存储示波器,其功能和界面都与真实示波器相同。
重点阐述了数据采集、触发控制、显示控制几个主模块的设计方法。
关键词虚拟仪器声卡Lab V I E W 虚拟示波器SO FT W ARE D ES I GN O F V I RTUAL O SC I LLO SCO PE BASEDO N SO UND CARD UND ER LabV I E WL üHongying 1,2W u Xianqiu 2L iu Zhaohui 2Chen Junfang21(College of Sciences,South China Agricultural U niversity,Guangzhou Guangdong 510642,China2(School of Physics and Teleco mm unication Engineering,South China N or m al U niversity,Guangzhou Guangdong 510631,ChinaAbstract The vitrual instru ment based on PC s ound card has the virtues of l ow cost and powerful generality,and the s ound card can take the p lace of the p lug 2in data 2acquisiti on board on l ow 2frequency conditi on .I n this article,the virtual double 2traced st orage oscill oscope based on s ound card,whose functi on and interface were designed according t o the actual oscill oscope,was devel oped using virtual instru ment s oft w are Lab V I E W and its digital s ound record nodes .The designs for severalmain modules such as data acquisiti on,triggering contr ol and dis p lay con 2tr ol were chiefly expounded .Keywords V irtual instru ment S ound card Lab V I E W V irtual oscill oscope1引言随着计算机技术和虚拟仪器技术的发展,虚拟仪器逐渐成为现代仪器的发展方向,其中大部分虚拟仪器都是基于各种数据采集卡,如N I 公司的Lab 2PC 21200数据采集卡[1],研华公司的PC L 21800型数据采集卡[2],I S A 型数据采集卡AC1820[3]。
在对采样频率要求不高的情况下,可以利用计算机的声卡进行数据的输入和输出[4,5]。
声卡是一个非常优秀的音频信号采集系统,其数字信号处理器包括模数变换器ADC (Anal ogue D igital Converter 和数模变换器DAC (D igital Anal ogue Converter ,ADC 用于采集音频信号,DAC 则用于重现这些数字声音。
声卡已成为多媒体计算机的一个标准配置,因此基于声卡的虚拟仪器具有成本低、兼容性好、通用性和灵活性强的优点,可以不受硬件限制,安装在多台计算机上。
本文利用Lab V I E W 6.1中的数字声音记录节点,编程实现了基于声卡的虚拟双踪数字存储示波器,采样速率为44.1KHz,线路输入端口最高电压限制为1V,对高于1V 的信号可衰减后输入,能适合很多场合的需要。
2LabV I E W 中的声音记录节点Lab V I E W (Laborat ory V irtual I nstru ment Engineering Work 2bench 是美国国家仪器公司的基于图形化编程G 语言的开发环境,具有各种各样、功能强大的函数库,包括数值采集、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等。
采用旋钮、开关、波形图等构造用户界面,人机交互界面友好。
Lab V I E W 函数库中Sound I nput 子模板(Functi ons Palette →Graphi cs&Sound →S ound →Sound I nput 提供了数字声音记录的节点[6],可以通过声卡采集外部模拟信号。
包括以下节点:SI Config 节点用于设置声卡的参数和数字声音格式,如缓存区大小、采样速率、采样通道数(单通道或双通道、样本位数(8bits 或16bits 。
本文虚拟示波器用双通道采集数据,缓存区大小为32768bytes,样本位数为16bits 。
SI Start 节点驱动声卡开始采集数据。
SI Read 节点从缓存区读取数据。
根据不同的数字声音格式,读取相应数据格式的数组。
SI St op 节点停止采集数据。
SI Clear 节点释放声卡占用的计算机资源。
利用这些数字声音记录节点,在Lab V I E W 6.1环境中编程,设计了具有仿真面板的虚拟双踪数字存储示波器,通过声卡采集外部数据,并用软件实现了触发控制、波形显示、波形调节、数据存储等功能。
62计算机应用与软件2007年3虚拟示波器用户界面和使用设置图1虚拟示波器用户界面虚拟示波器面板的设计参考了真实的示波器SS2020,用户界面与真实示波器的操作面板相似,如图1所示,其中显示的波形为虚拟示波器用于RLC 串联电路特性实验时,电路频率为2000Hz 时的波形。
虚拟示波器面板上各个旋钮、开关的功能与真实示波器相同,包括“TI M E /D I V ”时间/分度选择旋钮、“X -Y ”水平-垂直按钮、“X -P OS ”水平位置调节旋钮、“VAR ”扫描速度微调旋钮、“S OURCE ”触发选择开关、“S LOPE ”触发极性选择开关、“VOLT/D I V ”电压/分度衰减器、“Y -P OS ”位置调节旋钮、“VAR ”幅度微调旋钮、直流-接地-交流开关。
不同于真实示波器的部分有:1显示屏用于显示声卡采集的信号波形。
水平方向和垂直方向各有10个格,每个格又分5个小格。
用户可以通过单击鼠标右键,选择“V isible Ite m s ”选项,显示“Pl ot Legend ”和“Graph Palette ”,实现传统示波器无法实现的操作,如查看显示屏上未显示的部分、进行波形的多倍放大,以完成特定的测量。
2“LE VE L ”触发电平调节旋钮触发电平默认值为“0”。
当用户设置的触发电平大小超出触发电压信号的范围时,不再进行触发。
若进行设置后需调节回零值,可在旋钮上单击鼠标右键,选择“Reinitialize t o Default Value ”即可。
3“P AUSE ”暂停按钮按下此按钮,可暂停信号采集,方便用户仔细观察显示屏上的波形。
4“S AVE ”存盘按钮和存盘路径设置文本框用户可在文本框中指定保存文件的位置,点击“S AVE ”按钮,以文本文件的格式存储数据。
文本文件可导入EXCEL 、MAT LAB 等软件进行处理。
用户亦可用“Print Screen ”键直接剪取波形图。
5“VERT MODE ”显示模式选择开关只观测A 或B 通道信号时,选择器置于“A ”或“B ”。
设计程序时,线路输入插孔左声道采集的信号送入A 通道,右声道采集的信号送入B 通道。
“A&B ”用于同时显示两通道信号。
“A +B ”和“A -B ”用于显示两通道信号相加和相减后的波形。
6电压显示虚拟示波器附加了电压表的功能,显示屏下两个文本框分别用于显示A 、B 通道的电压幅值。
使用前,需要制作一根测试电缆用于输入信号。
方法是用一个立体声插头,接一段1~2m 长的双芯屏蔽线,分别对应立体声插头的地线、左声道、右声道,构成测试电缆,电缆的另一端接上三个鳄鱼夹。
为确保虚拟仪器正常工作,要正确设置声卡:送入虚拟示波器的信号若为线路输入信号,通过L I N E I N 插孔输入,在音量控制面板的录音属性中选择“线路输入”一项;若为麦克风信号,通过M I C 插孔输入,在录音属性中选择“麦克风”一项。
输入电压不能超过声卡的承受范围,以免损坏声卡,对于线路输入插孔,一般为-1V ~1V 。
若测量的信号超过此范围,需先将信号衰减。
虚拟示波器程序安装在不同计算机上时,对于信号频率的测量没有影响,由波形计算出的信号频率与真实值一致;对于信号幅度的测量,由于线路输入音量大小的不同,在使用前需要定标,以后的测量中,不必再调节线路输入音量大小。
4虚拟示波器软件设计4.1总体结构虚拟示波器程序采用W hile 循环结构,示波器的电源开关状态作为循环的控制条件,包含数据采集、电压显示、触发控制、垂直方向波形调节、水平方向波形调节、显示模式选择、波形显示和波形存储8个模块,各模块之间的关系如图2所示。
框图程序见图3。
图2虚拟示波器总体结构图3虚拟示波器框图程序4.2数据采集SI Config 节点和SI Start 节点放在循环的外部,设置声卡参数和数字声音格式,并驱动声卡开始采集数据。
SI Clear 节点也放在循环外部,并由数据流程控制,在程序停止时释放声卡占用的资源。
“P AUSE ”按钮按下时,用SI St op 节点停止数据采集,进入W hile 循环,直到弹起“P AUSE ”按钮,循环中止,用SI Start 节点重新驱动声卡采集数据。
SI Read 节点读取包含16bits 立体声数据的数组,由I ndex A rray 函数分别提取左声道和右声道数据,作为示波器CH A 与CH B 的输入信号。
