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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。
青岛农业大学毕业论文（设计）题目：实验室虚拟数字示波器的设计姓名：吕友东学院：机电工程学院专业：电气工程及其自动化班级：2011.02学号：20112478指导教师：佟春明2015年 06月16日毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得青岛农业大学或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
论文（设计）作者签名：日期：年月日毕业论文（设计）版权使用授权书本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。
本人授权青岛农业大学可以将本毕业论文（设计）全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文（设计）。
本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署名为青岛农业大学。
论文（设计）作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.2虚拟仪器的概述 (2)1.3 虚拟示波器国内外研究现状 (3)1.4 课题的主要任务 (4)2 虚拟示波器的基本原理 (5)2.1 通用示波器 (5)2.2 数字示波器 (6)2.3 虚拟示波器 (7)3 LabVIEW编程环境介绍 (9)3.1 LabVIEW 简介 (9)3.2 LabVIEW 程序的基本组成 (9)3.3 LabVIEW模板 (10)3.4 子VI的创建和调用 (11)4 虚拟示波器的设计方案 (13)4.1 总体设计方案 (13)4.2 各模块具体设计步骤 (15)4.3 系统调试 (26)5 结论 (28)参考文献 (28)致谢 (29)实验室虚拟数字示波器的设计摘要虚拟仪器的设计观念不同于传统的仪器设计概念,原来要求由硬件来完成的功能,现都可以由软件仿真来实现。
本文介绍了一种虚拟示波器的设计过程。
首先介绍了数据采集的方法。
下位机采集的数据有温度和电压两种。
通过AD转换模块将模拟电压量转化为数字量实现电压采集，温度采集使用的是18B20温度传感器。
数据采集完成后根据上位机的需求，将相应的数据通过串口发送给上位机显示。
然后进行上位机界面设计。
上位机是用LabVIEW设计的，在接收到下位机传过来的数据后将其以波形的形式显示出来，从而实现了示波器的功能。
最后给出了本次设计的一个应用实例。
关键词：虚拟仪器；示波器；数据采集1 绪论 (1)2 单片机硬件电路及原理 (2)2.1 AT89C516RD+单片机 (2)2.2 模数转换 (4)2.3 18B20温度传感器 (5)3 单片机程序设计 (7)3.1 I2C总线介绍 (7)3.2 模数转换 (9)3.3 温度采集 (10)3.4 与电脑数据传输 (13)4 PC端软件设计 (15)4.1 软件界面设计 (15)4.2 主程序 (15)4.3 温度采集子程序 (17)4.4 电压采集子程序 (18)5 设计结果及应用 (20)5.1 结果展示 (20)5.2 应用实例 (21)6 总结体会 (23)参考文献 (24)附录重要程序清单 (25)1 绪论虚拟仪器是由电脑软件加外部硬件，实现传统仪器的功能的一种软硬件结合系统。
与传统仪器相比，虚拟仪器有很多优点，如极大的灵活性。
利用相同的外部硬件通过编写不同的软件就可实现不同的功能，并且不像传统仪器那样，一旦制造出来其功能就是固定的，虚拟仪器可根据用户不同的需求进行各种功能优化。
同时，虚拟仪器软件基于PC平台，可充分利用其强大的处理能力，出色的完成各种工作。
除此之外，虚拟仪器还能大幅降低资金投入、系统开发成本和系统维护成本，为企业带来更高的经济效益。
正因为虚拟仪器有着传统仪器无法比拟的优势，他拥有广阔的发展前景。
目前虚拟仪器主要用在数据采集与控制、数据处理与分析和数据显示等方面。
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。
虚拟仪器课程设计报告题目：双通道虚拟示波器姓名：杨玉志学号： 1067106202班级：10自动化 2 班指导教师：肖俊生目录一、引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3二、设计要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3三、设计思路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3四、设计过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 31、双通道虚拟示波器前面板的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3 （1）波形图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4 （2）确定（开始）、停止和退出按钮及其属性设置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 （3）X（时间）、Y （幅值）轴调整旋钮及其属性设置⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 6（4）水平指针滑动杆（通道选择）及其属性设置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 7 (5)前面板的整体设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82、双通道虚拟示波器程序框图的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 （1）系统开始、停止和退出运行模块的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 8(2)信号的采集和读取模块的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9(3)通道选择模块的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9(4)示波器显示时间和幅值调节模块设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9(5)示波器程序框图的整体设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 10五、测量结果显示⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 10六、心得体会⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 11基于 LabVIEW2013的双通道虚拟示波器设计一、引言虚拟仪器 ( VI-Virtual Instrument ) 是指通过应用程序将通用计算机与功能化硬件结合起来，用户可通过友好的图形界面操纵计算机，就像在操纵自己定义，自己设计的单个仪器一样，从而完成对被测量的采集、处理、分析、判定、显示、数据存储等。
在这种仪器系统中，各种复杂测试功能、数据分析和结果显示都完全由计算机软件完成，在很多方面较传统仪器有无比巨大的优点，如使用灵活方便、测试功能丰富、价格低廉、一机多用等，这些使得虚拟仪器成为未来电子测量仪器发展的主要方向之一。
虚拟示波器的设计1实验目的（1）学习Waveform Graph的各种复杂功能的使用（2）了解示波器的相关原理及使用方法（3）掌握较复杂的虚拟仪器的设计思想和方法2 实验任务设计虚拟数字万用表基本要求：z设置运行及停止按钮：按运行时，示波器工作；按停止时，示波器停止工作。
z设置图形显示区：可显示两路图形，并可进行图形的上下平移和图形纵向的放大与缩小。
z设置示波器的显示模式：分为单通道模式（只显示一个通道的图形：1通道、2通道），多通道模式（可同时显示两个通道），运算模式（两通道相加、两通道相减等）。
z设置显示的信号类型：分别为交流、地、直流三种。
z设置信号产生模块：分别产生可变频率和幅值的正弦信号、方波信号、三角波信号等。
附加要求（选作）：z设置测量功能：可自动测量信号的频率、周期、幅值、上升时间、占空比等参数。
z增加图形显示功能：图形的左右平移和图形横向的扩展与压缩。
3 实验原理虚拟示波器是用LabVIEW软件模拟完成真实示波器的部分功能，程序由虚拟信号源和测量波形显示组成。
程序整体是一个while循环，当电源打开时，示波器工作，当电源开关关闭或者停止按钮按下时，示波器停止工作。
下面是示波器显示功能调整的原理说明：z信号类型选择：是一个case结构，可以通过前面板将信号类型设置为交流、直流或者接地，其中当选择交流信号类型时，需要将输入信号中的直流分量减去。
z通道纵轴缩放：是一个case结构，其数据处理原理是根据缩放设定值对原始信号进行乘或者除运算。
z通道纵轴平移：是一个加法运算，其数据处理原理是根据平移设定值对原始信号进行加法运算，例如若要向上平移1V，则在原信号的基础上叠加1V，若要向下平移1V，则在原信号的基础上减小1V。
z通道模式选择：是一个case结构，根据通道模式的设定值将原始信号直接输出或者经过运算后输出。
4 实验步骤4.1前面板设计图1是前面板的总体视图，分为信号源和示波器显示设置两个功能区。
实验室虚拟数字示波器设计(doc 35页)目录摘要 (I)Abstract............................................... I I 1绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.2虚拟仪器的概述 (2)1.3 虚拟示波器国内外研究现状 (3)1.4 课题的主要任务 (4)2 虚拟示波器的基本原理 (4)2.1 通用示波器 (5)2.2 数字示波器 (6)2.3 虚拟示波器 (7)3 LabVIEW编程环境介绍 (9)3.1 LabVIEW 简介 (9)3.2 LabVIEW 程序的基本组成 (9)3.3 LabVIEW模板 (10)3.4 子VI的创建和调用 (10)4 虚拟示波器的设计方案 (12)4.1 总体设计方案 (13)4.2 各模块具体设计步骤 (15)4.3 系统调试 (27)5 结论 (29)参考文献 (29)致谢 (30)实验室虚拟数字示波器的设计摘要虚拟仪器的设计观念不同于传统的仪器设计概念,原来要求由硬件来完成的功能,现都可以由软件仿真来实现。
本次设计的虚拟示波器全部由软件编程完成,其原理参考的是通用的双通道数字存储示波器，并在此基础上扩展了数据分析和处理功能。
设计过程采用模块化的设计思路,每个功能都有由一个子VI模块完成,主要包括信号发生、通道选择、滤波器滤波、频谱分析、时间调节、幅值调节、参数测量共七个模块。
整个设计过程中所用到的软件工具是美国 NI公司的LabVIEW2012。
关键词: 虚拟仪器；数字示波器；LabVIEWDesign of Virtual Digital Oscilloscope in LaboratoryAbstractThe new theory, method and fields of the test and the new structure of instrument drove test and control instrument—Virtual Instrument(Ⅵ) based on computer have got development. Virtual instrument have changed the notion of traditional instrument design, which makes the parts are realized by software which werecompleted by hardware, and has obvious technical advantages in intelligence, processing and maneuverability.This article mainly completes software component, the virtual oscilloscope is the principle of the oscilloscope refers the universal double channel digital storage oscilloscope, then expands the instrument analysis and processing function. The development tools of the whole development process are LabVIEW2012 of American NI company.Key Words：Virtual Instrument;Digital Oscilloscope;LabVIEW1绪论1.1课题研究背景及意义1.1.1课题研究背景由于科学技术的飞速发展，在越来越多的领域里都会用到电子测量技术。
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其主要介绍虚拟仪器的概念、组成和虚拟仪器开发软件LabVIEW，以及基于LabVIEW的数据采集系统。
同时具体LabVIEW软件实现虚拟数字示波器。
比较了虚拟仪器和硬件仪器的各自特点。
分析了虚拟仪器的先进性，介绍了LABVIEW系列软件的应用方法和最新功能【关键词】示波器、虚拟仪器、函数模快、前面板、程序框图、接口板、控制件、数据采集。
AbstractDesign: Based on labview oscilloscope designIts main introduction hypothesized instrument concept, composition andhypothesized instrument development software labview as well as basedon Labview data acquisition system Simultaneously specificallyintroduced how uses the data acquisition card and the Labview softwarerealization hypothesized digital oscilloscope Compared withhypothesized instrument and hardware instrument respectivecharacteristic Introduced the Labview series software application method and thenewest function.[ Key word ] the oscilloscope, the hypothesized instrument, the letterdigital-analog are quick, the data acquisition.一、绪论1、虚拟仪器概况虚拟仪器（virtual instrumention）是基于计算机的仪器。
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。
C语言课程设计报告——虚拟示波器华中科技大学（因为分享，所以快乐）目录：一．基本介绍 (3)1.任务背景及需求分析 (3)2.编写目的及软件介绍 (3)二．功能及操作界面介绍 (4)界面1——欢迎界面以及制作人员简介 (4)界面2——功能实现界面 (4)界面3——退出界面 (4)三．系统设计分析 (5)㈠：程序流程图 (5)㈡：程序模块分析 (6)㈢：重要数据说明 (8)㈣：核心算法分析 (9)㈤：程序制作分析 (10)㈥：程序测试分析 (10)四．编程分工 (11)五．程序设计心得 (11)六．主要参考资料 (12)七．程序源代码 (12)一．基本介绍1．任务背景及需求分析在电子测量、测试仪器中，示波器的使用范围是很广泛的，随着高新技术的发展，对示波器性能的要求也日益提高。
传统的示波器虽然其频带较宽、价格便宜，但其测量精度不高，功能比较单一。
随着虚拟仪器高速发展，虚拟示波器得到广泛应用，虚拟示波器是通过设计软件使用图形用户界面来模拟示波器的操作面板，对信号完成测量、存储、分析等工作的系统。
虚拟仪器技术就是用户自定义的基于PC技术的测试和测量解决方案，其4大优势在于：性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集成功能。
虚拟示波器因具有波形触发、存储、显示、测量、波形数据分析处理等独特优点，其使用日益普及。
它的出现不仅解决了传统示波器在数据处理分析以及波形显示与存储等房间的问题，而且其有利于用户对其进行维护和个性化界面设计的全部功能。
未来随着科技、计算机的发展，虚拟示波器将得到更好的运用和发展，为人们的生活学习提供便利。
2．编写目的及软件介绍编写目的：由于本次C语言课程设计是本专业的第一次课程设计,因而具有重要的意义，通过上个学期对C语言的学习,对C语言编程有了初步的了解,获得了一定的基础但是非常缺乏实际的编程经验,无法从质上对自己的编程技巧有一个很大的提高,这次的课程设计给我们提供了一个非常好的锻炼机会。
基于LabVIEW 的虚拟示波器的设计The Design of Oscillograph1设计目的与内容1、掌握利用A/D转换和计算机资源实现示波器的设计方法。
2、设计虚拟示波器。
3、建立NI-DAQmx仿真设备，选择E系列中的NI PCI-6071E数据采集卡的仿真模块，通过DAQmx物理通道识别，产生模拟信号，然后基于LabVIEW开发平台设计实现虚拟示波器。
基本可以实现仪器的性能与可靠性，可以方便的对其编程, 实现对数据的采集、实时显示、数字滤波、截波显示、波形存储、波形回显、频谱分析等多种功能。
2虚拟示波器的软件设计虚拟仪器的软件设计由两部分组成：前面板和流程图。
在前面板，输入用输入控件(Control)来实现，程序运行的结果由输出控件(Indicator)来完成。
流程图是完成程序功能的图形化源代码，通过它对信号数据的输入和输出进行指定，完成对信号采集及分析处理功能的控制。
2.1虚拟示波器的原理及功能虚拟示波器是在传统示波器体系结构的基础上，借鉴其功能原理设计的。
基本原理为：硬件上利用采集卡采集信号，软件上利用NI提供的DAQmx READ采集信号，然后通过‘波形图’进行实时显示。
这就实现了一个最基本的示波器，信号显示后又利用‘写入测量文件’将波形保存为LVM文件。
这就实现了基本的“存储”功能，反之通过‘读取测量文件’可以将LVM读取显示，从而完成“回显”功能。
由于在硬件上是以PC机以及采集卡为基础的，所以本示波器在采样极限速率，带宽，分辨力等参数上受到限制。
而程序响应时间上则依赖于PC的配置以及程序的执行效率。
本次设计的虚拟示波器所包含的功能主要有以下几个方面。
实时显示：通过采集卡采集信号并能对输入信号实时显示在PC机终端上。
数字滤波：采用数字IIR滤波器对信号进行滤波处理并实时显示，同时可以任意设置滤波器的最佳逼近函数类型、滤波器类型、阶次、上下截止频率等参数。
截波显示：即可满足波形的瞬态显示，同时也可以将瞬态波形进行保存。
虚拟示波器的设计一、设计目的设计示波器系统，该系统具有以下功能：1.测量交流电压和电流的瞬时值、显示波形并实现动态刷新；2测量交流电压和电流的频率和有效值；3.对电压电流信号进行频谱分析。
二、总体思路查阅了众多资料和结合书本知识后，了解到虚拟示波器是现代示波器发展的主流方向，考虑到现在软件的开放性和编程语言的丰富多样化，已经硬件设备的成本较高，硬件集成配置较麻烦，故采用了以虚拟示波器为主的示波器系统设计。
该虚拟示波器软件部分直接在pc机windows系统上运行，基于软件实现设计目的；而数据的采集则由硬件——高速数据采集卡完成，数据采集卡将采集到的信号传入pc机的虚拟示波器分析后直接在虚拟示波器的图形界面给出相应的参数和波形。
该系统主要部分为pc端软件分析模块，这个模块实现的功能为：数字滤波、频谱分析、参数计算、波形显示。
是整个系统的核心部分。
虚拟示波器主要有硬件和软件两部分构成。
硬件部分主要是普通PC机和数据采集卡，在这里选择的是北京阿尔泰科技有限公司的USB2852数据采集卡；软件部分则包括了前面板，采集卡驱动程序及相关的应用软件（主要有频谱分析，数字滤波，数据存储和读取，波形显示）三、系统的软硬件选择软件部分研究了可视化编程语言c/c++和图形化编程环境LabVIEW加文本变成环境LabWindows。
考虑到对软件编程了解较少，软件功能需要面向仪器，故选择了LabView。
LabVIEW的优势在于程序是框图的形式，用框图代替了传统的程序代码。
因而可在很短的时间内被掌握并应用，而且labview具有成熟的波形分析处理模块，可以直接使用。
硬件部分pc机市面上大部分电脑均可。
数据采集卡考虑到数据传递的实时性以及数据接口的方便性，在查阅了大量资料后选择北京阿尔泰科技有限公司的USB2852数据采集卡。
USB2852 卡是一种基于 USB 总线的数据采集卡，可直接和计算机的 USB 接口相连，使用便捷、性能稳定、四、系统硬件设计硬件包括pc机和数据采集硬件，pc机就不在此介绍，主要介绍数据采集硬件。
数据采集硬件使用的是北京阿尔泰科技有限公司的USB2852数据采集卡，该数据采集卡除满足这是设计的要求外，还具有经济实惠，方便易用的特点。
该数据采集卡可直接通过usb接口和电脑连接，无需额外的辅助接口，数据传输快。
通过usb连接电脑后，可自动装载驱动程序，方便我们配置数据采集卡。
，在驱动程序还需设置如下◆采样速率(Frequency)：31Hz～250KHz◆物理通道数：32 通道(单端 SE)，16 通道(双端 DI)◆采样通道数：设置首末通道实现◆模拟量输入方式：单端模拟输入◆采集方式(ADMode)：连续（异步）采集◆触发模式(TriggerMode)：软件触发(内触发)◆模拟输入阻抗：10MΩ图一、USB2852数据采集卡由于USB2852的输入量程默认为±10v，而本示波器是用于市电测量，故需要将测量的信号降压处理。
这里的降压电路选择采用小型变压器降压。
小型变压器具有体积小，原副线圈不共地，降压比精确，设置方便等优势。
市电为220v，而输入量程为10v，故需要一个变比大于62的变压器。
在这里使用的是东莞汉尔电子科技有限公司的10V220V400w小型电源变压器。
图二、10V220V400w 小型电源变压器电压测量采用静电电压表直接测量获得；电流测量用在被测电路中直接串入电阻的方法获得。
取样电压采取变压器输出的电压提供，串入的电阻有以下要求：R 的数值要选择合理，一般使电阻上的电压在40-100mv ；选择热稳定性好的电阻；交流下采用无感电阻。
选择100Ω和1Ω串联，可以在1Ω上得到小于100mv 的电压，然后测量1Ω上的电压值，即可计算得到电流值。
五、系统的软件设计该软件部分基于LabVIEW 设计，需要实现的功能有：数字滤波、频谱分析、参数计算、波形显示。
Labview 主面板用于设置输入数值和观察输出值，用于模拟真实示波器的前面板。
设计的系统包括了27个控件，其中输入控件12个，显示控件15个。
通过信号类型选择器可以从信号发生器中选择不同类型的波形，如正弦波形，方波波形，三角波波形，锯齿波形等。
数据采集 软件系统 其他 数据处理 数据储存 波形显示 参数计算 频率分析 数字滤波保存是将当前波形及其分析储存起来，以待后来查看；数据回放是输入已经存储的波形信号；频谱分析是对输入的波形进行分析，并给出参数显示，包括有波形的频率，峰峰值，占空比等。
2、滤波功能设计滤波器是指允许某一特定频带内的游泳信号通过而滤除无用信号的系统考虑到这次试验的设计要求，有以下几个方面（1）测量信号是50Hz 市电下，有用信号频率较低，故采用低通滤波器（2）阿尔泰公司的USB2852数据采集卡采集到的是模拟信号，故需要模拟滤波器来滤除无用信号考虑到以前两点，我们较为熟悉的切比雪夫I 型低通滤波器和巴特沃斯低通滤波器均可满足以上要求。
但由于巴特沃斯低通滤波器在通带范围内的幅度是单调下降的，为了在通带范围内和阻带截止频率上的衰减满足指标要求,往往需要使用较高阶次的滤波器，这样给设计和实现带来很多不便。
综合以上分析，所以选择切比雪夫I 型低通滤波器。
切比雪夫I 型低通滤波器可以满足在较低阶次实现滤波指标要求，便于设计和实现。
该示波器在课本上也有较为详细的介绍，可以作为参见。
以下是切比雪夫I 型低通滤波器的确定方法预先给定通带边界频率c Ω。
ε是与通带波动有关的一个参数，通带波动δ表示成())()()min max 2min 2max lg 20lg 10ΩΩ=ΩΩ=j H j H j H j H a a a a δ式中，()1max =Ωj H a ，表示通带幅度响应的最大值，而()2min 11ε+=Ωj H a故 ()21lg 10εδ+=因而 110102-=δε给定通带波纹值()dB δ后，就能求得2ε。
阶数N 对滤波器特性有极大的影响，N 越大，逼近特性越好，但是相应的滤波器结构也越复杂。
若要求阻带边界频率处的衰减越大，也就是过渡带内幅频特性越陡，则需用的阶数N 越高。
在这个示波器中，采用二阶无限增益多路反馈切比雪夫低通滤波器电路电路图如下而滤波器模块在labview 里面有相应的滤波模块子VI ，可以直接调用3、频谱分析功能设计要用计算机完成频谱分析和其它方面的工作，通常的处理方法是模拟信号x(t)进入数字计算机前先经过数据采集卡(DAQ)中的采样器，将连续时间信号变为离散时间信号，成为采样信号而后再经A/D 转换器在幅值上量化变为离散的数字信号。
（1）香农采样定理说明采样频率与信号频谱之间的关系，是连续信号离散化的基本依据。
取样定理论述了在一定条件下，一个连续时间信号完全可以用该信号在等时间间隔上的瞬时值（或称样本值）表示。
理想低通信道的最高码元传输速率W=2B (其中W 是理想)理想信道的极限信息速率（信道容量）C = B * log2 N ( bps )在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max 大于信号中最高频率fmax 的2倍时(fs.max>=2fmax)，理论上能不失真的再现原信号，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5～10倍。
（2）频谱分析采用快速傅立叶FFT 算法，完成频域信号分析，可以获得对应的频谱图。
Labview 提供了与信号分析有关的大量函数可以直接使用，在本文中采用FFT PowersPectrum 作为主要数据处理子Vl 进行功率谱分析。
按照傅里叶级数的定义，凡是满足狄利克雷条件的周期函数都能写成傅里叶级数的形式，函数的周期为T1，各次谐波成分的幅度值按以下各式计算：直流分量010110()t T a f t dt t T +=⎰ （4-1）余弦分量的幅度 011012()cos()t T an f t n t dt t T ω+=⎰ （4-2）正弦分量的幅度 011012()sin()t T bn f t n t dt t T ω+=⎰ （4-3）其中n=1,2,.....。
以上为三角函数的形式，或者转换成复指数形式：()jm t m x t C e ω∞-∞=∑ （4-4）根据实际分析的需要，选择合适的f ，由此可以确定采样点数N=s f /f ，虽然f 选取的越小越好，但随着f 的减小N 在增大，相对的计算量和对计算机系用的要求也迅速增加，所以f 要选择合适。
为了用快速傅立叶变化FFT 对采样信号进行分析，选取N 为2的整数次幂，由s f 和N ，就可以确定采样信号的长度T=N/s f 。
因为原来的信号是周期信号，它的频谱本身是离散的，有DFT 求取的就是其离散谱，故不会产生栅栏效应，故信号不需要再有额外的补零处理。
为了防止频谱信号产生泄漏，在对信号采样是选择的采样频率和截取的信号长度要合适，应使窗的宽度τ为信号周期的整数倍。
4、参数测量功能设计该部分主要对采集信号各种参数测试包含信号的频率、周期、最大值、最小值、占空比、周期均方根。
测试模块调用 LABVIEW 中自带的提取单频信息模块、脉冲参数测量模块、周期平均值和均方根测量模块对波形进行测量。
用到的节点有：幅值和电平测量，信号的时间与瞬态特性测量参数测量模块程序前面板最大值：()()0max |x |p x t t T +=< 最小值()()0min |x |p x t t T -=<峰峰值 p p p p x x x -+-=-均方根值()02001Tav P x t dt T=⎰ 测频率模块vi频率是单位时间内被测信号重复出现的次数。
N f t=以上为计数法测频原理图，下面为labview 中计数法测频的实现而占空比，相位等参数测量，在labview 中也有成熟的VI 模块，可直接调用在这里不一一列举4、波形储存回放功能设计波形存储和回放波形主要适用于因特殊原因不能实时处理数据，或者是数据有重要的参考价值，我们需要先把数据保存下来，日后再读取出来，此时读出的数据就和实时采集的数据一样，也能进行自动参数测量，频谱分析等。
在本文用Labview 实现的虚拟示波器中，当用软件完成数据采集、处理等工作后，可以将采集到数据以及处理后的数据回放出来，以便继续研究。
这样的功能就依靠波形存储回放显示模块来实现。
六、结论和总结本次设计是一个基于labview的虚拟示波器，其优点在于硬件设施简单，软件部分有成熟的labview子模块可以调用，这就给设计减少了很多的麻烦。
通过查阅课本和资料，确定了一个示波器所需要的器件及软件功能。
硬件部分的高速数据采集卡和小型变压器也均采用已经做好的器件直接使用，软件部分是依托labview的强大界面功能和模块设计，只需要输入一定的参数并将各个模块组合起来实现设计目的即可。
