基于LabVIEW的多功能虛擬示波器設計
2013-03-04
示波器是生產(chǎn)實踐和科學研究中應用十分廣泛的電子測量儀器。目前常用的模擬示波器，外型笨重，功能單一；數(shù)字示波器雖然有一定的功能擴展，但價格昂貴，維護升級成本高，短時間內(nèi)難以普及應用。隨著計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，近年來，出現(xiàn)了一種基于計算機和軟件的新型儀器——虛擬儀器。虛擬儀器以計算機為核心，功能由用戶定義和設計，具有虛擬面板，其測試功能由測試軟件實現(xiàn)。虛擬儀器的關鍵是用軟件來實現(xiàn)硬件的功能，實現(xiàn)“軟件即儀器”。本文應用虛擬儀器開發(fā)平臺LabVIEW開發(fā)了一種多功能虛擬示波器，不僅擴展了示波器的分析和計算能力，而且降低了儀器的價格，增強了儀器的通用性，實現(xiàn)了波形顯示、存儲、打印和讀取以及多個測量參數(shù)自動顯示、相位差自動計算等功能。
1 系統(tǒng)硬件設計多功能虛擬示波器結(jié)構(gòu)框圖虛擬儀器由通用儀器硬件平臺和應用軟件兩大部分構(gòu)成。硬件平臺完成被測信號調(diào)理與信號采集，即獲取被測信號。目前較常用的虛擬儀器系統(tǒng)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（PC-DAQ系統(tǒng)）、GPIB儀器測試系統(tǒng)、VXI儀器測試系統(tǒng)。1.1 儀器的結(jié)構(gòu)框圖 多功能虛擬示波器的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。儀器由調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集、計算機等部分組成。調(diào)理電路將被測信號調(diào)理成-5~5V輸入信號，送數(shù)據(jù)采集卡，轉(zhuǎn)換成為相應的數(shù)字信號，再由計算機進行相關分析、計算、輸出處理，顯示、打印、保存觀測結(jié)果。
1.2 數(shù)據(jù)采集卡
國家自然科學基金（60272051）資助項目，湖南省杰出中青年專家基金（01JZY2101）資助項目多功能虛擬示波器采用美國國家儀器公司（NATIONAL INSTRUMENTS，簡稱NI）的數(shù)據(jù)采集卡PCI－6024E，它支持DMA方式和雙緩沖區(qū)模式，保證了實時信號不間斷采集與存儲。這種數(shù)據(jù)采集卡支持單極性和雙極性模擬信號輸入，采樣速率可達200kb/s，信號輸入范圍分別為－5～＋5V和-10V～10V。提供16路單端／8路差動模擬輸入通道、2路獨立的DA輸出通道、8位24線的TTL型數(shù)字I／O、2個24位20MHz的定時計數(shù)器，
4個模擬輸入范圍等多種功能。該數(shù)據(jù)采集卡支持的操作系統(tǒng)有：Windows 2000/NT/XP/Me/9x、Linux等。使用的軟件有LabVIEW、LabWindows/CVI等。這些功能使得用戶不僅可以用該卡設計示波器，還可以使用該卡設計數(shù)字萬用表、波形發(fā)生器、邏輯分析儀等，做到一卡多用，為系統(tǒng)的后續(xù)擴充保留余地。
1.3 多功能虛擬示波器功能設計多功能虛擬示波器的設計參考了傳統(tǒng)示波器的功能，并結(jié)合虛擬儀器的特點與計算機強大的信息處理能力，在功能上進行了擴展，實現(xiàn)了波形顯示、存儲、打印和時域、頻域參數(shù)自動測量、顯示、查詢以及相位差的自動計算功能。多功能虛擬示波器的主要技術(shù)指標：采樣速率：200kb／s采樣位數(shù)：12bits波形顯示模式：雙通道X-Y mode定位標尺：兩個數(shù)據(jù)存儲：硬盤或軟盤2 儀器軟件設計2.1 虛擬儀器軟件開發(fā)工具虛擬示波器軟件設計采用的NI公司的虛擬儀器開發(fā)工具LabVIEW
來源：示波器 http://rengken.cn/
1 系統(tǒng)硬件設計多功能虛擬示波器結(jié)構(gòu)框圖虛擬儀器由通用儀器硬件平臺和應用軟件兩大部分構(gòu)成。硬件平臺完成被測信號調(diào)理與信號采集，即獲取被測信號。目前較常用的虛擬儀器系統(tǒng)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（PC-DAQ系統(tǒng)）、GPIB儀器測試系統(tǒng)、VXI儀器測試系統(tǒng)。1.1 儀器的結(jié)構(gòu)框圖 多功能虛擬示波器的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。儀器由調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集、計算機等部分組成。調(diào)理電路將被測信號調(diào)理成-5~5V輸入信號，送數(shù)據(jù)采集卡，轉(zhuǎn)換成為相應的數(shù)字信號，再由計算機進行相關分析、計算、輸出處理，顯示、打印、保存觀測結(jié)果。
1.2 數(shù)據(jù)采集卡
國家自然科學基金（60272051）資助項目，湖南省杰出中青年專家基金（01JZY2101）資助項目多功能虛擬示波器采用美國國家儀器公司（NATIONAL INSTRUMENTS，簡稱NI）的數(shù)據(jù)采集卡PCI－6024E，它支持DMA方式和雙緩沖區(qū)模式，保證了實時信號不間斷采集與存儲。這種數(shù)據(jù)采集卡支持單極性和雙極性模擬信號輸入，采樣速率可達200kb/s，信號輸入范圍分別為－5～＋5V和-10V～10V。提供16路單端／8路差動模擬輸入通道、2路獨立的DA輸出通道、8位24線的TTL型數(shù)字I／O、2個24位20MHz的定時計數(shù)器，
4個模擬輸入范圍等多種功能。該數(shù)據(jù)采集卡支持的操作系統(tǒng)有：Windows 2000/NT/XP/Me/9x、Linux等。使用的軟件有LabVIEW、LabWindows/CVI等。這些功能使得用戶不僅可以用該卡設計示波器，還可以使用該卡設計數(shù)字萬用表、波形發(fā)生器、邏輯分析儀等，做到一卡多用，為系統(tǒng)的后續(xù)擴充保留余地。
1.3 多功能虛擬示波器功能設計多功能虛擬示波器的設計參考了傳統(tǒng)示波器的功能，并結(jié)合虛擬儀器的特點與計算機強大的信息處理能力，在功能上進行了擴展，實現(xiàn)了波形顯示、存儲、打印和時域、頻域參數(shù)自動測量、顯示、查詢以及相位差的自動計算功能。多功能虛擬示波器的主要技術(shù)指標：采樣速率：200kb／s采樣位數(shù)：12bits波形顯示模式：雙通道X-Y mode定位標尺：兩個數(shù)據(jù)存儲：硬盤或軟盤2 儀器軟件設計2.1 虛擬儀器軟件開發(fā)工具虛擬示波器軟件設計采用的NI公司的虛擬儀器開發(fā)工具LabVIEW
來源：示波器 http://rengken.cn/
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