LabView虛擬示波器試驗報告

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LabView虛擬示波器試驗報告

內(nèi)蒙古科技大學(xué)

本科生課程設(shè)計論文

題目：虛擬示波器

學(xué)生姓名：全園梅

學(xué)號：1067106203

專業(yè)：自動化

班級：10-2班

指導(dǎo)教師：肖俊生

2023年12月5日

LabView虛擬示波器試驗報告

概述

示波器是電子測量行業(yè)最常用的測量儀器儀表之一，它能電信號通過示波器儀表輸入后輸出成看得見的圖象，讓人們更直觀的去研究各種電現(xiàn)象的變化過程或者信號的變化過程。虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應(yīng)用。虛擬儀器技術(shù)的三大組成部分，包括高校的軟件，模塊化的I/O硬件以及用于集成的軟硬件平臺。虛擬示波器是將示波器和虛擬技術(shù)的結(jié)合體。

虛擬示波器的組成部分，主要是包括信號采集與控制，數(shù)據(jù)分析和處理，測量結(jié)果的顯示三大部分。信號采集與控制是由計算機和儀器硬件組成硬件平臺，實現(xiàn)對信號的采集、測量、轉(zhuǎn)換與控制;數(shù)據(jù)分析與處理則是表現(xiàn)在虛擬示波器充分利用計算機的存儲、運算功能，并通過軟件實現(xiàn)對輸入數(shù)據(jù)信號的分析與處理;虛擬示波器測量結(jié)果的顯示是利用計算機的資源，如顯示器、存儲器等，把測量結(jié)果進行多種方式的表達與輸出，也可以利用計算機進行數(shù)據(jù)的傳輸和利用。

虛擬示波器在開發(fā)的過程中軟件現(xiàn)實是整個項目的重要的組成部分，也是關(guān)鍵的技術(shù)之一。下面我們來分析一下虛擬示波器的軟件，它包括：

(1)軟件功能-與硬件鏈接，控制設(shè)備工作正常，信號的顯示和存儲，信號的分析和處理;

(2)軟件組成-三大部分包括硬件驅(qū)動程序部分，虛擬面板部分以及信號后期處理部分;

(3)軟件結(jié)構(gòu)-將用戶界面集合成一個整體，通過界面上的相關(guān)控件來實現(xiàn)示波器的各種功能。

虛擬示波器利用PC來完成信號的處理和波形的顯示，利用軟件技術(shù)來顯示屏上設(shè)計出形象的儀器面板來進行信號的采集、存儲和處理，加工和分析，完成各種測量的任務(wù)。

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試驗題目:虛擬示波器

一．試驗?zāi)康?/p>

并把握虛擬儀器的設(shè)計思想和方法，把握LabVIEW編程、調(diào)試等技能，學(xué)習(xí)“波形圖〞控件各種繁雜功能的使用，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)采集卡的使用方法。

二．設(shè)計要求

1）運行、中止

2）可顯示兩路以上圖形，X、Y軸調(diào)整

3）顯示模式：單通道、多通道模式，運算模式(兩通道相加、兩通道相減等)。

4）測量：頻率、周期、幅值、上升時間、占空比等參數(shù)

5）高級功能：FFT、存儲、網(wǎng)絡(luò)等

三．試驗設(shè)備

計算機LabVIEW8.5軟件PCI-6221數(shù)據(jù)采集卡及接線盒

四．試驗步驟

硬件設(shè)計：計算機、PCI-6221、接線盒、導(dǎo)線等

軟件設(shè)計：數(shù)據(jù)連續(xù)采集（AI）、數(shù)據(jù)處理、顯示

五.設(shè)計思路:

采用DAQ板卡外接信號作為信號源，當程序運行起來后，先進行通道選擇，

然后用“旋鈕〞對信號波形進行設(shè)定，在這一過程中要調(diào)理信號的“掃描頻率〞、“幅值〞兩個量值，并選擇通道，以接受所需的信號。整個過程需通過波形圖控件來顯示產(chǎn)生的波形，以作參考，接著通過配備DAQ采集卡，采集信號并且輸出。六.硬件設(shè)計過程：

啟動LabVIEW2023,

進入程序運行界面，進入程序框圖，擊右鍵進行選

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新式-數(shù)值-“轉(zhuǎn)盤控件〞來顯示豎直調(diào)理CH1，CH2及水平調(diào)理，如圖1

圖1

“儀表控件〞顯示Y值偏量，時間顯示和幅值如圖2，

圖2

“水平進度條控件〞“數(shù)值顯示控件〞顯示通道選擇，如圖3，

圖3

新式-布爾-“開關(guān)控件〞控制示波器的啟停，新式-數(shù)值-

“數(shù)值顯示控件〞顯示幅值和周期等，如圖4，

新式-圖形-“波形圖控件〞顯示波形，如圖5，

圖5圖4

在設(shè)計的過程中一直開啟“即時幫助〞按鈕，以了解器件的功能并且在連接器

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件時候更加便利。各元件的功能從及時幫助中便得到詳細的了解。前面板的調(diào)整、檢錯、美化進行前面板的設(shè)計。先進行適合的布局，然后主要用到控件中的新式中的修飾進行前面板的設(shè)計，可以添加一些框和盒之類的東西進行美化界面。最終整合的示波器前面板如圖6所示，

圖6

七．軟件實現(xiàn)過程

在函數(shù)，編程，結(jié)構(gòu)中選擇條件結(jié)構(gòu)，通過一個條件結(jié)構(gòu)進行連接，添加分支得到三個條件分支，可以相應(yīng)的輸出通道0（代表CH1）、1(代表CH2)和2（代表CH1CH2）。如圖7所示。

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圖7

在這個結(jié)構(gòu)的外側(cè)加上while循環(huán)，在這兩個循環(huán)之間創(chuàng)立示波器信號的分開，如圖8，

圖8

再創(chuàng)立一個最大，最小，有效值及平均值的讀取，如圖9，

圖9

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此外，還創(chuàng)立一個時間X軸設(shè)置，如圖10，幅值Y軸設(shè)置，如圖11.圖10

圖11

還有測量程序運行過程中的周期和幅值創(chuàng)立，如圖

12

圖12

為了能夠顯示程序框圖中的出錯位置及出錯類型，還在While循環(huán)外側(cè)創(chuàng)立數(shù)據(jù)錯誤輸出部件，如圖13.

圖13

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借助使用外部DAQ發(fā)生波形，創(chuàng)立采樣點和采樣率開啟輸入通道如圖14.

圖14

在循環(huán)內(nèi)進行示波器通單個或多個模擬輸入通道的波形讀取及索引數(shù)組，如圖15。.

框圖的調(diào)整、檢錯、整理程序框圖設(shè)計完成之后，點擊運行，察運行結(jié)圖15果，假使發(fā)現(xiàn)錯誤及時進行修改。在最終整體的程序框圖如圖16

.

圖16

對其整體聯(lián)接NIMAX，對該虛擬儀器進行功能測試的結(jié)果如圖17.

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圖17.10(CH1)通道的波形

圖17.21(CH2)通道的波形

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圖17.32(CHICH2)通道的波形

八．設(shè)計總結(jié)和學(xué)習(xí)體會：

通過學(xué)習(xí)這門課程以及這次的設(shè)計，我熟悉了LabVIEW編程環(huán)境及其特點，也學(xué)會了簡單的程序設(shè)計，了解了圖形化編程的方法和步驟；同時也使我把握了數(shù)據(jù)對象類型與操作和數(shù)據(jù)的概念及使用，以及其中的一些函數(shù)及結(jié)構(gòu)的用法。雖然設(shè)計出來的與真實的示波器相比有些功能無法實現(xiàn)譬如（運算模式(兩通道相加、兩通道相減等，上升時間、占空比等參數(shù)，高級功能：F