基于LabVIEW的虛擬數(shù)字示波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、由于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展及其在電子測(cè)量技術(shù)和儀器領(lǐng)域中的應(yīng)用，新的測(cè)試?yán)碚?、新的測(cè)試方法、新的測(cè)試領(lǐng)域以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)。電子測(cè)量?jī)x器的功能和作用已經(jīng)發(fā)生質(zhì)的變化。在先進(jìn)的測(cè)控系統(tǒng)中，不僅希望設(shè)備能夠單獨(dú)進(jìn)行測(cè)試，還希望他們之間能夠互相通信，構(gòu)成測(cè)試系統(tǒng)，甚至是測(cè)試網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息共享，以便對(duì)眾多的被測(cè)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比、綜合和自動(dòng)分析、從而得出準(zhǔn)確的判斷。這是電子行業(yè)本身給測(cè)試設(shè)備提出的要求，傳統(tǒng)的測(cè)試儀器在此方面受到很大

2、的限制。由于上述原因，并且隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展以及價(jià)格不斷下降，改變了傳統(tǒng)的電子技術(shù)設(shè)計(jì)觀念，使原來部分由硬件完成的功能，現(xiàn)在能由軟件實(shí)現(xiàn)。例如儀器面板和數(shù)字濾波等，實(shí)現(xiàn)硬件軟件化。而不少硬件難以實(shí)現(xiàn)的功能，例如復(fù)雜的信號(hào)分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和三維圖像顯示等，在計(jì)算機(jī)中則較容易實(shí)現(xiàn)。在市場(chǎng)的需求和相關(guān)技術(shù)支持下，促使了基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的測(cè)控儀器——虛擬儀器的發(fā)展。虛擬儀器利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的處理能力，使得它成為了一種很好的工具，其應(yīng)用

3、范圍也越來越廣泛。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器在智能化程度、處理能力和可操作性等方面均具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。 示波器是在科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用的一種通用儀器。目前研制一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、生產(chǎn)技術(shù)要求不高、費(fèi)用低的數(shù)字示波器是非常必要的。本文介紹了一種新型的示波器：虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器。虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器是虛擬儀器技術(shù)的一種具體應(yīng)用。該虛擬儀器基于計(jì)算機(jī)平臺(tái)，將虛擬儀器硬件和軟件緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)儀器更強(qiáng)大的功能。虛擬數(shù)字存儲(chǔ)

4、示波器系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和結(jié)果輸出顯示三個(gè)主要功能部分組成。其中，數(shù)據(jù)分析和結(jié)果輸出顯示完全由計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)來完成，只有數(shù)據(jù)采集是在軟件的控制下由硬件來完成。本文主要完成對(duì)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 本文設(shè)計(jì)的虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器的系統(tǒng)工作原理是，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后，根據(jù)使用者的不同要求由軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的分析、處理，并在屏幕上顯示處理結(jié)果。 本設(shè)計(jì)采用模塊化的軟件設(shè)計(jì)思想編寫，每個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)由一個(gè)模塊完成。我們所設(shè)計(jì)

5、的虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器主要由數(shù)據(jù)采集、參數(shù)測(cè)量、頻譜分析、濾波和波形存儲(chǔ)和讀取模塊組成。將這些子模塊在虛擬儀器的框圖程序中按照一定的邏輯關(guān)系組合起來，就形成了完整的虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器。它具有傳統(tǒng)儀器所沒有的許多優(yōu)點(diǎn)，如波形可以存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)文件，可以長(zhǎng)久保存并隨時(shí)調(diào)用，波形顯示可以進(jìn)行單、雙通道的切換、成本低廉，可以根據(jù)需要進(jìn)行功能拓展。 本設(shè)計(jì)所采用的軟件是美國NI公司推出的LabVIEW。LabVIEW是一種基于圖形化編程語言的開

6、發(fā)環(huán)境，具有十分強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫。它為虛擬儀器設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)便捷、輕松的設(shè)計(jì)環(huán)境。是目前應(yīng)用最廣泛的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)軟件之一。 本設(shè)計(jì)采用的硬件是阿爾泰PCI2003數(shù)據(jù)采集卡，此卡基于PCI總線。它的分辨率是12位，采樣速率是100kHz。 本文利用LabVIEW6i圖形編程語言，借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大功能，設(shè)計(jì)了一種方便、實(shí)用的虛擬示波器，并在實(shí)際運(yùn)用中取得較好的效果。它的主要性能指標(biāo)是雙通道波形顯示，波形可存儲(chǔ)讀取，具有譜分