基于LabVIEW的虛擬示波器設(shè)計(jì)（共22頁(yè)pdf）測(cè)控儀器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

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虛擬儀器包括硬件和軟件兩個(gè)基本要素，硬件功能是獲取被測(cè)的物理信號(hào)，提供信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ�；軟件則是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分析、處理、顯示等功能，并將其集成為儀器操作與運(yùn)行的一體化環(huán)境�？傮w而言，虛擬儀器硬件以 VXI、PXI等先進(jìn)的計(jì)算機(jī)接口總線發(fā)展為標(biāo)志，而軟件技術(shù)則是以VISA、SCPI、IVA等標(biāo)準(zhǔn)和LabVIEW、LabWindows/CVI等先進(jìn)開發(fā)平臺(tái)為核心，構(gòu)成一個(gè)完整的虛擬儀器技術(shù)體系。
示波器是以短暫掃跡的形式顯示一個(gè)量的瞬時(shí)值的儀器，也是一種測(cè)量、觀察、記錄的儀器，在科研和實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用十分廣泛。傳統(tǒng)的模擬示波器把需要觀察的兩個(gè)電信號(hào)加至示波管的 X、Y通道以控制電子束的偏移，從而獲得熒光屏上關(guān)于兩個(gè)電信號(hào)關(guān)系的顯示波形。這種模擬示波器體積大、重量輕、成本高、價(jià)格貴，并不適合于對(duì)非周期的、單次信號(hào)的測(cè)量�；�于多功能DAQ卡和LabVIEW平臺(tái)開發(fā)的虛擬數(shù)字示波器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、開發(fā)成本低等優(yōu)點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。


1．?dāng)?shù)據(jù)采集模塊
主要完成數(shù)據(jù)采集的控制，包括觸發(fā)控制、通道選擇控制、時(shí)基控制等。其中：
1）觸發(fā)控制包括觸發(fā)模式、觸發(fā)斜坡、觸發(fā)電平控制；
2）通道選擇主要控制單通道或雙通道測(cè)量；
3）時(shí)基控制主要控制采集卡掃描率、每一通道掃描次數(shù)(取樣數(shù))。
2．波形顯示模塊
軟件需提供五種波形顯示模式：
1）A、B、A&B 模式：通過(guò)顯示通道選擇按鍵A  和B，可以任意顯示某一通道或兩通道輸入信號(hào)的波形。
2）XY 模式：當(dāng)兩通道都處于選通狀態(tài)時(shí)，使用此模式來(lái)顯示李沙育(Lissajous)圖形、測(cè)量相位差或頻率。
3）A＋B，A－B 模式：當(dāng)兩通道處于選通狀態(tài)時(shí)，使用此模式顯示兩通道信號(hào)代數(shù)相
加、相減后的波形。
4）A&A  積分
5）A&A  微分
3．參數(shù)測(cè)量模塊
主要模擬HP54603B 的參數(shù)測(cè)量功能，完成包括Vrms 等19  個(gè)電壓參數(shù)和頻率、周期等
7  個(gè)時(shí)間參數(shù)的測(cè)量，并顯示其測(cè)量結(jié)果。
4．頻譜分析模塊
采用快速FFT  算法，完成頻域信號(hào)分析�？蓪�(shí)現(xiàn)的頻譜分析控制包括：
1）Window 選擇，提供9 種頻譜分析窗口；
2）Log/Linear 選擇，提供3 種坐標(biāo)顯示模式；
3）DisplayUnit  選擇，提供8  種單位。
5．?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)和回放模塊
按鍵“寫盤”控制是否進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；按鍵“讀盤”控制是否從數(shù)據(jù)文件中讀取數(shù)據(jù)。主面板提供了兩個(gè)文件名輸入框，前—個(gè)為信號(hào)波形數(shù)據(jù)文件名輸入框，后一個(gè)為采樣周期文件名輸入框，這兩個(gè)文件由寫盤功能和讀盤功能共用。從軟盤或硬盤上讀取的數(shù)據(jù)同實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)一樣，能夠進(jìn)行自動(dòng)參數(shù)測(cè)量以及顯示波形，并保留在顯示窗口(顯示模式可以設(shè)置為三種模式中的任意一種)，還可以根據(jù)需要設(shè)置進(jìn)行頻譜分析。
二、主要控制結(jié)構(gòu)
1．測(cè)量控制結(jié)構(gòu)
通過(guò)邏輯按鍵“測(cè)量”控制是否進(jìn)行測(cè)量；通過(guò)邏輯按鍵“通道”控制通道選擇。
2．自動(dòng)調(diào)整掃描率控制結(jié)構(gòu)
由邏輯按鍵組“自動(dòng)”、“手動(dòng)”來(lái)控制是自動(dòng)調(diào)整掃描率，還是手動(dòng)調(diào)整掃描率。

虛擬儀器設(shè)計(jì)方案
本虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器是在對(duì)傳統(tǒng)示波器進(jìn)行分析后，基于多功能 DAQ采集卡和LabVIEW開發(fā)平臺(tái)來(lái)設(shè)計(jì)的具有數(shù)字存儲(chǔ)示波器、數(shù)字萬(wàn)用表、數(shù)字頻率計(jì)三者功能與一體的一個(gè)功能強(qiáng)大的電子測(cè)試儀器，主要由數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)處理部分、波形顯示部分、波形存儲(chǔ)和回放以及頻譜分析等部分組成，可以完成對(duì)信號(hào)的輸入及獲取、信號(hào)電壓參數(shù)及時(shí)間頻率參數(shù)的自動(dòng)測(cè)量、信號(hào)的波形顯示及存儲(chǔ)回放和信號(hào)的頻譜分析等功能。
該示波器主要由數(shù)據(jù)采集DAQ（Data Acquisition）、接口總線、硬件驅(qū)動(dòng)程序和虛擬數(shù)字示波器軟件構(gòu)成。圖2.1所示為虛擬數(shù)字示波器的整體組成結(jié)構(gòu)圖。信號(hào)檢測(cè)電路時(shí)信號(hào)調(diào)理輔助電路，接收傳感器傳送過(guò)來(lái)的物理信號(hào)，并從混合信號(hào)中提取出待測(cè)的微弱信號(hào)，輸出的多路信號(hào)時(shí)已經(jīng)放大濾波和電平變換后的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，送入數(shù)據(jù)采集卡板（由硬件程序驅(qū)動(dòng)工作），通過(guò)系統(tǒng)總線送進(jìn)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。在使用 DAQ卡之前必須對(duì)DAQ卡的硬件進(jìn)行配置，這些控制程序用到了相應(yīng)的底層DAQ驅(qū)動(dòng)程序。


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2018-11-16 11:12 上傳

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