基于LABVIEW的虛擬示波器設(shè)計-虛擬示波器

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"LabVIEW軟件及其大體設(shè)計原理簡介 1\o"CurrentDocument"LabVIEW簡介 1\o"CurrentDocument"LabVIEW軟件設(shè)計大體原理 1\o"CurrentDocument"關(guān)于虛擬示波器的設(shè)計思路及方案的實現(xiàn) 3\o"CurrentDocument"設(shè)計思路 3\o"CurrentDocument"方案的實現(xiàn) 3前面板的設(shè)計 3設(shè)計的大體原理和設(shè)計步驟 4\o"CurrentDocument"設(shè)計心得 9\o"CurrentDocument"參考文獻： 10\o"CurrentDocument"程序調(diào)試進程中發(fā)覺的問題和解決方法 10基于LABVIEW的虛擬示波器設(shè)計LabVIEW軟件及其大體設(shè)計原理簡介LabVIEW簡介LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering）是一種圖形化的編程語言，它普遍地被工業(yè)界、學術(shù)界和研究實驗室所同意，視為一個標準的數(shù)據(jù)搜集和儀器操縱軟件。LabVIEW集成了與知足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)搜集卡通信的全數(shù)功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標準的庫函數(shù)。這是一個功能壯大且靈活的軟件。利用它能夠方便地成立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及利用進程都生動有趣。傳統(tǒng)文本編程語言依照指令的先后順序決定程序執(zhí)行順序，但LabVIEW則采納數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流向決定了丫1及函數(shù)的執(zhí)行順序。LabVIEW提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器（如示波器、萬用表）類似的控件，可用來方便地創(chuàng)建用戶界面。用戶界面在LabVIEW中被稱為前面板。利用圖標和連線，可以通過編程對前面板上的對象進行控制。這就是圖形化源代碼，又稱G代碼。LabVIEW的圖形化源代碼在某種程度上類似于流程圖，因此又被稱作程序框圖。LabVIEW盡可能利用了技術(shù)人員、科學家、工程師所熟悉的術(shù)語、圖標和概念。因此，LabVIEW是一個面向最終用戶的工具。它能夠增強你構(gòu)建自己的科學和工程系統(tǒng)的能力，提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)搜集系統(tǒng)的便利途徑。利用它進行原理研究、設(shè)計、測試并實現(xiàn)儀器系統(tǒng)時，能夠大大提高工作效率。利用LabVIEW，可產(chǎn)生獨立運行的可執(zhí)行文件。LabVIEW軟件設(shè)計大體原理咱們把用LabVIEW實現(xiàn)的一個完整的LabVIEW應(yīng)用程序成為一個虛擬儀器，稱為VI。所有的VI，它包括前面板、程序框圖圖和圖標/連結(jié)器三部份。1）前面板。前面板是圖形用戶界面，也確實是VI的虛擬儀器面板，前面板直接面向用戶，是用戶利用虛擬儀器的大體操作面板。這一界面上有用戶輸入和顯示輸出兩類對象，具體表現(xiàn)有開關(guān)、旋鈕、圖形和其他操縱和顯示對象。一個典型實現(xiàn)正弦波顯示和幅值調(diào)劑的前面板如圖1。

圖1正弦波顯示及幅值調(diào)劑VI前面板2）程序框圖提供VI的圖形化源程序。它的功能是對前面板上的控件進行概念、操作和連線以實現(xiàn)虛擬儀器的功能，是LabVIEW程序設(shè)計的核心。在程序框圖中存在著對VI編程，以操縱和操縱概念在前面板上的輸入和輸出。它包括前面板上的控件和控件的連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必需有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。若是將VI與標準儀器相較較，那么前面板上的東西確實是儀器面板上的東西，而流程圖上的東西相當于儀器箱內(nèi)的東西。在許多情形下，利用VI能夠仿真標準儀器，不僅在屏幕上顯現(xiàn)一個惟妙惟肖的標準儀器面板，而且其功能也與標準儀器相差無幾。上述正弦波的程序框圖如圖2。圖2正弦波顯示及幅值調(diào)劑VI程序框圖3）圖標/連接器。VI具有層次化和結(jié)構(gòu)化的特點，一個VI能夠作為子程序，那個地址稱為子VI,被其他VI挪用。圖標與連接器在那個地址相當于圖形化的參數(shù)。LabVIEW的壯大功能歸因于它的層次化結(jié)構(gòu)，用戶能夠把創(chuàng)建的VI程序看成子程序挪用，以創(chuàng)建更復(fù)雜的程序，而這種挪用的層次是沒有限制的。在VI設(shè)計進程中，能夠利用工具選板、前面板中的控件選板、程序框圖中的函數(shù)選板進行設(shè)計。這些選板的詳細功能及用法通過不斷的學習設(shè)計VI的進程慢慢地把握。關(guān)于虛擬示波器的設(shè)計思路及方案的實現(xiàn)設(shè)計思路本設(shè)計的方式是盡可能與現(xiàn)實中的面板相一致，實現(xiàn)示波器最大體的顯示和調(diào)劑功能。因此本設(shè)計我設(shè)計了包括CH1和方2的雙通道示波器，即雙蹤示波器。設(shè)計時考慮的是分幾個部份:1）CH1和CH2通道設(shè)計及選擇。設(shè)置兩個開關(guān)操縱CH1和CH2選通狀況，開即顯示波形，關(guān)不顯示，同時選擇了開就在波形圖上同時顯示兩個波形。2）波形產(chǎn)生。由于沒有外界信號輸入設(shè)備，因此不能用外部數(shù)據(jù)搜集的方式輸入信號波形，那么自己設(shè)計一個建議信號發(fā)生器，使兩個通道都能實現(xiàn)大體模擬信號正弦波、三角波、方波、鋸齒波的輸入。3）波形顯示。采納波形圖控件。4）波形操縱部份。包括CH1信號幅度調(diào)劑和幅度偏移、CH2信號幅度調(diào)劑和幅度偏移、時刻掃描速度、同時開的時候兩個信號疊加開關(guān)。5）停止示波器。通過while循環(huán)的停止按鈕設(shè)置示波器停止工作。方案的實現(xiàn)前面板的設(shè)計依照設(shè)計思路，設(shè)計成的前面板如圖3所示。

圖3虛擬雙蹤示波器前面板設(shè)計的大體原理和設(shè)計步驟1）通道CH1和CH2選擇即波形產(chǎn)生。在程序框圖上創(chuàng)建兩個條件結(jié)構(gòu)。把CH1和CH2的開關(guān)操縱（布爾開關(guān)）別離接到這兩個條件結(jié)構(gòu)的條件輸入端，然后在每一個“真”條件下，而且通過再添加條件結(jié)構(gòu)，在那個子條件結(jié)構(gòu)里面，利用大體函數(shù)發(fā)生器創(chuàng)建波形產(chǎn)生模塊，用文本下拉列表操縱條件輸入端，將正弦波、三角波、方波、鋸齒波的固定值0、一、二、3設(shè)為四個分支，并在分置里面選擇產(chǎn)生相應(yīng)的波形，如此就產(chǎn)生了大條件結(jié)構(gòu)的“真”操作，也即在CH1或CH2通道開的情形下，通過文本下拉列表操縱波形產(chǎn)生。然后將外部條件結(jié)構(gòu)的輸出隧道在“假”的條件下，設(shè)為“未連接時利用默許”而且處置“假”分支，如此，當通道選擇開關(guān)“關(guān)”時就不輸出波形。程序框圖如圖4、圖5所示，前面板顯示成效如圖6、圖7、圖8所示。圖4通道打開時波形產(chǎn)生圖5通道關(guān)閉時無輸出sSHJ圖6CH1開、CH2關(guān)(a)膽密0.05 0.1 0.L50.2 0,25 0.3時間⑸Q.35CL4H CHI輸入波形選擇沙正弦波00.c心輸入波密選擇0.圖7CH1關(guān)、CH2開sSS圖8CH1開、CH2開2）波形顯示操縱部份。這部份是操縱波形在波形圖上更好的顯示出來。操縱

CH一、CH2通道幅值，調(diào)劑波形圖上每單位表示多少電壓值；操縱時刻掃描速度，調(diào)劑時刻軸上每單位表示多少時刻。這些都是為了讓波形以最直觀、最清楚的方式顯示在波形圖上。通過公式子VI的功能改變輸出電平和幅度偏移；通過獲取波形成份、除法和創(chuàng)建波形改變輸出的頻率；通過創(chuàng)建一個子條件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)波形疊加。這些操縱部份如圖9所示，程序框圖如圖10所示。CH1幅度單位調(diào)節(jié)節(jié)加以CH2幅度單位調(diào)節(jié)寸/五宣波形封CH1幅度偏移 CH2幅度偏移掃描速率CH1幅度單位調(diào)節(jié)節(jié)加以CH2幅度單位調(diào)節(jié)寸/五宣波形封CH1幅度偏移 CH2幅度偏移掃描速率Jdi中11.20.63山"1.53山心3.5H、子0.5^^^『45一飛匚電幅值電壓 匚H1頻率匚股幅值電壓/M/mTn--IIlF匚亞頻率圖9波形顯示操縱部份前面板圖10波形顯示操縱部份程序框圖匚由幅度單位調(diào)節(jié)Hmid幅值和電平測量圖10波形顯示操縱部份程序框圖匚由幅度單位調(diào)節(jié)Hmid幅值和電平測量凸叫」3）輸入信號測量值的顯示部份。通過“獲取單頻信息”子VI獲取波形頻率；通過“幅值和電平測量”子VI獲取波形幅值電壓。設(shè)計的前面板如圖11所示，程序框圖如圖12所示。圖11測量參數(shù)顯示圖12測量參數(shù)模塊程序框圖圖11測量參數(shù)顯示圖12測量參數(shù)模塊程序框圖4）停止測量部份。通過while循環(huán)的STOP按鈕停止測量。程序框圖如圖13所示。戶止 I?圖13while循環(huán)和STOP按鈕5）整個程序框圖的設(shè)計圖圖14所示。至此為止設(shè)計全數(shù)完成。圖14虛擬雙蹤示波器的整個程序框圖設(shè)計心得這次能力拓展訓(xùn)練設(shè)計規(guī)按時刻在開學前完成，責任教師提供了整個暑假的時刻給咱們做。我個人的情形是暑假實習到8月中旬，回來以后又忙著預(yù)備一些考研溫習，因此就耽擱了很多時刻，直到8月底才開始做。第一我看了幾本介紹虛擬儀器和LabVIEW方面的書籍，隨即對那個軟件壯大的仿真功能產(chǎn)生了極大的愛好，而且自己動手做了一些簡單的仿真程序，比如利用挪用for循環(huán)和移位寄放器計算數(shù)學遞歸公式、產(chǎn)生數(shù)字波形、成立數(shù)學計算的子VI等。做的程序漸漸從簡單到難，學的東西也愈來愈多。直到那個設(shè)計完畢，除那個設(shè)計里面的知識外，我還了解了公式節(jié)點的用法；濾波器的用法；圖形編輯器的用法和子VI的成立進程及挪用；把握了while循環(huán)、for循環(huán)、條件結(jié)構(gòu)循環(huán)的用法；初步了解了順序結(jié)構(gòu)的用法；了解了數(shù)據(jù)搜集的大體知識；熟悉了寫入測量文件及保留數(shù)據(jù)的大體操作、程序調(diào)試進程中的單步執(zhí)行、斷點設(shè)置和探針工具的利用方式、延時程序的挪用方式等等。剛開始我還感覺做能力拓展延誤了自己考研溫習的時刻，后來感覺到學了LabVIEW以后也很充實。也為自己能做出那個“不簡單”的虛擬示波器而感到自豪。在此進程中，板上的同窗給了我很多幫忙，比如他們把借的的資料給我看，還有一路動腦動手實現(xiàn)了某個困難的操作，這讓我深深體會到團隊協(xié)作的重要性和同窗之間友誼的寶貴。參考文獻[1]楊樂平，李海濤，楊磊編著.LabVIEW程序設(shè)計與應(yīng)用（第二版）.北京：電子工業(yè)出版社，2007[2]劉君華主編.基于LabVIEW的虛擬儀器設(shè)計.北京：電子工業(yè)出版社，2003黃松林，吳靜編著.虛擬儀器設(shè)計教程.北京：清華大學出版社，2020陸綺榮編著.基于虛擬儀器技術(shù)個人實驗室的構(gòu)建.北京：電子工業(yè)出版社程序調(diào)試進程中發(fā)覺的問題和解決方法1）完成了一部份并查看波形的時候，發(fā)覺波形向左移動的超級快，如此很無益于觀看波形信號。通過查資料發(fā)覺能夠通過在前面板上添加時刻延遲ExpressVI，設(shè)置程序循環(huán)延不時刻能夠解決這一問題。可是要在程序框圖上添加并設(shè)置，這很不方便，后來發(fā)覺模板上的VI波形圖都能夠均勻的慢速的向左移，通過對照發(fā)覺，只要修改配置仿真信號的屬性即可，具體操作時將按時區(qū)域的“以可達到的最快速度運行”取消，并勾選中“仿真搜集時鐘”。2）在選擇CH1條件結(jié)構(gòu)的“假”分支時，因為不用輸出波形，因此我沒有連接輸出隧道，這是幸運星顯現(xiàn)錯誤，那個錯誤是因為條件結(jié)構(gòu)