虚拟示波器的设计与实现

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1、万方数据第26卷第8期增刊仪器仪表学报2005年8月虚拟示波器的设计与实现王秀芳郝建勋(大庆石油学院电气信息工程学院大庆163318)摘要介绍以图形化编程语言LabVIEW设计与实现一个虚拟示波器的过程的实例，具体阐述使用I。abVIEw进行虚拟示波器设计的方法，从而使虚拟示波器的实现更加灵活，功能也更加强大。关键词虚拟仪器示波器LabVIEW虚拟示波器TheDesignandRealizationofaVirtualOscillographWangXiMangHaoJianxun(Dept．p，Electro

2、nicsandCommunicationEngineering，DaqingPetroleumInstitute，Daqing163318，China)AbstractItillustrateshowtoapplythegraphicalsoftwareLabVIEWfordesigningandrealizingavirtualoscillograph，somakesrealizationofthevirtualoscillographmoreflexibleandfunctionsmorepowerful．

3、KeywordsVirtualinstrumentOscillographLabVIEWVirtualoscillograph机的资源增加测试系统的灵活性和扩展性。PCI总线1引言传输速率高，数据吞吐量大，是今后数据采集板卡设计的主流。因此虚拟示波器采用PCI总线数据采集卡。虚拟仪器是在计算机的支持下采用必要的数据采集硬件，通过软件设计来实现仪器的全部功能。虚拟示波器在性能上更具有灵活性，用户可根据自身需要定制仪器的功能，充分体现了它的优越性，彻底打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的模式。因此，虚拟示波器以

4、其明显的优势，将会得到更广泛的应用。2虚拟示波器的设计虚拟示波器主要由一块PCI总线的多功能数据采集卡和相应的软件组成。该虚拟示波器可划分为数据采集、数据分析处理、数据输出与显示3个J=cJ能模块。其功能组成框图如图1。图1虚拟～i波器功能组成挺幽2．1虚拟示波器接口形式的确定DAQ(DataAcQuisition)数据采集接口卡是基于计算机标准总线的内置功能插卡，可以充分利用计算数据采集借助软件来控制整个DAQ系统，包括采集原始数据、分析数据等。2．2虚拟示波器软面板的设计图形化编程语言LabVIEW提供了直

5、观高效的图形化编程环境，丰富的库函数、方便的调试手段、多样化的应用解决方案和完善的管理功能，故本虚拟示波器的泄计采H{LahVIEW浯言，阁2堆拟小披器软曲敝虚拟示波器软面板用来提供用户与虚拟示波器的接口。用户可以通过控制软面板上的开关和按钮，模拟传统仪器的操作，通过键盘和鼠标，实现对虚拟示波器的控制。设计的虚拟示波器软面板如图2。软面板设计的总体思想是：(1)根据测试要求确定仪器功能和技术指标，选择万方数据254仪器仪表学报第26卷合适的面板按钮，确定每一按钮或图标的功能及相关的实现电路或程序。(2)采用面向

6、对象设计方法设计。由于面板上的每一个按钮、图标都代表了一种仪器功能，代表了一个功能模块，采用面向对象的设计方法，实现容易。2．3虚拟示波器的LabVIEW编程设计过程中，将虚拟示波器的软件部分分解为若干个基本的功能模块，编程者可以通过交互式手段，采用图形化框图设计的方法．完成虚拟示波器功能的设计。笔者设计的虚拟示波器的软件结构如图3所示。罔3虚拟示波器软件结构框图系统自检与初始化模块主要完成系统硬件故障诊断、端口初始化等操作。时基控制主要控制采集卡扫描率、通道扫描次数(取样数)；触发控制包括触发电平控制、触发模

7、式、触发斜坡等}通道控制主要控制单通道或双通道测量；数据采集模块主要完成数据采集的控制，包括触发控制、通道控制、时基控制等。其中；参数测量模块包括电压参数和频率、周期等时间参数的测量并显示测量结果。频谱分析模块采用FFT算法，完成频域信号分析。实现的频谱分析控制是：Displayunit选择．提供了8种单位}Windows选择，提供了9种频谱分析窗口；Log／linear选择，提供了2种坐标显示模式。根据用户选择的不同，该子模块可以在幅值(Magnitude)和相位(Phase)之间进行转换；可以在不同的纵坐标

8、单位之间进行转换；还能够根据用户选用的分析功能的不同自动显示适当的横坐标。软件波形显示模块提供了在两个通道(通道A和通道B)单独显示以及两个通道同时显示的不同模式。示波器主面板提供一个存储选择按键。该按键让用户能够选择是否对波形数据、测量参数以及频谱分析数据进行存储。通过软件主面板(等效于传统测试仪器的前面板)的设计和LabVIEW编程，就基本完成了虚拟示波器的设计与实现。3虚拟示波器