基于LabVIEW的虛擬數(shù)字示波器的設計與實現(xiàn).pdf

1、由于電子技術、計算機技術的高速發(fā)展及其在電子測量技術和儀器領域中的應用，新的測試理論、新的測試方法、新的測試領域以及新的儀器結(jié)構不斷出現(xiàn)。電子測量儀器的功能和作用已經(jīng)發(fā)生質(zhì)的變化。在先進的測控系統(tǒng)中，不僅希望設備能夠單獨進行測試，還希望他們之間能夠互相通信，構成測試系統(tǒng)，甚至是測試網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享，以便對眾多的被測信號進行對比、綜合和自動分析、從而得出準確的判斷。這是電子行業(yè)本身給測試設備提出的要求，傳統(tǒng)的測試儀器在此方面受到很大

2、的限制。由于上述原因，并且隨著電子技術和計算機技術的快速發(fā)展以及價格不斷下降，改變了傳統(tǒng)的電子技術設計觀念，使原來部分由硬件完成的功能，現(xiàn)在能由軟件實現(xiàn)。例如儀器面板和數(shù)字濾波等，實現(xiàn)硬件軟件化。而不少硬件難以實現(xiàn)的功能，例如復雜的信號分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計和三維圖像顯示等，在計算機中則較容易實現(xiàn)。在市場的需求和相關技術支持下，促使了基于個人計算機的測控儀器——虛擬儀器的發(fā)展。虛擬儀器利用計算機強大的處理能力，使得它成為了一種很好的工具，其應用

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優(yōu)勢。 示波器是在科學研究和工程設計中廣泛應用的一種通用儀器。目前研制一種結(jié)構簡單、操作方便、生產(chǎn)技術要求不高、費用低的數(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)字存儲示波器。虛擬數(shù)字存儲示波器是虛擬儀器技術的一種具體應用。該虛擬儀器基于計算機平臺，將虛擬儀器硬件和軟件緊密結(jié)合，實現(xiàn)比傳統(tǒng)儀器更強大的功能。虛擬數(shù)字存儲

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算機軟件系統(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。本文主要完成對軟件系統(tǒng)的設計。 本文設計的虛擬數(shù)字存儲示波器的系統(tǒng)工作原理是，對模擬信號進行數(shù)據(jù)采集后，根據(jù)使用者的不同要求由軟件對數(shù)據(jù)進行相應的分析、處理，并在屏幕上顯示處理結(jié)果。 本設計采用模塊化的軟件設計思想編寫，每個功能的實現(xiàn)由一個模塊完成。我們所設計

5、的虛擬數(shù)字存儲示波器主要由數(shù)據(jù)采集、參數(shù)測量、頻譜分析、濾波和波形存儲和讀取模塊組成。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系組合起來，就形成了完整的虛擬數(shù)字存儲示波器。它具有傳統(tǒng)儀器所沒有的許多優(yōu)點，如波形可以存儲為數(shù)據(jù)文件，可以長久保存并隨時調(diào)用，波形顯示可以進行單、雙通道的切換、成本低廉，可以根據(jù)需要進行功能拓展。 本設計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，具有十分強大的數(shù)據(jù)庫。它為虛擬儀器設計者提供了一個便捷、輕松的設計環(huán)境。是目前應用最廣泛的虛擬儀器開發(fā)平臺軟件之一。 本設計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，借助計算機強大功能，設計了一種方便、實用的虛擬示波器，并在實際運用中取得較好的效果。它的主要性能指標是雙通道波形顯示，波形可存儲讀取，具有譜分