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LabVIEW虚拟示波器论文.doc
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2023-07-04
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LabVIEW虚拟示波器论文.doc
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摘 要
本文设计了 LabVIEW 虚拟示波器。它是一种集波形显示和波形叠加于一体的虚拟
仪器,可以实现传统示波器的各项功能如:产品测试、控制和设计。
本文先对虚拟仪器的概念、构成、开发语言与平台进行比较详细的介绍,并与传统
仪器进行比较,体现出虚拟仪器研发费用低、更新快、实用性高、易携带和兼容性高的
优势。然后介绍了数据采集的相关理论,阐述了 LabVIEW 软件编写程序来实现传统示
波器的功能。文章从界面及功能设计、软件结构与数据采集技术等几个方面具体介绍了
LabVIEW 虚拟示波器的设计思想和实现方法。文章最后给出了本设计实现的结果,通
过鼠标调节数值控件来设置波形参数,运行程序来显示波形和叠加波形。
关键词:虚拟仪器;LabVIEW;虚拟示波器
Abstract
This paper designed an oscilloscope by LabVIEW. It’s a visual instrument which could
display or overlay waves, and it included all function as traditional ones such as product
testing, controlling and designing.
At first I introduced the concept, composing, designing language and platform of visual
instrument in detail. The visual instrument has cheaper designing cost, the faster updating,
and more useful, portable, and better compatibility than the traditional ones. And then I
introduced the theory of data collection, and the program I designed to carry out the functions
of traditional oscilloscopes. The paper explain the designing thought and way to carry out the
oscilloscope based on LabVIEW from function designing, software structure and data
collection. At last is the result of the designing. Using mouse numerical value controlling to
set parameter of waves, and run the program to show and overlay waves.
Key words: Virtual Instrument; LabVIEW; Virtual Oscilloscope
目 录
绪 论...................................................................................................................................1
1 系统设计理论.................................................................................................................4
1.1 虚拟仪器...............................................................................................................4
1.1.1 虚拟仪器概念.............................................................................................4
1.1.2 虚拟仪器的构成与分类.............................................................................4
1.1.3 虚拟仪器和传统仪器的比较.....................................................................5
1.2 虚拟仪器的开发软件...........................................................................................7
1.2.1 虚拟仪器的开发语言.................................................................................7
1.2.2 图形化虚拟仪器开发平台.........................................................................8
1.3 基于 LabVIEW 平台的虚拟仪器程序设计........................................................8
2 硬件平台的实现...........................................................................................................10
2.1 虚拟示波器功能结构.........................................................................................10
2.2 数据采集理论知识.............................................................................................10
2.2.1 数据采集技术概论...................................................................................10
2.2.2 采集系统的一般组成...............................................................................12
2.2.3 传感器.......................................................................................................12
2.2.4 信号调理...................................................................................................12
2.2.5 输入信号的类型.......................................................................................13
2.3 数据采集卡的选择.............................................................................................15
2.3.1 数据采集卡的主要性能指标...................................................................15
2.3.2 数据采集卡的组成...................................................................................16
3 程序设计.......................................................................................................................17
3.1 总体设计.............................................................................................................17
3.2 前面板的设计.....................................................................................................18
3.3 程序框图的设计.................................................................................................19
3.4 简化程序.............................................................................................................21
3.4.1 正弦波程序性能指标...............................................................................21
3.4.2 正弦波信号发生器简介...........................................................................21
3.4.3 虚拟正弦波发生器的程序框图...............................................................22
3.4.4 虚拟信号采集...........................................................................................22
4 采集信号软件仿真.......................................................................................................24
4.1 双通道显示波形.................................................................................................24
4.2 双通道波形叠加举例.........................................................................................24
结 论...............................................................................................................................26
致 谢...............................................................................................................................27
参考文献...........................................................................................................................28
附录 A 中英文文献对译.................................................................................................29
附录 B 虚拟示波器核心代码.........................................................................................41
绪 论
虚拟仪器可广泛应用于航天航空、军事工程、电力工程、机械工程、建筑工程、铁
路交通、地质勘探、生物医疗等很多需要高性能测控设备进行电子测量、振动分析、声
学分析、故障诊断等科学分析的场合。在大专院校使用虚拟仪器,可以让学生使用到那
些一般学校买不起的昂贵的高性能测控设备和精密仪器设备,在节约了大量仪器设备经
费投入的同时还开阔了学生们的眼界和思路。虚拟仪器可以非常灵活地进行教学中的原
理设计实验,并进行直观的演示,为提高教学质量与效率创造了条件。随着网络技术的
发展,虚拟仪器有着十分光明的前景,将虚拟仪器应用于网络技术,可以为远程教学和
远程实验提供强大的功能,进一步提高实验室设备的利用率,并为异地实验数据及更广
泛的学术交流提供了高效的平台。
虚拟仪器是微电子、通信、计算机等现代科学技术高速发展的产物。自从 1785 年
库仑发明静电扭秤,1834 年哈里斯提出静电电表结构以来,随着相关技术的进步、仪器
仪表元器件质量的提高和测量理论方法的改进,电子仪表和电子仪器得到飞速发展
[1]
。
有一种较普遍地说法将测量仪器的发展分为五个阶段:模拟仪器阶段、电子仪器阶段、
数字仪器阶段、智能仪器阶段和虚拟仪器阶段。
从十九世纪初到二十世纪末,测量仪器经历了模拟仪器、电子仪器、数字仪器、智
能仪器等阶段,发展到现在的虚拟仪器。模拟仪器主要有模拟式电压表、电流表等,这
些仪表解决了当时对某些量的测量的需求。从二十世纪初到二十世纪五十年代左右,出
现了电子管,使测量仪器的材料性能得到提高,同时测量理论和方法与电子技术、控制
技术相结合,出现了以记录仪和示波器为代表的电子仪表。五十年代以后随着晶体管和
集成电路的出现以及应用电子技术的发展将数字技术成功地应用到测量仪器,这时电子
控制集成电路和计算机技术开始融为一体成为测量仪器的主要特征。七十年代初第一片
微处理器问世,微型计算机技术从此迅猛发展,在其影响下测量仪器呈现出新的活力并
取得了长足进步。伴随微电子技术、计算机技术、网络技术的迅速发展及在电工电子测
量技术领域的应用,测量仪器也不断进步和发展,出现了智能仪器。智能仪器是将微机
置于仪器内部,使仪器具有控制、存储、运算、逻辑判断及自动操作等智能特点,并在
测量准确度、灵敏度、可靠性、自动化程度、运用能力及解决测量技术问题的深度和广
度等方面都有明显的进步。这种内置微处理器的仪器,既能进行自动测试又能完成数据
处理,可取代部分的脑力劳动。随着电子技术、微计算机技术的发展,智能仪器的智能
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资源评论
- 凉笙2023-11-08实在是宝藏资源、宝藏分享者!感谢大佬~
oligaga
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