课程设计-基于labview的数字示波器设计

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1、测控仪器设计课程设计说明书姓名：沈游学号：200906028班级：测控091专业：测控技术与仪器学院：机械工程学院时间：2012.7.2～2012.7.13地点：机械工程学院机房指导教师：文妍李霞杨淑燕彭花26目录一．前言………………………………………………………………………………5二．示波器设计方案…………………………………………………………………6三．示波器工作原理与设计步骤……………………………………………………8Ⅰ.模拟采集模块………………………………………………………8Ⅱ.时基控制……………………………………………………………10Ⅲ.波形显示模块………………………………………………

2、………10Ⅳ.参数测量模块………………………………………………………13Ⅴ.频谱分析模块………………………………………………………15Ⅵ.数据存储和回放模块………………………………………………17Ⅶ.波形打印模块………………………………………………………18Ⅷ.主要控制结构………………………………………………………19四．遇到的问题及解决方法…………………………………………………20五．总结………………………………………………………………………21附录：前面板和程序框图………………………………………………………2226前言随着科学技术的发展，在测量领域中需要不断更新测量设备，以满足越来越高的

3、测量要求。在我国，传统仪器技术还比较落后，目前有大批陈旧的测试仪器等待更新。这些仪器的测量精度和可靠性均低于国外，并且自动化程度较低。高档仪器基本上依靠国外进口，每年都消耗国家大量外汇。然而，花大量资金购买的仪器，可能我们只需要其中的一部分功能，同时有些其他应用的功能要求，该仪器却满足不了。这些情况无疑是大大浪费了投资。设想要是能将仪器稍微改动以实现更大的使用范围该多好。但是这对于传统仪器来说是非常困难的。虚拟仪器的出现，将彻底改变这种局面。利用计算机丰富的软硬件资源，用户可以随心所欲地根据自己的需求，设计自己的仪器系统，满足多种多样的应用需求。数字示波器是在科学研究和工程设计中广泛应用的一

4、种通用仪器。目前高精度、具有数据存储能力的示波器，生产工艺复杂，价格昂贵。所以虚拟数字存储示波器的设计有一定的经济价值；虚拟示波器能充分发挥虚拟仪器结构简单、功能丰富、价格低廉、能重复开发、可用户自定义的优势。设计的虚拟数字存储示波器，可同时显示、记录和存储多通道输入的波形，并且可以对波形进行数据分析和处理，具有一定的研究意义。结合虚拟仪器技术和软件编程技术，本文设计并实现了一个虚拟示波器。整个系统分为硬件和软件两个部分。硬件部分主要由计算机和数据采集模块组成。数据采集模块采用阿尔泰公司的PCI2003数据采集卡，由于硬件部分主要是购买的成熟产品，本论文的研究重点放在软件的编制和实现上。本课

5、题的主要工作是首先进行虚拟数字存储示波器(简称为虚拟示波器)的整体设计；熟悉数据采集卡的使用；掌握虚拟仪器的软件编程环境LabVIEW的使用：用图形化编程语言LabVIEW实现虚拟示波器的数据采集模块、参数测量模块、频谱分析模块、数据存储和读取模块以及滤波模块的设计。26示波器设计方案虚拟示波器由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。其中硬件设备与接口包括仪器接口设备和计算机，设备驱动软件是直接控制各种硬件接口的驱动程序。本设计的信号处理与结果显示都由软件完成，并以虚拟仪器面的形式在计算机屏幕上显示与真实仪器面板操作性对应的各种控件。本虚拟数字存储示波器是在对传统示波器进行分析后，

6、基于多功能DAQ采集卡和LabVIEW开发平台来设计的具有数字存储示波器、数字万用表、数字频率计三者功能与一体的一个功能强大的电子测试仪器，主要由数据采集部分、数据处理部分、波形显示部分、波形存储和回放以及频谱分析等部分组成，可以完成对信号的输入及获取、信号电压参数及时间频率参数的自动测量、信号的波形显示及存储回放和信号的频谱分析等功能。该示波器主要由数据采集DAQ（DataAcquisition）、接口总线、硬件驱动程序和虚拟数字示波器软件构成。图2.1所示为虚拟数字示波器的整体组成结构图。信号检测电路时信号调理辅助电路，接收传感器传送过来的物理信号，并从混合信号中提取出待测的微弱信号，输

7、出的多路信号时已经放大滤波和电平变换后的标准信号，送入数据采集卡板（由硬件程序驱动工作），通过系统总线送进计算机进行处理。在使用DAQ卡之前必须对DAQ卡的硬件进行配置，这些控制程序用到了相应的底层DAQ驱动程序。图1虚拟数字示波器结构图26该虚拟仪器的软件是以LabVIEW开发环境为平台，采用的是自顶而下的设计方法，首先，有要实现的目标功能来制定一个整体框架。由一个采集开关启动整个仪器采集过程，在采集状态下