自助下单地址（拼多多砍价，ks/qq/dy赞等业务）：点我进入

1、基于Labview的虚拟示波器设计总结 随着电子计算机技术和软件开发技术的飞速发展，电子计算机在实时数据分析处理、显示、存储等方面的优势与同类产品相比越来越明显。传统乐器。 同时，随着计算机性价比的不断提高，传统仪器的价格长期居高不下，加之传统仪器功能单一，虚拟仪器的发展已成为不可阻挡的历史潮流。 在此环境下，美国NI公司率先启动了虚拟仪器的研发，推出了Labview软件开发平台。 本课题在掌握虚拟仪器基本结构和信号处理相关知识的基础上，设计了一套虚拟示波器。 分析了虚拟仪器的概念、结构和发展趋势。 介绍与信号处理相关的基础知识，主要是傅里叶变换。虚拟仪器主要由硬件和

2.软件由两部分组成。 本文简要介绍了虚拟示波器的硬件即数据采集卡，对其软件进行了详细研究。 在此基础上完成了频谱分析模块、存储模块、显示模块、滤波模块和测量模块的设计。 关键词：虚拟仪器，虚拟示波器，频谱分析，数据采集，摘要 随着计算机技术和软件技术的飞速发展，电子计算机在实时数据分析处理、存储、显示等方面的优势

3. Ges与传统仪器相比越来越明显。 同时，随着计算机性价比的不断提升，传统仪器的价格，加上传统仪器长期单一的高价，开发虚拟仪器成为了他不可逆转的选择。

4.历史趋势。 美国的NI在这种环境下，率先进行了虚拟仪器的研究和开发，他推出了Labview软件开发平台。 本课题就虚拟仪器的概念、结构、发展趋势进行相关分析。 在

5.介绍与信号处理相关的基础知识，主要是傅立叶变换。 虚拟仪器主要由硬件和软件两部分组成。 本文对虚拟振荡器数据采集卡的硬件进行了初步的浅析，并对其软件进行了深入分析。

6.是。 虚拟示波器软件分为频谱分析模块、存储模块、显示模块、滤波模块等几个相对独立的模块。 虚拟示波器； 频谱分析。 第一章引言； 数据采集​​ 虚拟仪器的基本概念 电子测量仪器发展到今天大体经历了四个过程，

7、按出现时间顺序：模拟仪表、数字仪表、智能仪表、虚拟仪表。 其中，为了区别于虚拟乐器，我们将前三类称为传统乐器。 虚拟仪器是电子计算机技术与现代测量技术深度结合的产物。 它是用户在普通PC机上利用各种软件平台，根据自己的需要设计和定义软硬件的测量仪器。 利用计算机强大的图形显示功能搭建虚拟仪器的控制面板，用户可以通过面板的操作来操作虚拟仪器，就像操作普通的测量仪器一样。 1.2 虚拟仪器的组成 就组成而言，虚拟仪器主要由计算机、仪器硬件（如数据采集卡）和应用软件组成； 就总线标注而言，包括PC-DAQ系统、GPIB系统、VXI系统等。 1.3虚拟仪器相对于传统仪器的优势

8、（1）传统仪器只有一个控制面板。 在这个操作面板上，需要放置各种按钮，很容易造成混淆和混淆。 虚拟仪器可以有多个控制面板，各个面板之间的切换非常方便，使得各个面板变得简单，从而提高了操作的正确性和便捷性。 (2)大量虚拟仪器使用应用软件替代传统仪器中的硬件，使仪器的硬件变得简单。 (3)虚拟仪器允许用户定义仪器的功能，而不是由制造商定义，从而使仪器更加易用和方便。 (4)由于硬件被软件替代，大部分仪器升级只需要更新软件，使得仪器升级速度更快，缩短了研发周期。 (5) 虚拟仪器的发展可以与计算机、网络及外围设备同步发展。 1.4 虚拟仪器的现状及发展方向

9、美国国家仪器公司（National Instruments Corp，简称NI）于1986年提出NI在1980年代开发并推出了许多总线系统的虚拟仪器。 后来美国的HP、Tektronic、Racal等也研制取得了长足的进步。 国外虚拟仪器发展迅速，以NI为首的多家公司在市场上推出了大量基于虚拟仪器技术的电子仪器产品。 据《世界仪器仪表与自动化》杂志预测，到21世纪中叶，虚拟仪器将占仪器市场的50%左右。 虚拟仪器在本世纪发展迅速，大有取代传统仪器的趋势。 近年来，世界上许多公司推出了许多虚拟仪器软件开发平台，使仪器用户能够开发和构建他们需要的虚拟仪器。 其中比较有代表性的是NI公司La

10. bview平台和Labwindows/CVI平台。 相比之下，Labwindows是为熟悉C语言的传统软件开发人员设计的。 虚拟仪器作为一项新技术，在国内尚处于起步阶段，但已取得一些初步成果。 国内几家厂商一直在开发虚拟仪器，并在数据处理软件方面取得了一定的成绩。 如测量结果的频谱分析、快速傅立叶变换、各种数字滤波器、卷积分析、微积分等。 1.5 本论文的主要工作我国在科学技术方面与世界一流国家还有一定距离. 我们的大部分高端仪器仍然依赖进口。 此类仪器通常价格昂贵且使用范围狭窄。 因此，虚拟仪器的研究对我国具有重要的意义。虚拟仪器的开发不仅可以实现仪器的自主生产，而且可以虚拟化。

11、仪器易于改进和提高性能。 通过软硬件的更换，还可以一机多用，大大提高了仪器的性价比。 本文主要介绍虚拟示波器软硬件的开发过程，以及相关数据处理的基础知识。 虚拟示波器主要由硬件和软件两部分组成。 硬件部分主要是普通PC机和数据采集卡； 软件部分包括前面板、采集卡驱动和相关应用软件（主要有频谱分析、数字滤波、数据存储和读取、波形显示等）。 主要分为以下几个部分： 第一章引言 第二章Labview软件开发平台介绍 第三章系统硬件部分 第四章系统软件部分 第五章系统调试 第六章结论与展望 第二章系统软件 Labview开发平台介绍2.1 labview Labvi基本概述

12.ew是美国国家仪器公司基于G语言（Graphics Language）开发的虚拟仪器开发工具。 其特点是用图形符号代替传统的文字语言，从而达到直观、简洁、易懂的目的。 1992年8月，labVIEW2.5实现了从Macintosh平台到Windows平台的移植。 从LabVIEW3.0开始，LabVIEW作为一个完备、优秀的图形化软件开发环境得到了业界和学术界的认可，并开始迅速占领市场，赢得了广大用户的青睐。 它的基本特点是（1）具有良好的用户界面，其用户界面类似于传统仪器的面板，包括按钮、旋钮、图形显示元件、控制元件等，数据通过鼠标输入程序和键盘，操作的结果由计算机屏幕上的软件生成。

13. (2) 编程方法简单直观。 用图形语言（G语言）、图标和在线代替文字编写程序，是解决具体编程问题的图形化解决方案。 (3)具有层次结构和模块化的特点。 每个 VI 都可以用作顶层程序或其他程序的子程序。 (4) 提供程序调试功能程序调试工具包括在源代码中设置断点、单步执行、启动等功能。 LabVIEW创建虚拟仪器的过程创建虚拟仪器的过程分为四个步骤： (1)创建前面板。 前面板是一个图形用户界面，用于设置输入值和观察输出。 它模仿实际仪器的面板。 前面板包含旋钮、按钮、图形和其他控制和显示对象。 通过鼠标和键盘、控制按钮输入数据，并直接在计算机显示器上查看结果。如果您想输入或

14、修改数值，只需使用操作工具（见工具模板）点击控件部分和增减按钮，或使用操作工具或标签工具双击数值栏即可输入值修改。 (2) 创建框图程序。 在前面板窗口的主菜单窗口中选择ShowDiagram，将前面板窗口切换到程序框图程序窗口，您将看到前面板对象对应的端口。 根据需要在功能模板中找到需要的节点，将节点图标放置在程序框图程序窗口中。 将这些端口和节点的图标用数据线连接起来，就构成了一个完整的框图程序。 (3) 创建图标。 虚拟仪器的图标/端口就像一个图形（代表虚拟仪器）参数列表。 这样，其他虚拟仪器可以将数据传输到子仪器。图标和链接允许仪器作为顶级程序以及其他程序或子程序使用

15.序列的子程序。 运行和调试程序。 运行和调试程序是使用任何编程语言进行编程的最重要步骤。 在LabVIEW中，用户可以通过两种方式运行程序：运行和连续运行。 如果VI程序有语法错误，面板工具栏上的运行按钮会变成虚箭头，表示程序无法执行。 在这种情况下，该按钮称为错误列表。 单击它，LabVIEW 会弹出一个错误列表窗口，单击任何列出的错误，选择查找功能，出现错误的对象或端口将高亮显示。 调试程序时，可以采用单步执行、设置断点、设置探针等方式来显示数据流向。 图2-1 Labview前面板 图2-2 Labview程序框图 2.2 Labview模板分析 LabVIEW是一个图形化的设计语言，在

16、在虚拟仪器VI的开发过程中，模板主要用于创建和运行程序。 这些操作模板可以在屏幕上自由移动，放置在屏幕的任意位置。 操作模板分为三种：工具（Too1s）调色板、控件（Controls）调色板和函数（Functions）调色板或函数调色板。 图2-3 工具面板 2.2.1 工具模板 工具面板为程序员提供了创建、修改和调试VI程序的各种工具（如图）。 通过选择 Windows 菜单下的 ShowToolsPalette 命令可以显示该模板。 当从模板中选择任意工具时，鼠标箭头将变为工具对应的形状，包括以下工具包。 操作工具：使用此工具可操作前面板上的控件和显示。 当使用它向数字或字符串控件中键入值时，

17. 工具会变成标签工具的形状。 选择工具，用于选择、移动或调整对象大小当它用于调整对象边界框的大小时，它会相应地改变形状。 标签工具：用于输入标签文字或创建自由标签。 创建自由标签后，它会变成相应的形状。 连线工具：用于连接框图程序上的对象。 如果打开在线帮助窗口，将工具放在任意一根线上，就会显示相应的数据类型。 对象弹出菜单工具：使用鼠标左键弹出对象的弹出菜单。 漫游工具：使用此工具无需滚动即可在窗口中导航。 断点工具：使用该工具在 VI 的程序框图对象上设置断点。 Probe Tool：可以在框图程序中的数据流线上设置探针。 程序调试人员可以通过控制针窗口观察数据流线上的数据变化。 颜色提取工具：

18. 使用此工具提取颜色以编辑其他对象。 颜色工具：用于定义对象的颜色。 它还显示对象的前景色和背景色。 自动选择工具 2.2.2 控制面板 图2-4 控制选择面板 控制面板由软件实现。 即LabVIEW将传统仪器上的各种旋钮、开关、显示屏等可能操作的元件，做成外观相似的“控件”，存储在控件模板中。 在设计仪表模板时，只需选择合适的“控件”，并将其放置在面板上相应的位置即可。 每个图标代表一个子模板（如图所示）。 风可以用来控制模板。 ,s菜单的ShowControlsPalette函数打开,也可以在前面板空白处点击鼠标右键弹出控件模板。只有在前面板窗口打开时调用

19. 2.2.3 功能选择板 图2-5 功能选择板 图2-6 功能选择板子板 功能选择板编程子板功能模板是LabVIEW结合了各种测试函数、信号分析文件操作和 的驱动程序输入/输出（1/0）接口设备做成库函数，可以直接调用。 使用时，只需根据预先完成的功能和操作，从子模板中选择相应的“图标”，放置在流程图编辑窗口的相应位置即可。 此模板上的每个顶级图标代表一个子模板（如图所示）。 可以用Windows菜单下的Show Funetspalette功能打开，也可以在程序框图程序窗口空白处点击鼠标右键弹出函数模板。 并且只有打开程序框图程序窗口才会出现。它包括结构子模板、数值运算符子模板、布尔逻辑子模板、word

20、字符串操作子模板、数组子模板、类子模板、比较子模板、时间和对话框子模板、文件输入/输出子模板、仪器控制子模板、仪器驱动库、数据采集子模板、信号处理子模板、数学模型子模块、图形声音子模块、通信子模板、应用控制子模块、底层界面子模块、文档生成子模板、教学课程子模块模板、用户定义的子VI模板和选择子模板，如VI子程序。 软件编译时，通过控制和功能模块中子模块的灵活调用，选择相应的功能子模块，分别放置在前面板和后面板，即可完成虚拟仪器设计。连接工具。 本章介绍了当前测控领域的虚拟仪器开发软件LabVIEW。 它符合实现虚拟测试仪器的条件，是虚拟仪器开发环境中图形化语言的杰出代表之一。 实验室视图

21. 语言是面向工程技术人员的图形化编程语言。 它是一种面向对象的模块化编程语言，最大限度地提高了面向对象技术程序的可重用性。 它被称为工程师和科学家的语言。 第三章系统硬件设计 3.1 数据采集技术 为了将计算机总线扩展到实验室研究、工业控制、测试测量等领域，都采用了基于计算机的数据采集技术。 数据采集​​系统的基本任务是测量和生成真实世界的物理信号。 3.1.1 数据采集系统信号分类传感器将物理信号转换成电信号（电压或电流），如热电偶（温度/电压）、RTD（温度/电阻）、应变片（拉力或压力/温度）。 信号调理附件可对微弱信号进行放大、光电隔离和滤除，使测量更准确、更安全。同时能够对某些传感进行激励和线性化

22. 设备及其信号。 输入信号经过适当调理后虚拟示波器使用方法，可以输出到插入式数据采集卡进行数字化处理，也可以生成控制信号。 通过驱动软件简化了数据采集板的程序设计，用户可以调用传统的语言和应用软件包来设计高级程序。 当然，计算机的性能决定了整个过程的速度。 在实时系统中，需要高速处理器。 在分析数据采集功能模块之前，我们先对信号进行分类。 分类标准是信号中有用的不同信息片段。 一般来说，信号可以分为模拟信号和数字信号。 数字信号只有两个独立的状态：低电平和高电平。 相反，模拟信号包含随时间变化的连续信息。 数字信号可分为开关信号和脉冲序列信号，模拟信号可分为直流信号、时域信号和频域信号。这些信号对应一个

23、各种信号信息：状态、变化率、幅度、形状、频率。 3.1.2 基于计算机的数据采集系统各部分的作用从基于计算机的数据采集系统获得合理的结果取决于系统的每个组件，即计算机、传感器、信号调节、数据采集硬件和软件。 下面一一讨论解释。 1 传感器 传感器是将被测量的物理量转换为电信号的最基本的环节。 例如，热电偶、热敏电阻、集成电路传感器、应变片等，可以将温度转换成电压和电阻。 对于每个传感器，电信号的大小与被监测信号的物理参数成正比。 2.信号调理信号调理器是传感器和数据采集卡之间的桥梁。 它负责将传感器的输出信号与数据采集模块可接受的信号联系起来。 传感器输出的信号必须经过调节才能连接到数据采集。

24. 电路板，信号调理包括放大和衰减、隔离、滤波、传感器激励和线性化。 (1) 放大衰减 数据采集卡接收到的信号是宽范围的电压信号。 如果太强，则需要衰减器将被测信号减弱后再输入数据采集卡。 这样，一方面可以保证数据采集卡能够顺利采集数据，另一方面也有利于系统的安全运行。 对于微弱的信号，需要对其进行放大，以提高分辨率和降低噪声，同时也使调整信号的最大电压值等于ADC的最大输入值，可以提高精度。 在设置调理电路的放大倍数或衰减倍数时，一般应满足这样一个条件：调理信号的最大值应尽可能达到数据采集卡可接受的电压范围，以达到最大的精度。数据。 (2)隔离 隔离是指采用变压器、光电或电容耦合等方式来阻断被测系统与被测系统之间的连接。

25.传输信号，避免直接连接，使用衔接主要有两个原因：一是从安全的角度将传感器信号与计算机隔离，因为被监控系统可能会产生瞬时高压，而另一个原因是隔离可以使从数据采集卡的数据不受地电位和输入方式的影响，减少错误。 (3)滤波 滤波的目的是消除噪声信号，提高输入信号的信噪比。 噪声滤波器通常用于直流信号； 交流信号通常需要抗失真的低通滤波器，因为这种滤波器的截止频率很陡，几乎可以完全消除高频干扰信号。 (4)激励 由于电测量测试中经常使用正弦波、方波等信号，有时需要为某些传感器提供激励信号，虚拟信号发生器产生各种信号，并通过信号放大功率调理电路输出后。 (5) 线性化许多待测传感器对

26. 量具有非线性响应，因此有必要将输出信号线性化。 3 数据采集硬件 数据采集硬件与多种因素有关，应根据具体情况具体分析。 以下是一般特征： (1)采样频率 高采样频率可以在一定时间内获得更多的原始信息，见图4 1(a)所示。 为了再现原始信号，必须有足够高的采样频率。 显然，如果信号变化快于采样板的数字化速度，或者采样速度太慢，就会出现波形失真，如图4-1(b)所示。 根据采样定理，如果采样频率至少是最高输入频率的两倍，就不会出现失真。 (2)采样法需要从多个通道获取数据，通常使用多路复用器将每个信号端连接到一个A/D转换器(ADC)。使用连续扫描的方法比给每个通道一个放大器和 ADC，但这仅适用于采样点之间

27.时间不是很重要的场合。 如果采样点之间的时间很关键，则必须同时对它们进行采样。 对于低频信号，采用间隔扫描的方式，可以在不增加采样保持电路的情况下，产生同时采样的效果。 该方法以一定的时间间隔扫描输入通道，利用脉冲计算每个通道两次扫描的时间间隔。 (3)分辨率 ADC位数越多，分辨率越高，可分辨电压越小。 例如，三位转换器将模拟电压分为 2（8 位）段，每段由 000 和 In 之间的二进制代码表示，因此数字不能真实反映原始信号，因为部分信息不见了。 如果增加到16位，则编码增加到655536，这样就可以得到更准确地反映原始信号的数字信号。 (4)电压范围 电压范围是指ADC可以扫描到的最高和最低电压。一般是由于DAQ卡的功率

28、电压范围可调，因此调整信号电压范围与微机相匹配，以使用其可靠的分辨率范围。 Range、Gain 和 Resolution 决定了可以分辨的最小电压变化，代表 ILSB。 例如DAQ板的分辨率为16位，量程为0-10V，增益为100，则有1LSB=(10/100xZ6)=1.5 cov，这样在数字化的过程中，一个bit 分辨率为 1.spv。 (5) 模拟输出 模拟输出电路通常为数据采集板的系统提供激励电压或电流。 DAQ 输出信号由停滞、转换率、分辨率等组成。死区时间和转换率决定了输出信号幅度变化的速度。 (6) 定时I/0 定时器用在很多场合，如数字脉冲定时、产生方波等，定时器包含三个重要信息：阈值信号、定时信号、输出阈值

29、信号实际上是一个触发信号，使它工作或不工作； 定时信号是信号源，为其继续运行提供时间参考； 输出是在输出线上产生方波和脉冲。 它们最重要的参数是分辨率和时钟频率。 高分辨率意味着计数器可以计数更多的数字。 时钟频率决定了输入数据信号产生的速度。 频率越高，计数增加得越快。 因此，输入端信号的高频可以产生高频脉冲波和方波。 4 驱动软件 没有软件，即使是好的软件，数据采集硬件系统也无法发挥很大的作用。 数据系统的一个主要方面是驱动软件的使用。 驱动软件是直接为数据采集硬件系统设计的软件层，管理系统的运行和与计算机资源的结合，如CPU中断、DMA传输、内存等。驱动软件保持高性能并提高方便使用的

30、同时隐藏了复杂细致的硬件和程序设计。 Ngongyi DAQ是N1公司的高性能数据采集和驱动程序。 数据采集​​技术是电子测量仪器的基础，当然也是虚拟仪器的基础。 只有数据采集部分正常工作，整个虚拟仪器系统才能正常工作。 3.2 数据采集系统设计数据采集系统（Data Acquisition System，简称DAS）是信息科学的一个重要分支。 它不仅应用于现代智能检测系统，而且广泛应用于现代工业生产、国防、军事和科学研究中。 ，无论是过程控制状态检测，还是故障诊断、质量检测，都离不开数据采集系统。 数据采集​​系统是连接计算机、智能仪器与外部物理世界的桥梁，是获取信息的重要途径。其核心是计算机，

31.线路控制和数据处理。 它处理的是数字信号，所以输入的模拟信号必须经过模数（A/D）转换，将模拟信号量化，变成数字信号。 数据采集​​系统的功能框图如图4-2所示，由多个开关、采样/保持器件、放大器、A/D转换器和计算机组成。 数据采集​​经过采样和量化两个必要步骤。 采样过程是将被测连续信号离散化，从连续信号中提取采样时刻的信号值，由多路开关和采样/保持器完成。 如果被测信号变化缓慢，采样/保持装置也可以省略。 多路开关将各路信号依次切换到输入端，并对各路信号进行及时采样。 A/D转换器对采样信号进行量化，并将转换后的数字信号输入计算机。 放大器和滤波器可根据被测信号的大小和干扰的强弱来选择。有的系统不用公用放大器，而是根

32、根据信号特性单独配置。 . . . 图 3-1 数据采集卡结构图 3.2.1 采样/保持器工作原理 在实际系统中使用 A/D 转换时，如果模拟信号变化很快，那么为了保证转换精度，A/DA在D转换前加入采样/保持电路，使输入模拟信号在A/D转换过程中保持不变。 采样/保持电路有两种工作模式，即采样模式和保持模式。 在采样模式下，采样/保持输出必须跟踪模拟输入电压：在保持模式下，采样/保持输出将保持采样命令发出时的电压输入值虚拟示波器使用方法，直到保持命令结束。 采样/保持器件的原理电路如图 4-3 所示。 As can be seen from the figure, the sample/hold device consists of an input buffer amplifier, an output buffer amplifier, a holding capacitor and a control switch. Figure 3-2 Sample/Holder 3.2.2 Multiplexing Analog Switch The analog switch is one of the main components in the data acquisition system, and its function is to switch various input signals.In the measurement and control system, there are often several or dozens of measured objects. In order to reduce cost and area, the system usually uses common amplifiers, sample/hold devices, and A/D converters. Therefore, it is necessary to use multiple switches to turn the Time-sharing of each channel under test with these