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本课题以通用计算机为硬件开发平台,以美国国家仪器公司开发的LabVIEW7.1为软件开发平台尝试开发了一种多功能虚拟数字示波器。它是由由仪器硬件采集外部信号,通过软件编程来实现仪器的显示及测量等功能。与传统的示波器相比,在功能使用上有了很大的提高,除了具有传统模拟示波器对波形的采集、显示等功能外,还可以实现对信号的滤波、频谱分析、参数测量、数据的存储等功能,具有功能易扩展、开发周期短等特点。
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安徽工程大学毕业设计(论文)
基于 LabVIEW 的数字示波器设计
摘 要
随着计算机技术的发展,仪器工业正在经历一场巨变。计算机强大的处理和显示
能力,使它可以在数据采集、分析和表达中的任意一个方面提升仪器的性能。以虚拟
仪器为代表的新型仪器改变了传统仪器的思想,它们充分利用了计算机强大的软硬件
资源,把计算机技术和测量技术紧密结合起来,是融合了电子测量、信号处理、计算
机和网络技术的新型测量仪器,由于成本低、使用方便等优点得到了广泛的应用。
本课题以通用计算机为硬件开发平台,以美国国家仪器公司开发的 LabVIEW7.1
为软件开发平台尝试开发了一种多功能虚拟数字示波器。它是由由仪器硬件采集外部
信号,通过软件编程来实现仪器的显示及测量等功能。与传统的示波器相比,在功能
使用上有了很大的提高,除了具有传统模拟示波器对波形的采集、显示等功能外,还
可以实现对信号的滤波、频谱分析、参数测量、数据的存储等功能,具有功能易扩展、
开发周期短等特点。
本文首先介绍了虚拟仪器的研究背景和意义以及国内外的一些研究进展。接着对
虚拟仪器总体进行了概述,讨论了虚拟仪器的概念、构成、特点、发展,建立了虚拟
仪器的基本框架。然后对虚拟示波器的重要组成部分——数据采集系统进行了探讨。
在此基础上,进行了虚拟示波器系统的设计,这也是本文的重点。该部分阐述了虚拟
示波器的设计方案,并给出了各功能模块的详细设计以及将各模块按照示波器总体的
功能集成。最后对该虚拟示波器系统进行了系统测试,对其系统性能做了分析。结果
表明,本文所设计的示波器能够满足一般的工程测试,具有一定的实际使用价值。
关键词:虚拟仪器;虚拟示波器;数据采集。
I

吕春海:基于 LabVIEW 的数字示波器设计
Design of Digital Oscillosccope Based on LabVIEW
Abstract
With the development of computer technology,equipment industry is undergoing a
change.The powerful processing and display capabilities of computer enhance data
collection,analysis and expression of any aspect of the performance of equipment.A virtual
instrument as the representative new equipment has changed the traditional instruments,it
takes full advantage of computer hardware and software resources.The computer technology
is integrated with measurement technology.It integrate the electronic measurement,signal
processing and computer and network technology in the new instrument.
This research use common computer as the hardware development platform and
LabVIEW7.1 of National Instruments as platform to try to develop a virtual multi-functional
digital oscilloscope.In addition to traditional analog oscilloscope the acquisition of
waveform,display and other features,the oscilloscope can achieve the signal filtering,spectrum
analysis,measurement,data storage.
This paper introduced research background of virtual instrument and significance and the
research and progress at home and abroad.Then the virtual instrument was outlined in
general,discussed the concept of virtual instruments,composition,features,development,the
establishment of a virtual instrument's basic framework.Then an important part of the virtual
oscilloscope-data acquisition system was discussed.On this basis,a virtual oscilloscope system
is designed;this is also the focus of the paper.This section sets out the design of virtual
oscilloscope,and gives the detailed design of the functional modules and the integration of the
module,debug,and the system performance analysis.The results show that the oscilloscope
designed to meet the general engineering test,have some practical value.
Key words:Virtual instrument;Virtual oscilloscope;Data cauisition
II

安徽工程大学毕业设计(论文)
目 录
引 言...........................................................................................................................................1
第 1 章 绪 论..............................................................................................................................2
第 2 章 虚拟示波器的软件介绍................................................................................................7
第 3 章 软件设计......................................................................................................................14
第 4 章 实验结果......................................................................................................................24
结论和展望...............................................................................................................................36
致谢...........................................................................................................................................37
参考文献...................................................................................................................................38
附录 B 外文文献及其译文......................................................................................................42
附录 C 主要参考文献的题录及摘要......................................................................................46
III

吕春海:基于 LabVIEW 的数字示波器设计
插图清单
图 1-1 虚拟仪器的构成方式………………………………………….….…………………4
图 2-1 前面板和框图程序………………………………………………..…………………8
图 3-1 系统组成框图……………………………………………………….………………13
图 3-2 虚拟示波器前面板………………………………………………………….………14
图 3-3 数据采集配置前后面板…………………………………………………….………14
图 3-4 触发控制前后面板……………………………………………………….…………15
图 3-5 A B 显示模式转换的前后面板…………………………………….…….…………15
图 3-6 时基控制前后面板…………………………………………………………….……16
图 3-7 时基控制手动/自动后面板………………….………………….………….……….16
图 3-8 频谱分析显示窗口前后面板……………………………………………….………16
图 3-9 频谱控制分析后面板……………………………………………………….………17
图 3-10 波形显示器……………………………………………………………………….…17
图 3-11 波形打印前后面板……………………………………………….…………...…….18
图 3-12 波形打印弹出窗口……………………………………….……….……...…………18
图 3-13 数据处理前面板…………………………………………………….………...….…19
图 3-14 参数测量模块的前面板…………………………………………….………...….…19
图 3-15 参数测量模块框图程序…………………………………………….…………....…20
图 3-16 数据读写盘前面板………………………………………………………………….21
图 3-17 数据读写盘框图程序…………………………………………………….…....……21
图 4-1 A B A﹠B…………………………………………………………...……….………22
图 4-2 XY mode………………………………………………………………………….…23
图 4-3 A+B A-B……………………………………………………………………….……23
图 4-4 A 通道输入正弦波……………………………………………...………….…….…24
图 4-5 A 通道改变后波形…………………………………………………………….……24
图 4-6 AB 通道波形……………………………………………………………….….……25
图 4-7 A 通道测量结果……………………………………………………………….……25
图 4-8 通道 A(None,dB,Vpk^2)模式下频谱分析……………………………………
26
图 4-9 通道 B(None,dB,Vpk^2)模式下的频谱分析………………………….………
26
图 4-10 通道 A(Hamming,dB,Vpk^2)模式下的频谱分析……………………….……
27
图 4-11 通道 A(Hamming,dB,Vpk^2)模式下频谱分析…………..…………………27
图 4-12 通道 A(Black man-harris,dB,Vpk^2)模式下频谱分析………………..……38
图 4-13 通道 B(Black man-harris,dB,Vpk^2)模式下频谱分析………………...……38
图 4-14 通道 A(Blackman,dB,Vpk^2)模式下频谱分析………………………………
39
图 4-15 通道 B(Blackman,dB,Vpk^2)模式下频谱分析………………………………
39
图 4-16 通道 A(4 Term B-Harris,dB,Vpk^2)模式下频谱分析………………………30
图 4-17 通道 B(4 Term B-Harris,dB,Vpk^2)模式下的频谱分析……………………30
IV

安徽工程大学毕业设计(论文)
图 4-18 通道 A(7 Term B-Harris,dB,Vpk^2)模式下频谱分析………………………31
图 4-19 通道 B(7 Term B-Harris,dB,Vpk^2)模式下频谱分析………………………31
V
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