摘 要

随着现代计算机技术和电子硬件技术的飞速发展，虚拟仪器技术应运而生。而虚拟示波器正是虚拟仪器的一大主要应用。示波器用于转化看不见的电信号为看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化，广泛应用于各行各业。而虚拟示波器由于其便携、价格低廉、保养和维护方便等诸多优点正在逐步取代传统示波器。虚拟示波器是传统测量仪器的发展方向，它推动了传统测量仪器向着模块化、数字化、网络化、智能化不断发展。

本次设计着重于虚拟示波器上位机的设计，借助了美国NI公司的软件产品Labview来实现双通道虚拟示波器的设计。论文主要研究了借助计算机平台的运算处理功能和Windows2014等操作系统的图形用户界面(GUI)，实现虚拟示波器的数据分析与显示功能。本次设计将波形发生器模块、频谱分析模块、参数测量模块和波形显示模块分开设计成子程序并在主示波器面板程序中调用，使各个功能模块清晰便于设计与改错。本虚拟示波器的主要功能包括：双通道信号输入、通道选通、波形显示、波形参数自动测量、波形存储与读取、频谱分析功率估算等功能。其中波形显示具有以下几种模式：A、B、A B、A-B、李沙育波形。测试结果表明，本次设计基本达到预期要求。

关键词：labview、上位机、虚拟示波器、模块化

Abstract

With the rapid development of modern computer technology and electronic hardware technology, virtual instrument technology has emerged as the times require. And the design of the virtual oscilloscope is a major application of virtual instruments. Due to its portability, low cost, convenient maintenance and maintenance, the virtual oscilloscope is gradually replacing the traditional electronic measuring instruments. Virtual oscilloscope is the development direction of the traditional measuring instrument, it promotes the development of the traditional measuring instrument towards modularization, digitization, networking and intelligence.

This design focuses on the design of the host computer of the virtual oscilloscope, with the help of the American NI company's software product Labview to realize the design of my dual channel virtual oscilloscope. In this paper, the data analysis and display function of virtual oscilloscope is studied by using the computing processing function of computer platform and the graphical user interface (GUI) of WindowsTM2014. The design of the waveform generator module, spectrum analysis module, parameter measurement module and waveform display module separately in a subroutine and in main oscilloscope panel procedure call, so that each function module is clear and easy to design and error correction. The main functions of the virtual oscilloscope include: dual channel signal input, channel gating, waveform display, waveform parameters automatic measurement, waveform storage and reading, spectrum analysis, power estimation and other functions. The waveform display has the following several models: A, B, A B, A-B, Lissajous waveform. The test results show that this design basically meets the expected requirements.

Key Words:labviewTM2014、upper computer、oscilloscope、modularization

目录

摘要 I

Abstract II

1 绪论 1

1.1研究意义及目的 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 研究内容和目标 3

2 示波器原理及设计方案的论证 4

2.1 模拟示波器原理 4

2.1.1 模拟示波器的组成部分 4

2.1.2 示波器波形显示原理 5

2.2 数字示波器基本原理 6

2.3 虚拟示波器工作原理 7

2.4 系统结构 7

3 虚拟示波器子功能模块的设计 10

3.1 模拟采集的设计 10

3.1.1 模拟采集的原理 10

3.1.2 模拟采集的前面板设计 11

3.1.3模拟采集的vi程序设计 11

3.1.4 模拟采集模块的仿真 13

3.2 参数测量模块的设计 14

3.2.1参数测量模块的原理 14

3.2.2参数测量模块的前面板设计 15

3.2.3 参数测量模块的vi程序设计 15

3.2.4 参数测量模块仿真 16

3.3波形显示模块的设计 17

3.3.1 波形显示模块的原理及功能 17

3.3.2 波形显示模块的前面板设计 17

3.3.3波形显示模块的vi程序设计 18

3.3.4 仿真 21

4 主程序的设计 23

4.1 虚拟示波器的前面板设计 23

4.2 虚拟示波器vi程序设计 24

4.2.1 数据的读盘和写盘 24

4.2.2 测量 25

4.2.3 波形产生和显示 26

4.2.4 频谱分析 27

4.3 仿真 29

5 总结 32

5.1 结论 32

5.2 研究展望 32

参考文献 34

致谢 35

1 绪论

为了提高公民的受教育程度，今年来高校响应国家政策一直在扩招。但是随着高校学生的增多，学校原有的电工电子实验室的硬件条件已经无法满足每个学生都能有充足的时间实际动手进行能力训练。高校的实验室一般要配备大量的基础测量仪器^[1]，例如万用表、示波器和各种分析仪等，但是这些仪器价格高昂、技术更新快且维护成本高。

目前，淘宝上最便宜的示波器价格也在2000左右，而品质好一点数字存储示波器价格达到上万元。而高校学生一般有几万人，如果要让每个学生都能有充足的时间进行动手实践训练，显然要投入一大笔资金购置相关实验硬件设备。现在，高校学生几乎人手一台笔记本电脑或者台式电脑，因此基于虚拟仪器技术设计虚拟示波器配备给所有大学生是完全可行的。虚拟示波器能集多种仪器的功能与一身，操作界面与传统示波器完全一样，学习简单、操作方便而且完全不用担心损坏，能大大降低实验室的建设、管理和维护成本。