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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。
「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。
摘要示波器是科学研究工程设计中广泛应用的一种通用仪器，虚拟数字存储示波器是虚拟示波器技术的一种具体应用。
本设计主要用强大的图形化虚拟仪器开发平台LabVIEW，完成虚拟双踪示波器的设计。
本设计采用模块化的设计思想，将每个功能都由一个模块来完成，主要有数据采集、数据处理和结果显示三大部分组成。
其中数据采集模块主要由信号发生、触发控制和采样控制组成；信号分析和处理模块由滤波、频谱分析、加窗处理和波形存储和回放组成；波形显示模块由时基控制。
数据处理和结果显示都是由计算机软件系统来完成，而数据采集是计算机控制下的硬件来完成的。
最后对多功能示波器进行了系统测试和性能分析，实验效果达到了预先的设计要求。
本文所设计的多功能示波器具有通用功能外，又优于普通示波器，具有自身的优点，如滤波、频谱分析、波形的存储和调用，其成本低廉，功能可根据应用的需要进行扩展。
关键词：虚拟仪器；多功能示波器； LabVIEWABSTRACTOscilloscope is scientific research engineering design in the extensive application of a universal instrument,virtual digital storage oscilloscope is a vitual oscilloscope technology in a specific application.This design mainly uses powerful graphic vitual instrument development platform LabVIEW,complete a vitual oscilloscope design.This design uses the modular design,each funtion by a module to complete,mainly include data acquisition,data processing and result display of three major components.The data collection module is mainly composed of a signal generator,trigger control and sampling control components,signal analysis and processing module consists of filering,spectrum analysis,winow processing and waveform storage and playback compoment.waveform display module comprises a time-base control.Data processing and result display are made by computer software system to complete data acquisition,which is under the control of computer hardwave to finish the.The multifunctional oscillascope system testing and performance analysis,experimental effect reaches the expected design requirements.The design of the multifuntional oscilloscope has the general funtion,and is superior to ordinary oscilloscope,has its own advantages,such as filtering,spectrum analysis,waveform storage and call,the cost is low funcition according to application needs to expand.Key words: vitual inatrument；multifuntional oscilloscope；LabVIEW目录绪论 (1)1 概述 (2)1.1 虚拟仪器概述 (2)1.1虚拟仪器的现状 (4)1.2.1 国外研究现状 (4)1.2.2 国内研究先状 (5)1.3.3 仪器仪表的发展趋势 (5)1.2本研究的内容 (6)2 虚拟示波器的主要原理 (7)2.1 传统示波器的结构 (7)2.2 现代示波器的基本结构 (7)2.3 示波器的波形显示原理 (8)2.3.1 扫描作用 (8)2.3.2 触发扫描 (11)2.3.3 同步作用 (11)2.4 虚拟示波器的工作原理 (11)3 系统设计 (13)3.1 硬件设计 (14)3.2 软件设计 (14)3.2.1 LabVIEW编程环境介绍 (14)3.2.2 软件编程 (16)3.3 信号分析及处理设计 (16)3.3.1 波形存储及调用 (17)3.3.2 数据存储 (18)3.3.3 数据回放 (18)4 虚拟示波器的调试与测试结果 (19)4.1 虚拟示波器的性能指标 (19)4.2 程序的调试与仪器对比测试结果 (19)4.2.1 波形显示调试结果 (19)4.2.2 触发控制调试 (21)4.2.3 数据分析和处理调试 (21)结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)绪论随着电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展，其在仪器技术和测量技术上得应用也越来越大，仪器仪表结构在许多方面都较传统仪器有很大突破，在功能和作用上发生了质的变化，由此产生了许多新的测试仪器、测试理论、测试方法。
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的虚拟示波器设计引言：虚拟示波器是一种基于计算机软件来模拟实际示波器的一种设备。
它可以通过计算机屏幕上的波形显示来查看和分析电子电路中的信号。
虚拟示波器可以用于教学、研究和工程应用中。
本文将介绍基于LABVIEW的虚拟示波器的设计。
设计目标：本设计的目标是基于LABVIEW软件实现一个功能完善的虚拟示波器，具有以下主要功能和特点：1.实时显示输入信号的波形；2.具有信号的峰值、频率、相位等测量功能；3.具有波形触发功能，可以根据用户设定的触发条件对波形进行触发和捕获；4.支持多通道输入信号，可以同时显示多个通道的波形；5.具有数据保存和导出功能，可以保存波形数据并导出为文件；6.友好的用户界面，方便用户使用和操作。
设计过程：1.硬件连接：将输入信号通过适当的硬件接口连接到计算机，如USB或者GPIB接口。
2.创建虚拟示波器界面：使用LABVIEW软件创建一个用户界面，包括波形显示区域、测量区域、触发条件设置区域等。
用户界面应该简洁明了，易于操作。
3.添加波形显示：在用户界面的波形显示区域添加一个波形显示图表，用于实时显示输入信号的波形。
可以设置波形显示的参数，如横轴和纵轴的标尺范围、触发模式等。
4.添加测量功能：在用户界面的测量区域添加测量功能模块，可以实时测量输入信号的峰值、频率、相位等参数。
可以根据需要添加更多的测量功能。
5.添加触发功能：在用户界面的触发设置区域添加触发条件设置模块，可以设置触发条件，如触发电平、触发沿等。
当输入信号满足触发条件时，将触发波形的捕获和显示。
6.多通道支持：如果需要支持多个通道的输入信号，可以在用户界面中添加多个波形显示图表，每个图表对应一个通道的输入信号。
7.数据保存和导出：添加数据保存和导出功能，可以保存波形数据并导出为文件，以便后续分析和处理。
8.测试和调试：对设计的虚拟示波器进行测试和调试，确保各项功能正常工作。
结果展示：通过LABVIEW软件的虚拟示波器设计，可以实时显示输入信号的波形，并进行各种测量和触发操作。
摘要随着电子计算机技术和软件开发技术的日新月异，电子计算机在数据的实时分析和处理，显示，存贮等方面的优势与传统的仪器相比越来越明显。
与此同时，随着计算机性价比的不断提升，传统仪器的价格又长期居高不下，再加上传统仪器的功能单一，发展虚拟仪器已经成为一个不可阻挡的历史潮流。
美国NI公司在这种大环境下，率先发起了对虚拟仪器的研究开发，推出了Labview软件开发平台。
本课题在掌握了虚拟仪器的基本结构及信号处理的相关知识基础之上，设计了一套虚拟示波器。
对虚拟仪器的概念，结构，发展趋势进行了相关分析。
介绍了与信号处理相关的基础知识，主要是傅里叶变换。
虚拟仪器主要由硬件和软件两个部分构成。
本文对虚拟示波器的硬件即数据采集卡进行了初略的介绍，对其软件部分进行了详细研究。
在此基础上完成了频谱分析模块，存储模块，显示模块，滤波模块，测量模块的设计。
关键词：虚拟仪器虚拟示波器频谱分析数据采集AbstractAlong with the computer technology and software technology is developing rapidly, and the electronic computer in real-time data analysis and processing, storage, show，the advantages of the compared with traditional instruments is more and more obvious. Meanwhile, along with the computer cost-effective rising, the price of traditional instruments, plus high and long-term single function of traditional instruments, development virtual instrument has become an irreversible historical trend. The United States in this kind of environment in NI, pioneered the research and development of virtual instrument, he launched a Labview software development platform.This topic on the concept of virtual instrument, the structure, the development trend for the correlation analysis. Introduces and signal processing related basic knowledge, mainly Fourier transformation. Virtual instrument mainly by the hardware and software two parts. In this paper the hardware that virtual oscilloscope data acquisition card of initial slightly, and discusses its software as part of a deep analysis. Virtual oscilloscope software is divided into several relatively independent modules, such as spectrum analysis module, storage module, display module, filter modules etc.Key words: virtual instrument；virtual oscilloscope；Spectrum analysis；data collection目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1虚拟仪器的基本概念 (1)1.2虚拟仪器的构成 (1)1.3虚拟仪器的较传统仪器的优势 (1)1.4虚拟仪器的现状及发展方向 (1)1.5本论文的主要工作 (2)第2章系统软件的开发平台Labview简介 (3)2.1 labview的基本概述 (3)2.2 labview的模板分析 (4)2.2.1工具模板 (5)2.2.2 控件选板 (6)2.2.3函数选板 (6)第3章系统硬件设计 (8)3.1数据采集技术 (8)3.1.1数据采集系统信号分类 (8)3.1.2基于计算机的数据采集系统各部分的作用 (8)3.2数据采集系统的设计 (10)3.2.1采样/保持器的工作原理 (11)3.2.2多路转换模拟开关 (12)第4章虚拟示波器的软件设计 (14)4.1系统总体构成 (15)4.2滤波器 (16)4.3存储与回放模块 (17)4.4频谱分析模块 (19)4.5参数测量模块 (22)第5章虚拟示波器的调试 (24)5.1波形显示 (24)5.2频谱分析 (24)5.3参数测量 (25)第6章结论和展望 (26)参考文献 (27)第1章绪论1.1虚拟仪器的基本概念电子测量仪器发展到今天，总体上经过了四个历程，按出现的时间顺序依次为;模拟仪器，数字仪器，智能仪器，虚拟仪器。
邮局订阅号：８２－９４６３６０元／年技术创新传感器与仪器仪表《ＰＬＣ技术应用２００例》您的论文得到两院院士关注基于LabVIEW 的多功能虚拟示波器设计ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆＭｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌＶｉｒｔｕａｌＯｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅｂａｓｅｄｏｎＬａｂＶＩＥＷ（湖南大学）唐求滕召胜黄鸿鸣ＴＡＮＧＱＩＵＴＥＮＧＺＨＡＯＳＨＥＮＧＨＵＡＮＧＨＯＮＧＭＩＮＧ摘要：虚拟仪器是当今仪器技术的发展热点，本文设计并实现了一种多功能虚拟示波器，详细介绍了利用图形化编程语言ＬａｂＶＩＥＷ进行仪器程序设计的方法。
仪器具有波形显示、读写、存储、打印和测量参数数字显示功能。
关键词：示波器；虚拟仪器；数据采集；ＬａｂＶＩＥＷ中图分类号：ＴＭ９３５文献标识码：ＢＡｂｓｔｒａｃｔ：ＶｉｒｔｕａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｉｓｔｈｅｈｏｔｓｐｏｔｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａＭｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌＶｉｒｔｕａｌＯｓｃｉｌ－ｌｏｓｃｏｐｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｉｎｇｒａｐｈｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｌａｎｇｕａｇｅ＂ＬａｂＶＩＥＷ＂ｉｓｉｎ－ｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓａｎｄｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｉｎｃｌｕｄｅｂｏｔｈｗａｖｅｆｏｒｍｄｉｓｐｌａｙ，ｒｅａｄ，ｗｒｉｔｅ，ｓｔｏｒｅ，ｐｒｉｎｔａｎｄｍｅａｓｕｒｅ－ｍｅｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｄｉｓｐｌａｙｉｎｄｉｇｉｔａｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅ，ＶｉｒｔｕａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，ＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ＬａｂＶＩＥＷ文章编号：１００８－０５７０（２００７）０１－１－０１５１－０２引言示波器是生产实践和科学研究中应用十分广泛的电子测量仪器。
邮局订阅号：８２－９４６３６０元／年技术创新传感器与仪器仪表《ＰＬＣ技术应用２００例》您的论文得到两院院士关注基于LabVIEW 的多功能虚拟示波器设计ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆＭｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌＶｉｒｔｕａｌＯｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅｂａｓｅｄｏｎＬａｂＶＩＥＷ（湖南大学）唐求滕召胜黄鸿鸣ＴＡＮＧＱＩＵＴＥＮＧＺＨＡＯＳＨＥＮＧＨＵＡＮＧＨＯＮＧＭＩＮＧ摘要：虚拟仪器是当今仪器技术的发展热点，本文设计并实现了一种多功能虚拟示波器，详细介绍了利用图形化编程语言ＬａｂＶＩＥＷ进行仪器程序设计的方法。
仪器具有波形显示、读写、存储、打印和测量参数数字显示功能。
关键词：示波器；虚拟仪器；数据采集；ＬａｂＶＩＥＷ中图分类号：ＴＭ９３５文献标识码：ＢＡｂｓｔｒａｃｔ：ＶｉｒｔｕａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｉｓｔｈｅｈｏｔｓｐｏｔｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａＭｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌＶｉｒｔｕａｌＯｓｃｉｌ－ｌｏｓｃｏｐｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｉｎｇｒａｐｈｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｌａｎｇｕａｇｅ＂ＬａｂＶＩＥＷ＂ｉｓｉｎ－ｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓａｎｄｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｉｎｃｌｕｄｅｂｏｔｈｗａｖｅｆｏｒｍｄｉｓｐｌａｙ，ｒｅａｄ，ｗｒｉｔｅ，ｓｔｏｒｅ，ｐｒｉｎｔａｎｄｍｅａｓｕｒｅ－ｍｅｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｄｉｓｐｌａｙｉｎｄｉｇｉｔａｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅ，ＶｉｒｔｕａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，ＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ＬａｂＶＩＥＷ文章编号：１００８－０５７０（２００７）０１－１－０１５１－０２引言示波器是生产实践和科学研究中应用十分广泛的电子测量仪器。
目前常用的模拟示波器，外型笨重，功能单一；数字示波器虽然有一定的功能扩展，但价格昂贵，维护升级成本高，短时间内难以普及应用。
随着计算机技术、信息处理技术和电子技术的发展，近年来，出现了一种基于计算机和软件的新型仪器－－虚拟仪器。
虚拟仪器以计算机为核心，功能由用户定义和设计，具有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现。
虚拟仪器的关键是用软件来实现硬件的功能，实现“软件即仪器”。
本文应用虚拟仪器开发平台ＬａｂＶＩＥＷ开发了一种多功能虚拟示波器，不仅扩展了示波器的分析和计算能力，而且降低了仪器的价格，增强了仪器的通用性，实现了波形显示、存储、打印和读取以及多个测量参数自动显示、相位差自动计算等功能。
１系统硬件设计虚拟仪器由通用仪器硬件平台和应用软件两大部分构成。
硬件平台完成被测信号调理与信号采集，即获取被测信号。
目前较常用的虚拟仪器系统是数据采集系统（ＰＣ－ＤＡＱ系统）、ＧＰＩＢ仪器测试系统、ＶＸＩ仪器测试系统。
１．１仪器的结构框图多功能虚拟示波器的结构框图如图１所示。
仪器由调理电路、数据采集、计算机等部分组成。
调理电路将被测信号调理成－５￣５Ｖ输入信号，送数据采集卡，转换成为相应的数字信号，再由计算机进行相关分析、计算、输出处理，显示、打印、保存观测结果。
１．２数据采集卡多功能虚拟示波器采用美国国家仪器公司（ＮＡＴＩＯＮＡＬＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ，简称ＮＩ）的数据采集卡ＰＣＩ－６０２４Ｅ，它支持ＤＭＡ方式和双缓冲区模式，保证了实时信号不间断采集与存储。
这种数据采集卡支持单极性和双极性模拟信号输入，采样速率可达２００ｋｂ／ｓ，信号输入范围分别为－５～＋５Ｖ和－１０Ｖ～１０Ｖ。
提供１６路单端／８路差动模拟输入通道、２路独立的ＤＡ输出通道、８位２４线的ＴＴＬ型数字Ｉ／Ｏ、２个２４位２０ＭＨｚ的定时计数器，４个模拟输入范围等多种功能。
该数据采集卡支持的操作系统有：Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００／ＮＴ／ＸＰ／Ｍｅ／９ｘ、Ｌｉｎｕｘ等。
使用的软件有ＬａｂＶＩＥＷ、ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ等。
这些功能使得用户不仅可以用该卡设计示波器，还可以使用该卡设计数字万用表、波形发生器、逻辑分析仪等，做到一卡多用，为系统的后续扩充保留余地。
图１多功能虚拟示波器结构框图１．３多功能虚拟示波器功能设计多功能虚拟示波器的设计参考了传统示波器的功能，并结合虚拟仪器的特点与计算机强大的信息处理能力，在功能上进行了扩展，实现了波形显示、存储、打印和时域、频域参数自动测量、显示、查询以及相位差的自动计算功能。
多功能虚拟示波器的主要技术指标：采样速率：２００ｋｂ／ｓ采样位数：１２ｂｉｔｓ波形显示模式：双通道Ｘ－Ｙｍｏｄｅ定位标尺：两个数据存储：硬盘或软盘２仪器软件设计２．１虚拟仪器软件开发工具唐求：讲师博士研究生国家自然科学基金（６０２７２０５１）资助项目，湖南省杰出中青年专家基金（０１ＪＺＹ２１０１）资助项目１５１－－技术创新中文核心期刊《微计算机信息》（测控自动化）２００７年第２３卷第１－１期３６０元／年邮局订阅号：８２－９４６《现场总线技术应用２００例》传感器与仪器仪表虚拟示波器软件设计采用的ＮＩ公司的虚拟仪器开发工具ＬａｂＶＩＥＷ。
ＬａｂＶＩＥＷ是根据Ｇ编程语言，为数据采集与控制、数据分析与显示而设计的一种图形编程开发环境。
它用图标代码代替编程语言创建应用程序，用数据流编程方法描述程序的执行，用图标和连线代替文本的形式编写程序，为虚拟仪器设计者提供了便捷轻松的设计环境，设计者利用它可以像搭积木一样，轻松组建一个测试系统以及构造自己的仪器面板，而无需进行任何烦琐的程序代码编写。
使用ＬａｂＶＩＥＷ开发平台编制的虚拟仪器程序ＶＩ包括三个部分：程序前面板、框图程序和图标／连接器。
程序前面板用于设置输入数值和观察输出量，生成模仿传统仪器的控制面板。
每一个程序前面板都对应着一段框图程序。
框图程序用Ｌａｂ－ＶＩＥＷ图形编程语言编写，类似传统程序的源代码。
图标／连接器是子程序ＳｕｂＶＩ被其它ＶＩ调用的接口。
ＬａｂＶＩＥＷ采用的是自上向下的模块化编程方法，所生成的各个子程序有利于主程序的设计与实现。
这种设计方法可大大减小虚拟仪器开发的难度，利于仪器开发人员之间的分工协作。
２．２多功能虚拟示波器的软件结构多功能虚拟示波器主要由软件来完成信号的采集、处理和输出。
系统软件包括前面板生成、数据采集、数据处理、波形显示、参数测量、相位差计算、打印、记录等模块。
主程序结构框图如图２所示。
２．３数据采集模块设计ＮＩ公司提供了完善的数据采集卡设置软件Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，用于连接数据采集卡硬件和计算机软件。
虚拟示波器采用了工具ＤＡＱ节点（ＵｔｉｌｉｔｙＶｉｓ）。
在ＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ子模板中选ＡｎａｌｏｇＩｎｐｕｔ中的ＡｎａｌｏｇＩｎｐｕｔＵｔｉｌｉｔｉｅｓ－＞ＡＩＷａｖｅｆｏｒｍＳｃａｎ．ｖｉ节点，能够满足虚拟示波器对数据采集和显示结果控制方面的众多要求。
该数据采集节点可以设置设备号、通道、扫描次数、采样点、扫描速率；在触发方面，它有强大的设置功能：５种触发方式、２个触发源可选；可输出所采集数据的扫描周期。
数据采集模块框图程序如图３所示。
图２虚拟示波器软件结构框图图３数据采集模块框图程序２．４数据处理模块设计本文设计的虚拟示波器数据处理模块具有数据读写、波形显示、波形打印、波形存储、时域参数测量、频域参数测量等功能。
数据采集后，需进行数字滤波、参数计算、频谱分析等数据处理。
根据ＬａｂＶＩＥＷ软件的特点，在编写程序时每一项功能对应一个子程序（ＳｕｂＶＩ），通过各子程序的调用与连接来完成数据处理任务。
时域参数测量子程序的框图程序如图４所示。
图４时域参数测量模块框图程序２．５前面板设计多功能虚拟示波器的前面板设计模仿传统示波器形式，利用软件生成了显示窗、调节旋钮、开关键等部件，但仪器的操作、调节均由鼠标操作完成。
仪器的前面板如图５所示。
３结束语本文设计的多功能虚拟示波器实现了参数的自动测量、分析、处理功能，节省了测量时间，提高了参数测量的精度，实现了波形、数据的存储和显示，具有相位差的自动计算与显示功能。
多功能虚拟示波器的波形打印、暂停等功能也为仪器的使用带来了方便。
实际应用表明，该虚拟示波器具有集成度高、功能强、操作简单、使用方便等优点。
在实现传统示波器功能的基础上增加软件设计，还实现了频谱分析、万用表、频率计等功能，实现仪器的一机多用。
本文作者创新点在于以虚拟仪器开发平台ＬａｂＶＩＥＷ为基础，设计、开发了具有波形检测、分析、存储、打印功能的集示波器、频谱分析仪、万用表、频率计为一体的多功能测量仪器，可望使测量人员从众多操作复杂的仪器中解脱出来，实现“测量室拎着走”。
参考文献：［１］杨乐平，李海涛，赵勇等．ＬａｂＶＩＥＷ高级程序设计［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００３．［２］谢启，温晓行，高琴妹等．ＬａｂＶＩＥＷ软件中菜单形式的用户界面设计与实现［Ｊ］．微计算机信息，２００５，９－１：８８－９０．［３］ＮＩ．ＬａｂＶＩＥＷＵｓｅｒＭａｎｕａｌ［Ｍ］．ＵＳＡ：ＮａｔｉｏｎａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，１９９８．［４］ＮＩ．ＮＩＤＡＱＵｓｅｒＭａｎｕａｌｆｏｒＰＣＣｏｍｐａｔｉｂｌｅｓ［Ｍ］．ＵＳＡ：ＮａｔｉｏｎａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，２００１．作者简介：唐求（１９７０－），女，讲师，博士研究生，主要从事虚拟仪器、智能信息处理技术等方面的教学和科研工作，Ｅ－ｍａｉｌ：ｔａｎｇｑｉｕｈｎｕ＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ；滕召胜（１９６３－），男，教授，博士生导师，主要从事智能仪器及信息处理等方面的教学和科研工作，Ｅ－ｍａｉｌ：ｔ４ｔ４ｔ４＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ。
Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＴａｎｇＱｉｕ，ｗａｓｂｏｒｎｉｎ１９７０，ｆｅｍａｌｅ，ｌｅｃｔｕｒｅｒ，Ｐｈ．Ｄ．ｓｔｕｄｅｎｔ，ｗａｓｅｎｇａｇｅｄｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｔｅａｃｈｉｎｇｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｖｉｒｔｕａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．（４１００８２湖南长沙湖南大学电气与信息工程学院）唐求滕召胜黄鸿鸣通讯地址：（４１００８２湖南长沙湖南大学电气与信息工程学院）唐求（收稿日期：２００６．８．２４）（修稿日期：２００６．９．２２）１５２－－。
