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1、第32卷第11期电子工程师Vol.32No.112006年11月ELECTRONICENGINEERNov.2006基于LabVIEW的虚拟示波器的设计12朱红林,刘武(1.华中师范大学物理科学与技术学院,湖北省武汉市430079;2.湖北省教育信息化研究中心,湖北省武汉市430079)摘要:虚拟仪器是电子测量技术与计算机技术深层次结合的、具有很好发展前景的新一类电子仪器。基于声卡的数据采集与分析的虚拟示波器,具有实现简单、界面友好、性能稳定可靠等优点。在LabVIEW环境中实现了与现实中实际示波器相似的功能。关键词:虚拟仪器;声卡;LabVIEW;虚拟示波器中
2、图分类号:TM935.37VIEW),在计算机的屏幕上形象地模拟各种仪器的面0引言板(包括显示器、指示灯、旋纽、开关、按键等)以及相在虚拟仪器系统中,硬件解决信号的输入和输出,应的功能。与传统仪器相比,它有以下特点:软件可以方便地修改、改变仪器系统的功能,以适应不a)通用硬件平台确定后,由软件取代传统仪器中同使用者的需要。其中信号的输入部分一般使用数据的硬件来完成和扩展仪器的功能,增强仪器的性能;采集卡实现。商用的数据采集卡具有较大的通用性,b)仪器的功能是用户根据需要由软件设计和定但其价格昂贵,在具体的应用场合,有些功能可能并不义的(而不是事先由厂家定义好的)
3、,可以灵活方便地实用。普通声卡,具有16位量化精度,数据采集频率定制仪器,满足用户的特殊需要;为44kHz,完全可以满足特定应用范围内数据采集的c)研制周期较传统仪器大为缩短;需要,个别性能指标还优于商用数据采集卡,而价格却d)虚拟仪器开放、灵活,可与计算机同步发展,可为商用数据采集卡的十几分之一甚至几十分之一。与网络及其周边设备互联。本文利用普通声卡做采集卡,利用美国NI公司的虚拟仪器是现代仪器技术和计算机技术深层次结虚拟仪器软件LabVIEW做开发平台,设计实现了一个合的产物,是计算机辅助测试(CAT)领域的一项重要虚拟示波器。该系统能够正确采集声卡设计频率
4、范围技术。随着计算机、仪器和网络通信技术的不断完善,内的信号,实现了基本示波器的测量功能和频谱分析虚拟仪器将向外挂式虚拟仪器、PXI型高精度集成虚功能,可以用来测量音频范围的信号(如声音、脉搏、拟仪器测试系统、网络化虚拟仪器3个方向发展。心电、脑电、电话等)。2基于声卡数据采集的实现1虚拟仪器的特点在一块声卡上有晶振、A/D和D/A转换芯片以及仪器技术发展至今,经历了模拟仪器、数字化仪数字信号处理芯片和其他辅助电路。因此,它可以作器、智能仪器以及单台仪器、层叠式仪器系统阶段,从为数据采集卡使用,不过被采集的信号的频率被限制20世纪80年代进入了虚拟仪器系统阶段。
5、虚拟仪器在音频范围之内。人耳对频率的感觉为20Hz～20kHz,是以计算机为基础,配以相应测试功能的硬件作为信而声卡的频率响应上限范围在20kHz。设定了采样号输入/输出的接口,完成信号的采集、测量与调理,从频率、采样位数、缓冲区大小之后,再利用声卡的DMA方式进行数据采集工作。而完成各种测试功能的一种计算机化仪器系统。虚拟在LabVIEW环境下,功能模板中提供了声卡的相仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融关虚拟仪器,如SIConfig、SIStart、SIRead、SIStop等。借合为一体,从而把计算机强大的计算处理能力和仪器助硬件驱动程序对声卡的
6、采样频率、采样位数、缓冲区硬件的测量、控制能力结合在一起,大大缩小了仪器硬大小等分别进行控制,当设定好声卡的音频格式并启件的成本和体积,并通过软件实现对数据的显示、存储动声卡后,声卡就可以实现数据采集,采集到的数据通以及分析处理。利用虚拟仪器软件开发平台(如Lab2过DMA传送到内存中指定的缓冲区,当缓冲区满后,收稿日期:2005211208;修回日期:2006206205。再通过查询或中断机制通知CPU执行显示程序显示·17··测控技术·电子工程师2006年11月缓冲区数据的波形。根据用户的需要,可以调整波形的CD音质界限,48kHz则更加精确一些。采样频率显
7、示,进行波形分析,从而构成功能强大的虚拟存储示不同,采集到的波形的质量也不同,应视具体情况而采波器。本虚拟示波器所能测量的信号全部为弱电,约用合适的频率。在本设计中,为了得到良好的演示效为1V(AC)以下的信号(一般由声卡的性能决定),如果,采用44.1kHz采样频率。而在采样率的选择方果需要测量更大的信号,应先将信号衰减到量程以内。面,采用了一个case循环,目的是在采样率44.1kHz的条件下,在循环内产生波形数据。3虚拟示波器的软件实现在整个whileloop中,控制方式采用了一个OR函虚拟示波器软件设计与实现虚拟示波器主要由普数,目的在于在数据采集产生错
8、误或者人为进行暂停通声卡
