发布时间 : 星期日 文章基于虚拟仪器的双通道示波器设计更新完毕开始阅读
《虚拟仪器技术》结课报告
――基于LabVIEW虚拟示波器设计
一．虚拟仪器及Labview的简介：
虚拟仪器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。自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NI LabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。20年来，无论是初学乍用的新手还是经验丰富的程序开发人员，虚拟仪器在各种不同的工程应用和行业的测量及控制的用户中广受欢迎，这都归功于其直观化的图形编程语言。虚拟仪器的图形化数据流语言和程序框图能自然地显示您的数据流，同时地图化的用户界面直观地显示数据，使我们能够轻松地查看、修改数据或控制输入。
美国国家仪器公司NI（National Instruments）提出的虚拟测量仪器（VI）概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了“软件即是仪器”的先河。“软件即是仪器”这是NI公司提出的虚拟仪器理念的核心思想。从这一思想出发，基于电脑或工作站、软件和I／O部件来构建虚拟仪器。I／O部件可以是独立仪器、模块化仪器、数据采集板（DAQ）或传感器。NI所拥有的虚拟仪器产品包括软件产品（如LabVIEW）、GPIB产品、数据采集产品、信号处理产品、图像采集产品、DSP产品和VXI控制产品等。
本学期，我们学的版本是ＬａｂＶＩＥＷ８．５。当然，也有后续的版本陆续问世。不同的版本之间在一些细节功能上可能存在差异，但总体上还是差不多的，这次的结课作业我就用的是ＬａｂＶＩＥＷ８．５这一版本。
二．总体设计构思
本次作业的要求是设计一个基于ＬａｂＶＩＥＷ的双通道示波器。示波器是我们专业的同学所熟悉的，因为我们许多实验都是在示波器的帮助下才顺利完成的。示波器有模拟示波器和数字示波器两种，而且这两种示波器我都经常用，它们的功能很齐全，设计也很专业，想用ＬａｂＶＩＥＷ设计出与真实示波器完全一样的功能，对于现在的我来说还是有一定难度的，但是示波器最基本的功能我还是能够实现的。想想示波器都有哪些基础的功能呢？最起码的得有波形显示屏，这得通过波形图控件来实现。双通道CH1、CH2也不能少，波形得靠这两个通道才能输入示波器在显示屏上显示出来。为了能够调节波形的幅值，还得有波形幅值控制控件，这是对竖轴的调节。横轴的调节也少不了，为了能够改变波形的周期（频率），要设置周期控制控件。当然，若能实现波形在Y轴的上下移动，那就更好了，这同样得依靠输入控件来实现。竖直分度调节与水平分度调节也是少不了的基本功能。双通道能够显示，那单通道也就容易实现了，所以还得有通道选择控件。再加上一些辅助控件，本次作业基本上就实现了。
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三．具体设计流程
（１） 通道CH1、CH2的波形发生及波形选择
因为CH1、CH2的实现步骤基本一样，所以这里以介绍CH1为例。在程序框图中创建一个条件结构，再利用基本函数发生器创建波形发生模块，用菜单下拉列表（即CH1）来控制条件输入端，条件结构的分支０、１、２、３分别加入正弦波、方波、三角波、锯齿波模拟波形信号，如此便实现了波形选择功能，同时波形发生功能也随之完成。具体程序框图及前面板控件见下图。
图1-1 正弦波的生成及显示
图1-2 方波的生成及显示
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图1-3 三角波的生成及显示
图1-4 锯齿波的生成及显示
（２） 幅值调节与周期调节
实现这两部分功能要用到一般的数值输入控件，为了更加具体化，我将其转换为转盘，操作更加的灵活了。调节转盘的刻度，可以改变波形的幅值或频率。具体图形如下：
图2-1幅值调节按钮图2-2 周期调节按钮
（３） Y轴偏移量的调节
为了能使波形上下移动，我又设置了Ｙ轴调节输入控件，类似于调节幅值和周期控件，我将其转换为旋钮，以便更加灵活的调节。详见下图。
图3 Ｙ轴偏移量调节按钮
（４） 波形幅值、频率、相位的具体显示
在前面已经介绍了如何调节波形的幅值及频率，那么怎样精确的把幅值与频率显示出来呢？这就用到了提取单频信息部件，在程序框图中单击右键，在信号处理的波形测量目录下面便可选中此部件，其功能是给它输入一个波形信号，它会显示波形的频率及幅值或者相位等。详细图形如下：
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图4-1ＣＨ１的幅值、频率、相位显示图4-2ＣＨ２的幅值、频率、相位显示
（５） 竖直分度调节与水平分度调节
不论什么类型的示波器都有分度值，即竖直分度值与水平分度值，一般都分为好几个档位，而且大同小异。我在设计这部分内容时，把竖直分度值设为０.１、０.２、０.５三个档位，将水平分度值设为０.０２、０.０５、０.１三个档位。这部分用到了条件结构，而且还用到了波形图的属性节点。详见下图：
图5-1 竖直分度调节
图5-2 水平分度调节
（６） 通道选择设计
既然是双通道示波器，那么双通道、单通道都应该能够显示，所以要实现这部分的功能要用到条件结构，即单独显示ＣＨ１、ＣＨ２波形与ＣＨ１、ＣＨ２波形同时显示。通道选择０时双通道显示，选择１时显示ＣＨ１，选择２时显示ＣＨ２。详见下图：
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