基于labview的虚拟示波器设计

基于LabVIEW的虚拟示波器的设计毕业论文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 sof tware is an instrument”.Keywords LabVIEW, virtual instrument目录第1章绪论 (1)1.1 虚拟仪器的概述 (1)1.1.1 什么是虚拟仪器 (1)1.1.2 虚拟仪器的构成 (2)1.1.3 虚拟仪器的优点 (3)1.1.4 虚拟仪器的发展现状 (4)1.1.5 虚拟仪器的发展趋势 (4)1.2 图形化编程语言LabVIEW (4)1.2.1 什么是LabVIEW (5)1.2.2 LabVIEW的主要特点 (5)1.2.3 LabVIEW调试与运行 (6)第2章示波器的原理 (7)2.1 模拟示波器 (7)2.1.1 示波器的基本结构 (7)2.1.2 示波器的扫描原理 (8)2.2 数字示波器 (9)2.2.1 数字示波器的基本原理 (9)2.2.2 数字示波器的特点 (11)2.3 虚拟示波器 (12)第3章系统的硬件设计 (14)3.1 声卡 (14)3.1.1 声卡的工作原理 (14)3.1.2 声卡的基本结构 (14)3.2 硬件设置 (16)3.2.1 实验中声卡的参数设置 (16)3.2.2 虚拟示波器中声卡的连接方式 (16)3.3 前置运算电路 (17)第4章系统的软件设计 (18)4.1 虚拟示波器工作流程图 (18)4.2 数据采集模块 (18)4.3 频谱分析模块 (22)4.4 数据测量和显示模块 (23)第5章系统调试与程序显示 (25)5.1 虚拟示波器性能 (25)5.1.1 程序设计思路 (25)5.1.2 虚拟示波器操作界面 (25)5.1.3 虚拟示波器总程序框图 (26)5.2 虚拟示波器波形显示 (27)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (34)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。

「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。

摘要由于电子技术、计算机技术的高速发展及其在电子测量技术和仪器领域中的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断出现。

电子测量仪器的功能和作用已经发生质的变化。

在先进的测控系统中，不仅希望设备能够单独进行测试，还希望他们之间能够互相通信，构成测试系统，甚至是测试网络系统，实现信息共享，以便对众多的被测信号进行对比、综合和自动分析、从而得出准确的判断。

这是电子行业本身给测试设备提出的要求，传统的测试仪器在此方面受到很大的限制。

由于上述原因，并且随着电子技术和计算机技术的快速发展以及价格不断下降，改变了传统的电子技术设计观念，使原来部由硬件完成的功能，现在能由软件实现。

例如仪器面板和数字滤波等，实现硬件软件化。

而不少硬件难以实现的功能，例如复杂的信号分析，数据统计和三维图像显示等，在计算机中则较容易实现。

在市场的需求和相关技术支持下，促使了基于个人计算机的测控仪器——虚拟仪器的发展。

虚拟仪器利用计算机强大的处理能力，使得它成为了一种很好的工具，其应用范围也越来越广泛。

与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程度、处理能力和可操作性等方面均具有明显的技术优势。

示波器是在科学研究和工程设计中广泛应用的一种通用仪器。

目前研制一种结构简单、操作方便、生产技术要求不高、费用低的数字示波器是非常必要的。

本文介绍了一种新型的示波器：虚拟数字存储示波器。

虚拟数字存储示波器是虚拟仪器技术的一种具体应用。

该虚拟仪器基于计算机平台，将虚拟仪器硬件和软件紧密结合，实现比传统仪器更强大的功能。

虚拟数字存储示波器系统由数据采集、数据分析和结果输出显示三个主要功能部分组成。

其中，数据分析和结果输出显示完全由计算机软件系统来完成，只有数据采集是在软件的控制下由硬件来完成。

本文主要完成对软件系统的设计。

本文设计的虚拟数字存储示波器的系统工作原理是，对模拟信号进行数据采集后，根据使用者的不同要求由软件对数据进行相应的分析、处理，并在屏幕上显示处理结果。

基于 LabVIEW的一种虚拟示波器设计摘要：数据的显示在LabVIEW中是一项重要内容，具有直观明了的特点，对图形化显示提供了强大支持。

针对试验需求及LabVIEW软件功能，本文采取了一种基于LabVIEW的虚拟示波器设计。

首先介绍了LabVIEW软件特点，指出了应用在虚拟示波器中的优点，然后给出了LabVIEW实际设计的应用实例。

结果表明使用LabVIEW进行虚拟示波器设计，具有直观性、低成本、软件易更改、易复用的特点。

关键词：LabVIEW；虚拟示波器1 概述虚拟仪器（Virtual instrumentation，简称VI）技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。

具有技术性能高、拓展性强、开发时间少以及出色的集成这四大优势。

LabVIEW是美国国家仪器公司（National Instrument，NI）推出的虚拟仪器开发平台，具有直观，简便的编程方式[1]，可以方便快捷地构建实际设计中所需要的仪器系统。

LabVIEW不仅是一个功能完整的软件开发环境，也是具备编程语言的所有特性的图形化编程语言。

图形化程序与传统编程语言的不同在于程序流程采用“数据流”概念，它的源代码在某种程度上类似于数据流流程图，因此又被称作程序框图代码。

LabVIEW平台下，一个VI由前面板和程序框图两部分组成。

前面板是开发者构建的用户界面，类似于传统测试仪器的前面板；程序框图就是图形化源代码，类似于传统测试仪器与前面板相连接的硬件电路。

2 虚拟示波器设计方法2.1 虚拟示波器显示控件LabVIEW提供了两个基本的图形显示工具：图和图表，位于控件选板中的图形子面板中。

这两个控件的主要区别是，图是采集显示数据对数据进行处理，一次性显示结果；而图表是将采集的数据逐点显示为图形，可以进行动态显示，与传统示波器更类似。

所以，构建虚拟示波器需要的是波形图表控件，可以实时的显示接收数据，将数据按接收顺序添加到曲线结尾，超过设定的显示范围，在横轴方向上向左移动更新。

双通道虚拟示波器的设计1.设计思想本设计是基于labView软件实现A、B两个通道的设计，即双踪示波器。

设置两个菜单下拉列表控制通道A和通道B的选通状况，输入某种信号即显示相应的波形，选择关则关闭显示通道，选择双通道则同时显示输入的两个波形。

输入信号可用基本模拟信号，如正弦波、方波、三角波、锯齿波等。

波形显示采用波形图控件，同时还需要有波形控制部件，垂直灵敏度及扫描速率检测部件等以及时间延迟、幅度偏移、信号的幅值及频率等转盘。

最后要设计示波器关闭按钮，通过while循环的停止按钮来实现。

2.方案设计本设计的ＶＩ在创建过程中，首先创建前面板，然后进行程序框图的编写。

在程序的编写中，使用了条件结构while循环结构以及常用的数据处理函数，同时还用到了信号生成控件VI、旋钮控件VI等多个labView控件。

在程序框图的编写过程中，创建了多个labView ，用于双通道示波器部分功能的实现，完整的设计框图如下所示：子VI12 图2 后面板框图3.设计步骤3.1通道A 、B 的选择及波形发生在程序框图面板上创建两个条件结构，利用基本函数发生器创建波形发生模块，用菜单下拉列表控制条件输入端，将固定值0这个分支闲置，即不产生波形，达到前面板菜单下拉列表上“关”的功能，固定值1、2、3、4这几个分支分别加入正弦波、方波、三角波、锯齿波等模拟波形信号，这样，实现了信号源的选择。

具体效果如图2，以下分别为5个条件选择分支的程序图，及前面板上菜单下拉列表功能的实现，B 通道同理。

3图2 波形选择模块 3.2波形控制和调节部分这部分是为了获得显示波形的详细信息而设计的，其结构如下图：图3 单频信息控件图3是提取单频信号控件，可以在前面板上显示信号的幅值和频率。

图4 幅度偏移图4是实现了幅度的偏移，公式为x1+x2（x1为输入信号，x2为偏移量）。

图5 垂直灵敏度图5实现的是垂直灵敏度的控制，通过一个条件选择结构实现6个档位的转变。

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。

毕业论文（设计）课题基于LABVIEW虚拟示波器的设计学生袁敏院部电气工程学院专业班级11电子信息工程（2）班指导教师陶沙二○一五年五月目录插图清单....................................................................................................................................摘要....................................................................................................... 错误！未定义书Abstract .....................................................................................................................................第一章绪论................................................................................................. 错误！未定义书1.1虚拟仪器的起源和结构 ............................................................... 错误！未定义书1.2虚拟仪器技术的四大优势 ........................................................... 错误！未定义书1.3虚拟仪器的现状及发展方向 ....................................................... 错误！未定义书1.4本论文的主要工作 ....................................................................... 错误！未定义书第二章LabVIEW ....................................................................................... 错误！未定义书2.1LabVIEW的概念.......................................................................... 错误！未定义书2.1.1 LabVIEW创建虚拟仪器 ................................................... 错误！未定义书2.2 labview的模板 ............................................................................. 错误！未定义书2.2.1工具选板 ........................................................................... 错误！未定义书2.2.2控件选板（Control Palette） ..................................... 错误！未定义书2.2.3函数选板(Functions Palette) ..................................... 错误！未定义书第三章系统硬件设计 ................................................................................ 错误！未定义书3.1数据采集与仪器控制 ................................................................... 错误！未定义书3.2虚拟仪器.....................................................................................................................3.2.1选择合适的总线 ............................................................................................第四章虚拟示波器软件设计 .................................................................................................4.1系统总体构成 ............................................................................................................4.2滤波器模块..................................................................................................................4.3存储与回放模块 ........................................................................................................4.4频谱分析模块..............................................................................................................4.5参数测量模块 ............................................................................................................第五章虚拟示波器的调试 .....................................................................................................5.1波形显示.....................................................................................................................5.2频谱分析.....................................................................................................................5.3参数测量.....................................................................................................................第六章结论和展望..................................................................................................................参考文献....................................................................................................................................致谢：........................................................................................................................................插图清单图2-1 工具图 .............................................................................................. 错误！未定义书图2-2 工具选板的功能图 ......................................................................... 错误！未定义书图2-3 新式功能选板图 .............................................................................. 错误！未定义书图2-4 控件各个子模板图 .......................................................................... 错误！未定义书图2-5 函数选板框图 .................................................................................. 错误！未定义书图2-6 编程的功能框图 .............................................................................. 错误！未定义书图3-1 传感器图 .......................................................................................................................图3-2 选择合适仪器图 ...........................................................................................................图4-1 系统总体流程图 ...........................................................................................................图4-2 系统总体前面板 ...........................................................................................................图4-3 系统总体程序框图 .......................................................................................................图4-4 滤波器前面板 ...............................................................................................................图4-5 滤波器程序框图 ...........................................................................................................图4-6 存储和回放模块前面板 ...............................................................................................图4-7a 存储和回放模块程序框图 .........................................................................................图4-7a 存储和回放模块程序框图 .........................................................................................图4-8 频谱分析模块程序框图 ...............................................................................................图4-9 频谱分析模块前面板 ...................................................................................................图4-10 参数模块前面板 .........................................................................................................图4-10 参数测量程序框图 .....................................................................................................图5-1 波形显示结果 ...............................................................................................................图5-2 频谱分析结果显示 .......................................................................................................图5-3 均方根分析结果 ...........................................................................................................图5-4 相位分析 .......................................................................................................................图5-5 全局结果的分析 ...........................................................................................................基于LabVIEW的虚拟示波器的设计摘要由于实验室大多驱动仪器硬件大多都是国外进口，不但前期的花费大，而且后期的维护、升级的使用也会花费大量的人力财力。

基于LABVIEW的虚拟示波器设计虚拟仪器是一种使用软件模拟实际仪器功能的工具。

在近年来，随着计算机技术的快速发展，虚拟仪器在各种测量和控制领域的应用越来越广泛。

针对示波器这一重要的测试仪器，本文将介绍如何使用LABVIEW软件设计一个基于LABVIEW的虚拟示波器。

LABVIEW是一款由National Instruments公司开发的图形化编程环境，用于进行数据采集、仪器控制和数据分析等工作。

通过使用LABVIEW，可以轻松地实现各种虚拟仪器的设计和开发。

虚拟示波器是一种具有示波器功能的软件程序，通过采集和显示信号波形，用于检测和分析电路中的信号。

在进行虚拟示波器设计时，需要考虑以下几个关键因素：1. 数据采集：虚拟示波器需要能够采集外部信号并进行处理。

可以使用LABVIEW提供的数据采集模块，例如DAQmx模块，来实现数据的采集和处理功能。

2. 数据显示：虚拟示波器需要能够将采集到的数据以波形的形式显示出来。

LABVIEW提供了丰富的图形化控件，可以轻松实现波形显示功能。

通过使用Waveform Chart或Graph控件，可以将采集到的数据实时显示。

3. 触发功能：示波器通常具有触发功能，用于稳定地观察特定事件。

在虚拟示波器设计中，可以利用LABVIEW提供的Trigger模块来实现触发功能。

通过设定触发条件，可以实现稳定的波形观察。

4.配置选项：虚拟示波器需要提供一些常用的配置选项，例如时间和电压的刻度设置，波形颜色和线型的选择等。

可以使用LABVIEW提供的控件，例如数字输入框和下拉菜单，来实现这些配置选项。

基于以上几个关键因素，下面我们将详细介绍基于LABVIEW的虚拟示波器设计的具体步骤：步骤1：设置数据采集通道。

通过使用DAQmx模块，选择需要采集的数据通道，例如模拟输入通道或数字输入通道。

步骤2：创建界面。

使用LABVIEW的图形化工具，创建一个用户界面，包括波形显示区、触发设置区和配置选项区。

基于labview的虚拟示波器设计
创建LabVIEW项目：启动LabVIEW，并创建一个新的项目。

添加前端界面：在LabVIEW中创建一个前端界面，包括示波器的控制面板和显示区域。

设置控制面板：在控制面板上添加控件，例如按钮、滑块和文本框，用于控制示波器的功能，例如选择输入信号源、设置采样率和时间尺度等。

设置显示区域：在显示区域中添加一个绘图控件，用于实时显示输入信号的波形。

配置数据采集：使用LabVIEW的数据采集模块，配置示波器的数据采集功能。

设置采样率、采样深度和触发方式等参数，以实时获取输入信号的数据。

实时数据绘制：将采集到的数据传递给绘图控件，使用LabVIEW 的绘图功能，在显示区域上实时绘制输入信号的波形。

添加触发功能：根据用户设置的触发条件，例如信号阈值或边沿触发，实现示波器的触发功能。

当输入信号满足触发条件时，示波器开始采集并显示波形。

数据分析与处理：根据需要，添加数据分析和处理功能，例如峰值检测、频谱分析和滤波等。

这些功能可以通过LabVIEW的信号处理模块实现。

添加保存和加载功能：实现示波器数据的保存和加载功能，允许用户将采集到的波形数据保存到文件中，并在需要时重新加载进行分
析。

基于LabVIEW 的虚拟示波器设计的虚拟示波器设计- I - 基于LabVIEW 的虚拟示波器设计摘 要虚拟示波器就是虚拟仪器技术（NI NI）利用高性能的模块化硬件，结合）利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。

灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。

这也正是NI 近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。

虚拟仪器的突出特点之一在于在很大程度上用系统软件的升级替代了仪器设备硬件的更换设备硬件的更换,,这将节省大量的资金投入这将节省大量的资金投入,,代表了仪器仪表技术的发展方向。

能够与计算机技术结合，将计算机资源与仪器硬件，数字信号处理技术与不同功能的软件模块结合，组成不同的仪器功能。

如今的软件模块结合，组成不同的仪器功能。

如今,,虚拟仪器已在超大规模集成电路测试、模拟测试、模拟//数字电路测试、现代家用电器测试、电子元件、电力电子器件测试以及军事、航天、生物医学、工厂测试、电工技术等领域的可移动式现场测试工作中得到应用。

任何基于虚拟仪器技术的设备仍然需要利用数据采集卡实现数据的采集工作的采集工作,,以供系统进行进一步的分析处理。

以供系统进行进一步的分析处理。

虚拟示波器的出现改变了原有示波器的整体设计思路，，用软件代替了硬件。

将传统仪器由硬件实现的数据分析与显示功能，改由功能强大的计算机及其显示器来完成，使工程技术人员可以用一部笔记本电脑到现场就可以轻松完成信号的采集、处理及频谱分析和波形分析。

采集、处理及频谱分析和波形分析。

关键字：LabVIEW ，虚拟仪器，虚拟示波器AbstractVirtual oscilloscope Virtual Instrument Technology ( NI ) using a high performance modular hardware, combined with efficient and flexible software to complete a variety of test, measurement and automation applications. A flexible and efficient software can help you create a fully customizable user interface, modular hardware can provide a full range of system integration, software and hardware platform can meet the standard of synchronization and timing applications. This is the NI nearly 30years always lead the test and measurement industry development trend of the reason. At the same time only with efficient software, modular I / O hardware and software and hardware platform for the integration of the three major components, in order to give full play to the virtual instrument technology of high performance, scalability, less development time, as well as excellent integration of these four advantages.Virtual instrument is one of the prominent characteristics is to a large extent with system software upgrade replacement equipment hardware replacement, it will save a lot of capital investment, on behalf of the instrument technology development direction. Now, virtual instrument has been in very large scale integrated circuit testing, analog / digital circuit testing, modern test household appliances, electronic components, power electronic device test as well as military, aerospace, biomedical, factory testing, electrical technology in the field of mobile site testing application. Based on virtual instrument technology equipment still requires the use of a data acquisition card data collection work, for further analysis and processing system.Keywords: LabVIEW，Virtual instrument，Virtual oscilloscope目录摘 要 (I)Abstract ................................................................................................................................................................................................................................................................................................. II II 目录 . (III)第1章 虚拟仪器技术 (1)1.1虚拟仪器的概念 (1)1.2虚拟仪器的构成和特点 (1)1.3虚拟仪器研究背景和发展趋势 (2)1.4虚拟仪器在各个领域的应用 (2)第2章 LabVIEW (4)2.1 LabVIEW的概述的概述 (4)2.2 LabVIEW的基本构成 (4)2.3 LabVIEW的软件设计基本原理 (5)2.4 LabVIEW的运行和调试的运行和调试 (5)2.4.1 LabVIEW的运行 (5)2.4.2 LabVIEW的调试 (6)第3章 虚拟示波器的设计 (7)3.1示波器的基本功能介绍 (7)3.2虚拟示波器的控制系统要求 (7)3.3虚拟示波器的设计步骤 (8)第4章 虚拟示波器测试 (16)4.1虚拟示波器的测试方法 (16)4.1.1 频率不变，幅值改变时的频谱测试分析 (16)4.1.2 幅值保持不变，频率改变时的频谱测试分析 (17)4.1.3 改变触发控制的频谱测试改变触发控制的频谱测试 (19)4.2 结论 (20)结论第5章 总结与展望 (21)参考文献 (22)致 谢 (23)第1章 虚拟仪器技术1.1虚拟仪器的概念 虚拟仪器是微电子领域与计算机技术的飞速发展及测量技术与计算机深层次相结合的一种革命性的产物。

基于LabVIEW的虚拟示波器设计分析引言虚拟仪器是一种基于计算机的自动化测试仪器系统。

虚拟仪器的突出优点在于能够与计算机技术结合，将计算机资源与仪器硬件，数字信号处理技术与不同功能的软件模块结合，组成不同的仪器功能。

用户可根据测试的需要，自己设计所需要的仪器系统，即利用数据采集卡及计算机外围硬件进行信号的采集与检测，然后用计算机所编的软件来实现对信号的处理、计算和分析以及对测试结果进行显示。

波形分析是信号处理中重要的分析手段。

引言虚拟仪器是一种基于计算机的自动化测试仪器系统。

虚拟仪器的突出优点在于能够与计算机技术结合，将计算机资源与仪器硬件，数字信号处理技术与不同功能的软件模块结合，组成不同的仪器功能。

用户可根据测试的需要，自己设计所需要的仪器系统，即利用数据采集卡及计算机外围硬件进行信号的采集与检测，然后用计算机所编的软件来实现对信号的处理、计算和分析以及对测试结果进行显示。

波形分析是信号处理中重要的分析手段。

虚拟示波器的出现改变了原有示波器的整体设计思路，用软件代替了硬件。

将传统仪器由硬件实现的数据分析与显示功能，改由功能强大的计算机及其显示器来完成，使工程技术人员可以用一部笔记本电脑到现场就可轻松完成信号的采集、处理及频谱分析和波形分析。

LabVIEW(实验室虚拟仪器集成环境)是NI公司(美国国家仪器公司)的创新软件产品，也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境，可实现数据采集、仪器控制、过程监控和自动测试等实验室研究和工业自动化领域的实际任务。

LabVIEW从基本的数学函数、字符串处理函数、数据运算函数、文件I／O函数到高级分析库，包括了信号处理、窗函数、滤波器设计、线性代数、概率论与数理统计、曲线拟合等，涵盖了仪器设计中几乎所有需要的函数。

LabVIEW的功能模块包括数据采集、通用接口总线和仪表的实时控制、数据分析、数据显示以及数据的存储。

拥有大量数据采集和仪表控制的功能模块和开发工具，因此，LabVIEW可以编出外观和功能都与真实仪表很相似的程序。

目录第1章绪论 (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 (3)1.2.3虚拟仪器的发展方向 (4)1.3课题目的及意义 (4)1.4课题主要研究任务与内容 (5)第2章系统软件的开发平台LabVIEW简介 (7)2.1 LabVIEW的基本概述 (7)2.2 LabVIEW的模板分析 (8)2.2.1工具模板 (9)2.2.2控件选板 (10)2.2.3函数选板 (10)2.3本章小结 (11)第3章示波器工作原理与设计步骤 (12)3.1数据采集模块设计 (12)3.2信号测量模块设计 (13)3.3数字滤波模块设计 (14)3.4频谱分析模块设计 (15)3.5波形显示模块设计 (15)3.6波形存储和回放模块设计 (17)3.7本章小结 (18)第4章示波器的测试与验证 (19)4.1完整的程序与前面板设计 (19)4.2示波器的验证 (20)4.3本章小结 (23)第5章总结与展望 (24)5.1总结 (24)5.2展望 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录 (28)附录1：DAQ助手的初始化 (28)附录2：英文原文 (34)附录3 汉语翻译 (42)第1章绪论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。

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。

电子测量仪器发展至今，大体上可以分为四代：模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。

第一代模拟仪器，这类仪器在某些实验室里还能看到，它是以电磁感应基本定律为基础的指针式仪器，如指针式万用表、晶体管电压表、指针式电流表等。

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AbstractIIIKey wordsIII第一章绪论11.1 引言11.2 课题现状11.3 课题的研究目的和意义21.4 本文结构3第二章主要应用软件介绍42.1 Protues简介42.1.1protues VSM 功能介绍72.2 Keil uV3 简介62.3 LABVIEW 简介错误!未定义书签。

第三章系统总体设计93.1 系统软、硬件的设计要求93.2 系统硬、软件设计10第四章详细设计与系统实现114.1 硬件电路的具体设计124.1.1硬件元件的选择164.1.2硬件电路的连接错误!未定义书签。

4.2Keil与Proteus联机调试错误!未定义书签。

4.3单片机与PC机的虚拟串行通信错误!未定义书签。

4.4虚拟示波器程序设计错误!未定义书签。

4.5虚拟示波器实现214.5.1创建虚拟示波器的前面板VI错误!未定义书签。

4.5.2虚拟示波器的实现错误!未定义书签。

第五章设计总结24参考文献25致26基于LABVIEW的虚拟示波器软件设计与实现摘要随着科学技术的不断提高，计算机应用的不断拓宽领域。

虚拟仪器的出现使人类的测试技术进入了新的发展纪元。

数字示波器是科学研究和实验室经常使用的一种台式仪器，目前这类仪器加工复杂，价格昂贵。

虚拟示波器是电子测量技术与计算机技术深层次结合的、具有很好发展前景的新一类电子仪器。

用虚拟示波器技术只需配置必要的数据采集硬件，就可以实现示波器的功能，为低成本下构建数据采集系统提供了一种思路。

应用NI公司提供的LABVIEW结合计算机模块化程序设计方法，完成虚拟示波器的上位机和下位机软件。

基于LABVIEW设计的虚拟示波器，硬件系统利用51单片机和A/D转换器进行数据采集，并充分应用PROTEUS 和 KEIL 的结合仿真功能，进行硬件电路和软件系统的仿真调试。

基于LABVIEW设计实现的虚拟示波器既能进行传统示波器的图形显示，又具有实现简单、界面友好、性能稳定可靠、成本低廉等优点。

基于LABVIEW的虚拟示波器的设计虚拟示波器是一种基于计算机软件实现的示波器，可以通过图形界面显示电压随时间变化的波形。

基于LABVIEW的虚拟示波器，可以利用LABVIEW提供的丰富的图形化编程工具和硬件接口，实现更多功能和灵活性。

设计虚拟示波器的关键是收集、处理和显示波形数据。

基于LABVIEW的虚拟示波器可以通过各种数据采集设备（例如模拟输入IO卡或者USB采集设备）连接到电路中并接收电压信号。

这些设备通常提供了多个输入通道，可以同时采集多个信号。

LABVIEW的硬件接口模块可以帮助用户方便地与这些设备进行交互。

数据采集完成后，虚拟示波器需要将采集到的数据进行处理和显示。

在LABVIEW中，可以使用信号处理的工具包，对采集的数据进行滤波、傅里叶变换等处理，以便更好地展示电压信号的特征。

通过使用LABVIEW的图形显示工具，可以将处理后的数据以波形的形式进行直观的观察。

虚拟示波器不仅仅可以显示波形数据，还可以提供其他功能，例如自动测量、功率谱分析、频率响应等。

通过LabVIEW的功能模块，可以方便地实现这些功能。

例如，可以使用自动测量模块来自动计算波形的最大值、最小值、平均值等指标。

也可以使用频谱分析模块对波形进行频率分析，显示不同频率的成分。

除了显示波形数据和提供其他功能，虚拟示波器还可以提供一些调试和分析工具，以帮助用户更好地理解电路中的问题。

通过在LABVIEW界面中增加控件，用户可以实现诸如光标测量、自动触发等功能。

还可以通过在界面中增加控制按钮，实现波形的暂停、回放等功能，以便用户更好地分析和调试电路。

虚拟示波器的设计需要考虑用户的需求和易用性。

LABVIEW提供了丰富的图形化编程工具和灵活的界面设计功能，可以根据用户的需求进行定制。

同时，LABVIEW还支持导出数据到其他格式，如Excel或者MATLAB，方便用户进行深入的数据分析和处理。

在设计虚拟示波器时，还需考虑性能和稳定性问题。

平顶山工学院毕业设计论文设计题目：基于LabVIEW虚拟示波器设计指导教师：设计者：摘要虚拟仪器是现代计算机软硬件技术飞速发展的产物，它正逐步取代传统的电子仪器，是现代电工电子测量仪器的发展方向。

虚拟仪器主要由数据采集、数据分析处理、数据输出与显示三部分模块组成。

其软件开发平台有LabView、VC++ 等。

在此基础上，利用美国NI公司的虚拟仪器开发环境LabVIEW设计了虚拟示波器，介绍虚拟示波器的实现过程。

该仪器是用基于图形化编程语言LabVIEW8i 而编写的, 本虚拟示波器涉及主要功能包括：双通道信号输入、触发控制、通道控制、时基控制、波形显示、参数自测量等。

本虚拟示波器的数据采集的功能与普通示波器一样；波形显示模式：通道 A或B 、A+B及A-B等。

测试结果表明，本文设计的两通道数字示波器系统设计正确。

关键词: 虚拟仪器; 示波器; LabVIEWAbstractThe hypothesized instrument is the modern computer software and hardware technology rapid development product, it is substituting for traditional gradually the electronic instrumentation, is the modern electrician electronic surveying instrument development direction. The hypothesized instrument mainly by the data acquisition, data analysis processing, the data output and demonstrated three parts of modules compose. Its software development platform has LabView, VC++ and so on.In this foundation, has designed the hypothesized oscilloscope using American NI Corporation's hypothesized instrument development environment LabVIEW, the introduction hypothesized oscilloscope realization process. This instrument is with, this hypothesized oscilloscope which compiles based on presente in figures and diagrams programming language LabVIEW8i involves the main function to include: Double channel signal input, triggering control, channel control, time base control, profile demonstration, parameter from survey and so on. This hypothesized oscilloscope data acquisition function and the ordinary oscilloscope are same; Profile demonstration pattern: Channel A or B, A+B and A-B and so on. The test result indicated, this article designs two channel digital oscilloscope system design is correct.Key word: Virtual instrument; Oscilloscope; LabVIEW引言 (1)第一章：虚拟仪器 (7)1.1虚拟仪器概述 (7)1.2 虚拟仪器的特点 (8)1.3虚拟仪器现状及其发展趋势 (9)1.3.1 虚拟仪器的发展及特点 (9)1.3.2 虚拟仪器的发展方向 (10)1.4虚拟仪器的设计步骤 (10)第二章：LabVIEW概述 (12)2.1 什么叫LabVIEW (12)2.2 LabVIEW 软件的特点 (14)第三章示波器设计 (15)3.1本示波器功能 (15)3.1.1主要功能模块 (15)3.1.2波形显示模块 (15)3.2 示波器前面板设计 (16)3.3示波器的后面板（程序设计） (17)3.3.1数据采集模块（模拟数据采集） (17)3.3.2自动扫描控制 (23)3.3.3波形显示 (24)3.3.4测量波形的各种参数 (27)3.3.5手动/自动程序 (29)3.4总程序 (30)结论 (31)后记 (32)参考文献 (33)随着计算机技术的发展，传统仪器开始向计算机化的方向发展。