虚拟示波器设计
目录
1 前言 (1)
1.1 问题的提出 (1)
1.2 虚拟仪器 (2)
1.2.1 虚拟仪器的起源 (2)
1.2.2 虚拟仪器的概念 (3)
1.2.3 虚拟仪器工作原理 (4)
1.2.4虚拟仪器的优势 (7)
1.2.5虚拟仪器的现状和应用 (8)
2 虚拟示波器设计方案 (9)
3 软件开发环境 (12)
3.1 关于LabVIEW (12)
3.2 LabVIEW的工作原理 (12)
3.3 LabVIEW开发环境 (13)
3.3.1 LabVIEW 8.2 启动界面 (14)
3.3.2 LabVIEW 8.2 前面板和流程图设计窗口 . 14
3.3.3 LabVIEW 8.2的三大选板 (18)
4 虚拟示波器设计 (26)
4.1 虚拟示波器的程序设计 (26)
4.1.1数据采集 (26)
4.1.2数据处理 (27)
4.1.3结果显示 (33)
4.2 前面板设计 (34)
4.3 小结 (35)
结束语 (37)
致谢 (38)
参考文献 (39)
1 前言
随着计算机技术、大规模集成电路技术和通信技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大变化。从最初的模拟仪器发展到现在的数字化仪器、嵌入式系统仪器和智能仪器;新的测试理论、测试方法不断应用于实际;新的测试领域随着学科门类的交叉发展而不断涌现;仪器结构也随着设计思想的更新而不断发展。仪器技术领域的各种创新积累起来使现代测量仪器的功能和作用发生一质的飞跃。尤其是以计算机为核心的设计思想以及仪器系统与计算机软件技术的紧密结合，导致了仪器的概念发生了突破性的变化，出现了一种全新的仪器概念——虚拟仪器（Virtual Instrumentation,VI）。
虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器研究中涉及的基础理论主要有：计算机数据采集和数字信号处理。
1.1问题的提出
在高等院校电工及电子类课程中，实验是一种重要的教学手段，学生通过做实验，可以加深对所学知识的理解，增强学习的兴趣，提高动手能力，锻炼在实践中发现问题、分析问题和解决问题的能力。
但是，近年来各大高校纷纷扩招，学生人数急剧增加，实验室的设备和规模都难以满足需要，实验室常规设备有的己经老化，有的技术上有些落后，在当前学校经费较少的情况下，如果大量增加常规仪器、仪表的配置，学校财力难以支付。又因为基础实验室是面向所有的工科专业，任务异常繁重，实验室常常只能应付学生按教学大纲要求做一些最简单的验证实验，学生很少有机会去反复熟悉常用仪器仪表的使用，更很少有机会做设计性实验，这对调动学
生积极性，培养创新精神，加强实践动手能力都十分不利。
虚拟仪器的出现很好的解决了这个问题。虚拟仪器是指具有虚拟仪器面板的个人计算机仪器。在虚拟仪器系统中，用计算机灵活强大的软件代替传统仪器的某些部件，用人的智力资源代替许多物质资源，通过一组软件和硬件，形成既有普通仪器的基本功能，又有一般仪器所不具备的特殊功能的新型仪器。
结合数据库技术和软件技术，可以在虚拟仪器的基础上形成虚拟仪器实验室。与传统的实验室相比，虚拟仪器实验室具有以下优势：
(1)减少实验设备资金的投入。首先，在一台计算机上就可以买现诸如示波器、函数发生器、电压表、频谱分析仪等仪器的功能，大大节约了仪器成本。其次，传统仪器维护费用高，需要耗费大量的人力物力。虚拟仪器基于软件的体系结构大大节省了开发和维护费用。
(2)便于开放式管理，扩大教学规模。虚拟仪器实验室系统可以通过网络进行数据传送，指导老师通过计算机监控实验过程，可以同时管理几十甚至上百个学生做实验。
1.2虚拟仪器
1.2.1 虚拟仪器的起源
虚拟仪器技术是现代计算机系统和仪器系统相结合的产物，是当今计算机辅助测试领域的一项重要技术。它推动着传统仪器朝着数字化、智能化、模块化、网络化的方向发展。电子测量仪器发展至今，大体上可以分为四代:模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。第一代模拟仪器，这类仪器在某些实验室仍能看到，如指针式万用表、晶体管电压表等。它们的基本结构是电磁机械式的，借助指针来显示最终结果。第二代数字化仪器，这类仪器目前相当
普及，如数字电压表、数字示波器、数字频率计等。这类仪器将模拟信号的测量值转化为数字信号，并以数字方式输出最终结果，适用于快速响应和较高准确度的测量。第三代智能仪器，这类仪器内置微处理器，既能进行自动测试又具有一定的数据处理能力，可取代部分脑力劳动，习惯上称为智能仪器。它的功能块全部都是以硬件或固定软件的形式存在，无论是开发还是应用，都缺乏灵活性。第四代虚拟仪器，它是现代计算机技术、通信技术和测量技术相结合的产物，是传统仪器观念的一次巨大变革，是将来仪器产业发展的一个重要方向。
虚拟仪器(Virtual Instruments，简称VI)的概念，是美国国家仪器公司(National Instruments Corp.简称NI)于1986年提出的。NI公司同时也提出了“软件即仪器”的口号，彻底打破了传统仪器只能由厂家定义，用户无法改变的局面，从而引起了仪器和自动化工业的一场革命。随着现代软件和硬件技术的飞速发展，仪器的智能化和虚拟化已经成为各级实验室以及研究结构发展的方向。虚拟仪器，它既具有传统仪器的功能，又有别与其他传统仪器。它能够充分利用和发挥现有计算机的先进技术，使仪器的测试和测量及自动化工业的系统测试和监控变得异常方便和快捷。
1.2.2 虚拟仪器的概念
虚拟仪器是指通过应用程序将计算机、软件的功能模块和仪器硬件结合起来，用户可以通过友好的图形界面(通常叫做虚拟前面板，简称前面板)来操作这台计算机就像在操作自己定义、自己设计的一台个人仪器一样，从而完成对被测信号的采集、分析、判断、显示、数据存储等。虚拟仪器以透明的方式，通过软件对数据的分析处理、表达以及图形化用户接口，把计算机资源(如微处理器、显示器等)和仪器硬件(如A/D, D/A、数字I/O、定时器、信号调理等)的测量能力、控制能力结合在一起。虚拟仪器突破了传统仪器以硬
件为主体的模式，实际上使用者是在操作具有测试软件的电子计算机进行测量，犹如操作一台虚设的电子仪器。
虚拟仪器技术的实质是充分利用最新的计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能。软件是虚拟仪器的关键，当基本硬件确定以后，就可以通过不同的软件实现不同的功能。用户可以根据自己的需要，设计自己的仪器系统，满足多种多样的应用要求。利用计算机丰富的软、硬件资源，可以大大突破传统仪器在数据的分析、处理、表达、传递、储存等方面的限制，达到传统仪器无法比拟的效果。它不仅可以用于电子测量、测试、分析、计量等领域，而且还可以用于进行设备的监控以及工业过程自动化。虚拟仪器还可以广泛应用于电力工程、物矿勘探、医疗、振动分析、声学分析、故障诊断及教学科研等多个方面。
1.2.3 虚拟仪器工作原理
与传统仪器一样，虚拟仪器同样划分为数据采集与控制、数据分析处理、结果表达三大功能模块（如图1－1）。虚拟仪器以透明的方式把计算机资源和仪器硬件的测试能力结合起来，实现了仪器的功能运作。
图1－1 虚拟仪器的功能模块
虚拟仪器用各种图标或控件来表示传统仪器面板上的各种器件。由各种开关图标来实现仪器电源的通断;由各种按钮图标来设置被测信号的“放大倍数”、“通道”等参数;由各种显示控件以数值或波形的方式显示测量或分析结果;由计算机的鼠标和键盘操作来模拟传统仪器面板上的实际操作;以对图形化软件流程图的编程来实现各种信号测量和数据分析功能。
虚拟仪器由硬件平台和应用软件两大部分构成。本节将分别从硬件、软件和系统三个方面来介绍虚拟仪器的工作原理及具体构成。
（1）硬件平台
虚拟仪器的硬件平台由计算机和I/O接口设备组成，如图1－2所示。
计算机是硬件平台的核心，一般是工作站，也可用普通的PC机。 I/O接口设备负责被测信号的采集、调整、放大、模/数转换。常用的I/O接口设备有以下5种：PC-DAQ接口、GPIB接口、串行接口、VXI接口和PXI接口。其中PC-DAQ接口是最基本、最常用的接口方式。
（2）软件平台
图1－2 虚拟仪器的构成
虚拟仪器软件将可选硬件（如DAQ、GPIB、RS-232、VXI、PXI）和可以重复使用源码库函数等软件结合起来，实现模块间的通信、定时与触发，源码库函数为用户构造自己的虚拟仪器系统提供了基
本的软件模块。当用户的测试要求变化时，可以方便地由用户自己增减软件模块，或重新配置现有系统以满足现有系统的测试要求。
虚拟仪器软件包括应用程序和I/O接口设备驱动程序。
应用程序又由实现虚拟仪器前面板功能的软件程序和定义测试功能流程图的软件程序两部分构成。
I/O接口设备驱动程序实现对特定外部硬件设备的控制。
（2）整体系统
虚拟仪器整体系统结构如图1－3所示。
图1－3 虚拟仪器整体系统结构
虚拟仪器信号流程如图1－4所示。
图1－4 虚拟仪器信号测量流程图
1.2.4虚拟仪器的优势
一台性能优良的虚拟仪器不仅可以实现传统仪器的大部分功能，而且在许多方面有传统仪器无法比拟的优点，如使用灵活方便、功能丰富、价格低廉、可一机多用、可重复开发等。虚拟仪器优势主要有:
（1）性能高
虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的，所以完全“继承”了以现成即用的PC技术为主导的最新商业技术的优点，包括功能超卓的处理器和文件I/O，使您在数据高速导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析。此外，不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。
（2）扩展性强
NI的软硬件工具使得工程师和科学家们不再圈囿于当前的技术中。得益于NI软件的灵活性，只需更新您的计算机或测量硬件，就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需软件上的升级即可改进您的整个系统。在利用最新科技的时候，您可以把它们集成到现有的测量设备，最终以较少的成本加速产品上市的时间。
（3）开发时间少
在驱动和应用两个层面上，NI高效的软件构架能与计算机、仪器仪表和通讯方面的最新技术结合在一起。NI设计这一软件构架的初衷就是为了方便用户的操作，同时还提供了灵活性和强大的功能，使您轻松地配置、创建、发布、维护和修改高性能、低成本的测量和控制解决方案。
（4）无缝集成
虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。随着产品在功能上不断地趋于复杂，工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求，而连接和集成这些不同设备总是要耗费大量
的时间。NI的虚拟仪器软件平台为所有的I/O设备提供了标准的接口，帮助用户轻松地将多个测量设备集成到单个系统，减少了任务的复杂性。
1.2.5虚拟仪器的现状和应用
目前流行的虚拟仪器软件开发工具有两类：文本式编程语言和图形化编程语言。文本式编程语言有C、C++、VB、Labwindows/CVI 等;图形化编程语言有LabVIEW、AgilentVEE等。其中LabVIEW最流行，是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件。
虚拟仪器作为新兴的仪器仪表，用户可以定义其结构和功能，构建灵活，转变容易，因此它在各个领域尤其是在超在规模集成电路测试、工厂测试、现代家用电器测试以及军事、航空、航天、通信、汽车、半导体和生物医学等领域得到了广泛应用。
2 虚拟示波器设计方案
虚拟示波器是采用基于计算机的虚拟技术，用以模拟通用示波器的面板操作和处理功能，也就是使用个人计算机及其接口电路来采集现场或实验室信号，并通过图形用户界面(GUI )来模仿示波器的操作面板，完成信号采集、调理、分析处理和显示输出等功能。
虚拟仪器由仪器硬件和功能模块软件两部分组成，虚拟示波器的设计也不例外。系统框图如图2.1所示。
图2.1 虚拟示波器系统框图
软件设计部分主要是软件的选择、前面板设计和程序设计。此处采用的软件是NI公司的LabVIEW 8.2。前面板设计和程序设计是本文阐述的重点，也是本次设计的主要任务，图2.2为虚拟示波器程序设计程序流程图。
虚拟示波器启动后，首先进行初始化，然后开始采集数据，将采集来的数据送入缓冲区，根据触发方式判断是否触发，若不符合触发条件，则重复采集过程，否则将缓冲区值送去显示，再判断是
否有按键按下去执行相应的子程序。
图2.2 虚拟示波器程序流程图
数据采集部分由软件配以一定的硬件来实现，主要为接口驱动程序设计和外部硬件电路。接口采用计算机串口，故硬件主要实现
U?
采集数据的模数转换和电平转换。接口驱动的程序设计将在第四章虚拟示波器设计中详细介绍。硬件部分采用了常见的基于单片机的
图2.3 数据采集电路
数据采集系统，如图 2.3所示，将待测电信号送入模数转换器件AD574A，转换后的数据传送给51单片机，再由单片机与计算机串口进行数据传输。单片机与计算机串口遵守RS232协议。
本设计除了能够实现传统示波器的一些基本功能外，也在功能扩展方面做了一些尝试，如截图，频谱分析等功能。
3 软件开发环境
3.1 关于LabVIEW
LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一种图形化的编程语言，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX 等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。
图形化的程序语言，又称为“Ｇ”语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或流程图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。
利用LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的32位编译器。像许多重要的软件一样，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。
3.2 LabVIEW的工作原理
LabVIEW是一种通用的编程系统，但它也包括各种专用于数据采集和仪器控制的函数库和开发工具。由于LabVIEW程序的运行及其表现形式都是仿照实际的仪器，所以，LabVIEW程序称为虚拟仪
器VIs（Virtual Instruments）。然而，VIs仍然类似于传统语言程序的作用。
一个VI包括一个人机对话用户界面、一个作为源代码的数据流框图及图标。一个VI的图标使得其高一层的VI可以调用这个VI。更为确切地说，VI具有如下特点：
（1）VI的人机对话用户界面
由于VI的形式是依照实际仪器的面板，所以又称为前面板。前面板可以包括旋钮、按键、图形显示器、其它的控制器和显示器等。用户可以使用键盘或鼠标输入数据，在计算机屏幕上看到结果。
（2）VI从方框图中得到指令
方框图使用图形化的编程方式。方框图也是VI的源代码。
（3）VI是层次化和模块化的
用户既可以把VI作为顶层程序，也可以把它作为其它程序中的子程序。在一个VI中的另一个VI称为子VI。VI的图标和连接器如同图形化参数列表，用于与其它子VI传递数据。
由于具有以上特征，LabVIEW实际上采用的是模块编程的概念。设计一个应用程序时，先把它分解成一系列任务，然后再把每个任务分解，直到分解成一系列简单的子任务。为每个子任务建立一个VI，然后用这些VI建立一个方框图，以完成一个更大的任务，最后，顶层的VI包含这些子VI。
由于每个子VI都可以与应用的其它VI分开执行，调试十分方便。更进一步，许多底层的VI经常完成的是相同任务的若干应用，用户可以专门建立一个子VI，以方便使用。
3.3 LabVIEW开发环境
本节对LabVIEW的开发环境即常用模块作一简要介绍。主要有启动界面、设计窗口、选板等。
3.3.1 LabVIEW 8.2 启动界面
运行LabVIEW 8.2 主程序，屏幕显示如图3.1所示的窗口。菜单栏有文件、操作、工具和帮助四项，菜单栏下面是新建、打开、相关资源选项，在此处可以创建新VI、VI项目或者用模板来创建VI,也可以打开一个已存在的VI或VI项目，同时也可以打开最近使用过的VI,或者浏览相关资源。
图3.1 LabVIEW 8.2 启动界面
3.3.2 LabVIEW 8.2 前面板和流程图设计窗口
虚拟仪器的设计包含两个部分，一个是仪器前面板，一个是信号流程图。这两个部分的设计分别在前面板设计窗口和流程图设计
窗口中完成。下面分别介绍这两个设计窗口。
（1）前面板设计窗口
前面板设计窗口如图3.2所示。前面板是图形用户界面，也就是VI的虚拟仪器前面板，这一界面上有用户输入和显示输出两类控件，具体表现有开关、旋钮、图形以及其他控制和显示控件。虚拟仪器前面板的设计只需工具模板中相应的工具去取用控制模板中的相关控件，并排列到前面板设计窗口中的合适位置即可。
图3.3 VI前面板设计窗口
（2）流程图设计窗口
流程图设计窗口如图3.4所示，流程图提供VI的图形化源程序。在流程图中对VI编程，以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。流程图中包括前面板上控件的连线端子，还有一些前面板上
没有但编程必须有的东西，例如函数、结构和连线等。虚拟仪器流程图的设计需用工具模板中相应的工具去取用功能模板中的相关控件，排列到流程图设计窗口中的合适位置，并用相应功能的连线连接成信号流程图。
图3.4 流程图设计窗口
（3）模板和控件的调用
在缺省情况下，工具模板随两种设计窗口显示，控制模板随前面板设计窗口显示，功能模板随流程图设计窗口显示。用鼠标单击工具模板中的相关工具，即可完成工具状态的选定。用鼠标单击控制模板或功能模板中的相关控件，然后在前面板设计窗口或流程图设计窗口中的合适位置单击，即可完成控件的调用。
如果三大模板没有显示在设计窗口中，可以用如下方法调用。
1）工具选板选择主菜单查看｜工具选板，即弹出如图3.3和
图3.4所示的工具模板。
2）控件选板在前面板设计窗口中，选择主菜单查看｜控件选板，即弹出如图3.3所示的控件模板。
3）函数选板在流程图设计窗口中，选择主菜单查看｜函数选板，即弹出如图3.4所示的函数选板。
（4）主菜单及快捷按钮
1）文件菜单选项完成VI文件的新建、打开、打印、关闭、页面设置、退出等操作。
2）编辑菜单选项完成剪切、复制、粘贴、删除、查找和替换、对齐所选项等操作。
3）查看菜单选项完成各选板、错误列表等的显示和隐藏。
4）项目菜单选项完成项目的新建、打开、关闭、保存、运行、生成、属性等操作。
5）操作菜单选项主要完成对程序的相关操作，如运行、停止、单步步入、单步跳过、数据记录等。
6）工具菜单选项主要有生成可执行文件、源代码控制、性能分析、安全、用户名等相关操作。
7）窗口菜单选项主要是前面板和程序框图窗口的转换、窗口显示模式。
8）帮助菜单选项完成显示即时帮助、查找范例、查找仪器驱动、搜寻网络资源等。
快捷按钮栏如图3.5所示，从左至右依次为运行、连续运行、
图3.5 快捷按钮
停止、暂停、文本设置、对齐对象、分布对象、调整对象大小、重
新排列、显示即时帮助窗口。在程序框图窗口中，快捷按钮上还有高亮显示执行过程、保存连线值、开始单步执行、单步步出按钮。
3.3.3 LabVIEW 8.2的三大选板
LabVIEW 8.2提供了三大操作选板：工具、控件、函数。这些选板集中反映了LabVIEW的功能与特征。在虚拟仪器的设计过程中，用户主要利用这三大选板来完成VI前面板和信号流程图的设计。
工具选板可以同时出现在VI前面板设计窗口和流程图设计窗口中，因为这两个设计窗口均需要使用工具选板。
控件选板只出现在VI前面板设计窗口中。前面板设计窗口所需的各种控制控件均包含在控制模板中。前面板设计只需要选择工具模板中的相应工具，从控件选板中取出有关的控件，摆放到前面板设计窗口中的合适位置，并设置好相关属性。
函数选板只出现在信号流程图设计窗口中。流程图设计窗口所需的各种功能控件均包含在函数选板中。流程图设计只需要选择工具选板中的相应工具，从函数选板中取出有关的控件，摆放到合适位置，并用相应的连线将它们组成流程图。
下面分别介绍工具选板、控件选板和函数选板中的相关内容。
1）工具选板
如图3.6所示，工具选板提供了各种用于创建、修改和调试VI 程序的工具。当从选板内选择了任一种工具后，鼠标箭头就会变成该工具相应
图3.6 工具选板的形状。工具选板中的工具简介如表3.1
基于LabVIEW的虚拟示波器设计
目录 1.设计要求 (1) 1.1主要功能模块 (1) 图1 功能结构框图 (1) 1.1.1 数据采集模块 (1) 1.1.2 波形显示模块 (1) 1.1.3 参数测量模块 (2) 1.1.4 频谱分析模块 (2) 1.1.5 数据存储和回放模块 (2) 1.2 主要控制结构 (2) 1.2.1 测量控制结构 (2) 1.2.2 自动调整扫描率控制结构 (2) 2.虚拟仪器设计方案 (3) 3.虚拟仪器设计步骤 (4) 3.1 DAQ数据采集模块： (5) 3.2 模拟采集模块 (6) 3.3 波形显示模块 (7) 3.4参数测量模块 (8) 3.4.1频谱分析模块 (10) 3.5 数据存储和回放模块 (12) 3.6 波形打印模块 (13) 3.7主要控制结构 (14) 3.7.1测量控制结构 (14) 3.7.2自动调整扫描率控制结构 (15) 4.总结 (16) 5.参考文献 (17) 6.附录： (18)
摘要 摘要：虚拟仪器是现代测量技术和计算机技术相结合的产物，标志着自动测试与电子测试仪器领域技术发展的一个崭新方向．随着信息技术和计算机技术的高速发展，数字信号处理作为一门新兴的学科，其重要性日益在各个领域的应用中体现出来。本文介绍了可以利用LabVIEW完成对信号的输入及获取、信号电压参数及时间频率参数的自动测量、信号的波形显示及存储回放和信号的频谱分析等功能。该示波器主要由数据采集DAQ（Data Acquisition）、接口总线、硬件驱动程序和虚拟数字示波器软件构成。 关键词：虚拟仪器LabVIEW 示波器 Abstract: Virtual instrument is the product of modern measurement technology and the combination of computer technology, marked a new direction of automatic test and electronic measurement instrument technology development. With the rapid development of information technology and computer technology, digital signal processing as a new subject, reflected the growing importance of application in the field of each. This paper introduces the LabVIEW can be used to complete the signal acquisition, signal input and parameters of voltage and time frequency parameter automatic measurement, signal waveform display and storage playback and signal spectrum analysis and other functions. The oscilloscope is composed of data acquisition DAQ (Data Acquisition), interface bus, hardware driver and virtual digital oscilloscope software. Keywords: The virtual instrument LabVIEW oscilloscope
USB虚拟示波器设计
USB虚拟示波器设计 -LabVIEW实现 内容提要：随着计算机技术的快速发展，计算机技术已经渗入到各个领域。由于计算机 的快速性、稳定性、高精度等特点，基于计算机技术的现代仪器也快速的发展起来，虚拟仪器应运而生，在对精度、稳定性等方面要求高的场合，虚拟仪器将逐渐取代传统仪器。 虚拟示波器，是将计算机强大的计算处理能力和一般硬件仪器的信号采集，控制能力结合在一起，从而实现一般示波器所不能实现的功能和友好的界面。随着计算机技术的发展，使得虚拟仪器的实现成为可能，传统仪器的一些专用处理器和设备，被计算机的通用设备所代替，常用的虚拟仪器，多采用PCI或ISA插槽，将各种硬件连接到一起，然而采集卡的数量一般有限，因此组织系统的时候，只能指定特定的计算机，或打开计算机盖装入专门的采集卡，在使用笔记本电脑或工业一体化电脑的场合，根本就不支持PCI或ISA总线的设备。 本文围绕“虚拟示波器”这一热点课题，阐述了基于USB的无线虚拟示波器的设计方案、开发方法、开发过程。在设计中使用了TI公司的单片机MSP430 F1611、ATMEL公司的AVR系列单片机ATMEGA16L、Philips公司的USB器件芯片以及Nordic Semiconductor ASA公司的增强型无线通信芯片nRF24L01。利用MSP430F1611芯片内置的A/D采样实现数据采集，并通过无线模块将数据传输到主机；ATGMEGAL16L实现数据的接收并与USB通信。关键词：A/D采样无线传输 USB 虚拟仪器 ATMEGA16L nRF24L01 PDIUSBD12
USB virtual oscilloscope design -- LabVIEW to achieve Abstract：With the rapid development of computer technology, computer technology has infiltrated into every field. As the computer's fast, stable, high-precision, and other features of modern computer-based technology equipment is also rapidly developed, virtual instrument came into being in on the accuracy, high stability, and so on the occasion, the virtual machines will be gradually replaced by Traditional instruments. Therefore, we need a more convenient and more effective and flexible communication bus to achieve virtual machines, modern computer with a USB interface in general, the USB interface and the use of flexible, convenient, so first of all consider the USB bus. USB bus is Intel, IBM, NEC, Microsoft, and so on 7 well-known bus company's next-generation technology, following the adoption of a new generation of USB bus, PC configuration of the new machine's hardware devices do not have to flip open, and hot swap support Technology, to the great convenience to users through the USB hub, to expand up to 127 devices, and through the 3-5m of cable to connect to the computer, by collecting cards close to the test object, thus greatly improving the electromagnetic Compatibility standards in the agreement USB1.1 in, UMB bus transfer rate up to 1.5-12Mb / s, and in the USB2.0 specification, the rate of up to 360Mb / s. Such a rate sufficient to meet the vast majority of occasions. In this paper, around a "virtual oscilloscope" hot topics on the USB-based wireless virtual oscilloscope design, development methods, the development process. In the design used in TI's single-chip MSP430 F1611, ATMEL's AVR family of single-chip ATMEGA16L, Philips's chip USB devices as well as the Nordic Semiconductor ASA's enhanced wireless communications chips nRF24L01. MSP430F1611 use the built-in chip A / D sampling data collection and wireless data transmission module to the host; ATGMEGAL16L data reception and communication with the USB. Key words:A/Dsampling wireless transmission USB virtual instrument ATMEGA16L nRF24L01 PDIUSBD12
虚拟示波器的研究与设计
虚拟示波器的研究与设计 任重 江西科技师范学院，江西省光电子与通信重点实验室，江西南昌（330013） E-mail：renzhong81@https://www.wendangku.net/doc/2918664697.html, 摘要：本文首先介绍了虚拟仪器技术,高校实验室仪器的现状和解决方法，然后从总体的角度提出了虚拟示波器的设计方案,另外介绍了DAQ卡Kpci-3100，然后比较详细地从功能的角度用LabVIEW语言分别设计了虚拟示波器的功能模块。最后，整个系统经过调试和实验表明，该虚拟示波器具有传统示波器无法比拟的诸多优势。 关键词:虚拟仪器，虚拟示波器，DAQ卡，LabVIEW 中图分类号：TP216+.1 文献标识码：A 1.引言 虚拟仪器是由美国国家仪器公司（National Instrument）首先提出来的，虚拟仪器（Virtual instrument）的核心是：以计算机作为仪器统一的硬件平台，充分利用计算机独具的运算、存储、回放、调用、显示以及文件管理等智能化功能，同时把传统仪器的专业化功能和面板控件软件化，并结合相应的I/O接口设备，这样便构成了一台从外观到功能都完全与传统硬件仪器相同，同时又充分享用了计算机智能资源的全新的仪器系统[1]。 目前，在多数院校的电子学实验教学中，常用的仍然是功能固定的台式仪器，主要有示波器、函数发生器、实验箱和电源等。对于一所高等院校而言，进行电子类实验教学至少需要配备30套设备，每一套近万元，在经费紧张的情况下，很难满足教学的需要。另外，台式机操作复杂，功能单一、调试困难，学生不易掌握其使用方法，测定结果也不精确。而采用虚拟仪器实验系统，可以解决上述问题：（1）虚拟仪器可以由用户自定义其功能，并可以把几种仪器集成在一个系统中，运用不同切换过程，实现同样的教学目的。这样，一台计算机就是一个实验平台。（2）由于虚拟仪器的内容丰富，人机界面好，可以减轻教师的教学负担，加深学生对知识的理解。（3）提高实验效率，降低教学成本，参数输入简便，结果显示明确，实验设备如有更新，只需更新一下软件。（4）借助虚拟技术把仪器与计算机相连接，可以充分利用实验资源。 2.虚拟示波器的总体设计 本虚拟示波器[2]主要由硬件和软件两部分组成。其中硬件是以PC机为基础，加上一块基于PCI总线的多功能数据采集卡;软件是以WIN98/2000/XP为操作系统的基础上的一个应用程序，如：VC++，VB，Dephi，Labwindows/c及LabVIEW[3][4][5]以及仪器驱动程序。虚拟示波器的结构如图1所示。
虚拟数字示波器的设计和实现
一、绪论 1.1 虚拟示波器背景 示波器是电子测量行业最常用的测量仪器之一，主要用来测量并显示被测信号的参数和波形，在科学研究、科学实验以及现场监测等许多领域被广泛应用。随着科学研究的不断深入和各种高新技术的不断发展，传统示波器的诸如波形不稳定、测读不准确等许多缺陷逐渐显露出来，而且体积大，耗电多，越来越不能满足现代应用的需要。 “虚拟仪器”这一新概念测量仪器的诞生，使示波器突破了传统，在功能和作用等多方面发生了根本性变化。虚拟仪器将计算机和测量系统融合于一体，用计算机软件代替传统仪器的某些硬件的功能，用计算机的显示器代替传统仪器物理面板。 虚拟示波器是虚拟仪器的一种，它不仅可以实现传统示波器的功能，具有存储、再现、分析、处理波形等特点，而且体积小，耗电少。虚拟示波器使用功能强大的微型计算机来完成信号的处理和波形的显示，利用软件技术在屏幕上设计出方便、逼真的仪器面板，进行各种信号的处理、加工和分析，用各种不同的方式(如数据、图形、图表等)表示测量结果，完成各种规模的测量任务。鉴于虚拟示波器的种种优点及广泛用途，研究出性能优越、价格低廉的虚拟示波器是十分重要的。 1.2 性能指标 本示波器与常见的示波器比较，最大的特点是可以定量地给出信号的各种参量，比如最大、最小值和频率等，无需使用者再去数格子，然后还要计算。特别适合于学校教学实验的需求，在学校教学中可以直联投影机，使全体学生都可以远距离看到信号波形的演示。 本示波器采样USB接口，其频率比并口示波器略高，同样支持直流测量，可以定量测量信号，主要技术指标如下： 采样频率：共八挡可调：323.53kHz、100kHz、50kHz、20kHz、10kHz、5kHz、2kHz、1kHz。本机测量的信号频率应在70kHz以下。 最高输入电压：共两挡可选：±2.5V，±12.5V，如果接入10：1示波器探棒，最大输入电压可达±125V。 输入阻抗：1MΩ。 供电电压：无需外部供电，直接从PC机的USB口取电。 接口：USB接口。 二、硬件设计 具体电路原理图见附录一，从图中可以看出电路的输入信号调理部分和信号转换部分与常见的并口示波器相同，R10、R11、R12、R13、R14、C19、C20和C21构成输入交直流切换和衰减网络，提供交直流输入切换和1：1、1：5的输入信号切换功能；TL074中的一个运放U 1 A和其周边元件构成一个跟随放大器，提供了输入保护和阻抗转换功能；TL074中的另一个运放U1B
虚拟示波器设计
目录 1 前言 (1) 1.1 问题的提出 (1) 1.2 虚拟仪器 (2) 1.2.1 虚拟仪器的起源 (2) 1.2.2 虚拟仪器的概念 (3) 1.2.3 虚拟仪器工作原理 (4) 1.2.4虚拟仪器的优势 (7) 1.2.5虚拟仪器的现状和应用 (8) 2 虚拟示波器设计方案 (9) 3 软件开发环境 (12) 3.1 关于LabVIEW (12) 3.2 LabVIEW的工作原理 (12) 3.3 LabVIEW开发环境 (13) 3.3.1 LabVIEW 8.2 启动界面 (14) 3.3.2 LabVIEW 8.2 前面板和流程图设计窗口 . 14 3.3.3 LabVIEW 8.2的三大选板 (18) 4 虚拟示波器设计 (26) 4.1 虚拟示波器的程序设计 (26) 4.1.1数据采集 (26) 4.1.2数据处理 (27) 4.1.3结果显示 (33) 4.2 前面板设计 (34) 4.3 小结 (35) 结束语 (37) 致谢 (38) 参考文献 (39)
1 前言 随着计算机技术、大规模集成电路技术和通信技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大变化。从最初的模拟仪器发展到现在的数字化仪器、嵌入式系统仪器和智能仪器;新的测试理论、测试方法不断应用于实际;新的测试领域随着学科门类的交叉发展而不断涌现;仪器结构也随着设计思想的更新而不断发展。仪器技术领域的各种创新积累起来使现代测量仪器的功能和作用发生一质的飞跃。尤其是以计算机为核心的设计思想以及仪器系统与计算机软件技术的紧密结合，导致了仪器的概念发生了突破性的变化，出现了一种全新的仪器概念——虚拟仪器（Virtual Instrumentation,VI）。 虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器研究中涉及的基础理论主要有：计算机数据采集和数字信号处理。 1.1问题的提出 在高等院校电工及电子类课程中，实验是一种重要的教学手段，学生通过做实验，可以加深对所学知识的理解，增强学习的兴趣，提高动手能力，锻炼在实践中发现问题、分析问题和解决问题的能力。 但是，近年来各大高校纷纷扩招，学生人数急剧增加，实验室的设备和规模都难以满足需要，实验室常规设备有的己经老化，有的技术上有些落后，在当前学校经费较少的情况下，如果大量增加常规仪器、仪表的配置，学校财力难以支付。又因为基础实验室是面向所有的工科专业，任务异常繁重，实验室常常只能应付学生按教学大纲要求做一些最简单的验证实验，学生很少有机会去反复熟悉常用仪器仪表的使用，更很少有机会做设计性实验，这对调动学
基于VC++的虚拟示波器的设计与实现
中国科技论文在线
https://www.wendangku.net/doc/2918664697.html,
基于 VC++的虚拟示波器的设计与实现
孟小琳
北京邮电大学信息与通信工程学院，北京（100876）
Email: XiaolinMeng@https://www.wendangku.net/doc/2918664697.html,
摘 要：本文中介绍的虚拟仪器是基于 VC++和数据采集卡的多功能虚拟数字示波器。结合 VC++良好的面向对象的特性，该虚拟示波器具有丰富的功能，诸如界面控制和波形显示、 数据采集以及波形的测量等。 论文对这些功能模块的实现方法与过程进行了详细的讨论。 该 系统较之传统示波器结构简单，开发成本低，实现方便，且在各个模块之间能形成较好的交 互性能,能够满足不同用户的需求。 关键词：虚拟仪器；示波器；VC++
1 虚拟仪器和虚拟示波器简介
1.1 虚拟仪器
测量是人类认识自然、 改造自然的一种手段， 通过测量人们可以对客观世界取得定量的 信息， 仪器是测量中必不可少的工具。 电子测量是利用电子学的理论和技术对电量和非电量 进行观察和测量的装置和系统。 随着电子技术的发展及其在各方面的广泛应用， 对于测量和 仪器提出了更高的要求，测试项目和范围与日俱增，测试精度和测试速度要求急剧提高。七 十年代以来， 是电子测量和仪器领域发生飞跃变化的年代， 微计算机的问世和大规模集成电 路的发展对这一领域产生了革命性的影响。在测试系统中，对仪器的“智能”要求越来越高， 仪器中微机的任务不断加重，仪器在很多方面逐渐向微计算机靠拢。此外，随着微计算机和 智能仪器的普及， 测试系统中包含的重复部件越来越多， 而冗余的部件往往不能容错。 因此， 需要统筹地考虑仪器与计算机之间的系统结构。 在这种背景下， 1982 年出现了一种与 PC 机 配合使用的模块式仪器，自动测试系统结构也从传统的机架层迭式结构发展成为模块式结 构。 与传统仪器不同的是，模块式仪器本身不带仪器面板，因此必须借助于 PC 机强大的图 形环境和在线帮助功能，建立图形化的“虚拟的”仪器面板，完成对仪器的控制、数据分析与 显示。这种与 PC 机结合构成的，包含实际仪器使用与操作信息软件的仪器，被称为“虚拟 仪器”[1]。 与传统仪器相比，虚拟仪器具有以下几个性能特点： 1. 虚拟仪器的硬、软件具有开放性、模块化、可重复使用及互换性等特点。为提高测 试系统的性能， 可以方便地加入一个通用仪器模块或更换一个仪器模块， 而不用购买一个全 新的系统，有利于测试系统的扩展。 2. 可由用户自定义仪器功能。由于仪器的功能可在用户级上产生，故它不再完全由仪 器生产厂家来确定，用户可以根据自己的需要，通过增加或修改软件，为虚拟仪器加入新的 测量功能，而不用购买一台新的仪器。 3. 数据处理能力强。由于借助于计算机，虚拟仪器可以实现过去比基于微处理机内核 仪器复杂许多的数据处理、 分析与显示能力， 并可利用数据文件或数据库格式进行数据的存 储与恢复。
1.2 虚拟示波器
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基于USB的虚拟示波器的设计
第20卷第11期 武汉科技学院学报Vol.20 No.11 2007年11月 JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND ENGINEERING Nov. 2007 基于USB的虚拟示波器的设计 马双宝 （武汉科技学院电子信息工程学院，湖北武汉430073） 摘要：本文在介绍虚拟仪器的基础上提出了一种基于USB的高速虚拟数字式存储示波器的设计思路， 并着重对虚拟示波器的软件设计流程图以及部分程序源代码进行了分析与设计，最后总结了虚拟示波 器的性能指标。该虚拟示波器具有功能强大，操作简单、高速数据采集等优点。 关键词：USB；虚拟示波器；LabView 8.2；高速 中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009－5160(2007)－0033－03 常规仪器是由各种功能硬件组合而成，仪器的功能由厂家定义，越来越难满足现代测试技术的需要[1]。虚拟仪器提出“软件即仪器”的新理念，一块数据采集卡加上相应的软件即可实现仪器的功能，仪器的功能由软件来定义。虚拟仪器实质是将传统仪器硬件与最新计算机软件技术结合起来，以实现并扩展传统仪器的功能，它在智能化程度、处理能力、性价比等方面均比传统仪器具有优势。 示波器的使用越来越广泛,有必要设计高速的性价比高的示波器,本文设计一款基于USB的高速数字式虚拟存储示波器，USB串行通信接口使其具有高速的数据传输速率、热插拔等优点。 1 虚拟示波器整体设计 图1 虚拟示波器的整体设计框图 图1是虚拟示波器的整体设计框图，虚拟示波器整体分为硬件和软件两大部分。硬件部分包括信号输入单元、信号调理和保护电路、12位模数转换器AD7892、USB控制芯片CY7C68013以及电源部分，其实质是一块USB数据采集卡；软件部分包括驱动程序和实现虚拟示波器功能的用户软件。硬件和软件相互结合，构成一个整体。 系统工作过程：虚拟示波器有2个输入通道，输入的信号根据需要进行信号调理，对输入的信号进行放大或者衰减，倍数为0.1倍，1倍，10倍，100倍之间进行选择，同时在调理电路中还带有保护电路；调理电路的输出信号通过12位的模数转换器AD7892进行采样，USB控制器 CY7C68013通过可编程IO口（GPIF）将模数转换的结果送到内部的端口2中，在控制器的固件程序中以批量传输模式将采集结果经过USB串行总线送至PC机的内存中；在PC机中驱动程序为虚拟示波器用户软件对数据采集卡的操作提供了一个句柄，同时提供了数据采集卡的读、写、控制等操作的驱动函数；在虚拟示波器用户软件中通过调用相应的驱动函数来对数据采集卡进行操作，采集数据，在用户软件中对数据进行分析、处理、显示等操作，实现示波器的所有功能。 收稿日期：2007-09-18 作者简介：马双宝（1979-），男，助教，研究方向：智能仪器.
虚拟示波器的设计报告
基于LabVIEW 的虚拟示波器的设计 The Design of Oscillograph 1设计目的与内容 1、掌握利用A/D转换和计算机资源实现示波器的设计方法。 2、设计虚拟示波器。 3、建立NI-DAQmx仿真设备，选择E系列中的NI PCI-6071E数据采集卡的仿真模块，通过DAQmx物理通道识别，产生模拟信号，然后基于LabVIEW开发平台设计实现虚拟示波器。基本可以实现仪器的性能与可靠性，可以方便的对其编程, 实现对数据的采集、实时显示、数字滤波、截波显示、波形存储、波形回显、频谱分析等多种功能。 2虚拟示波器的软件设计 虚拟仪器的软件设计由两部分组成：前面板和流程图。在前面板，输入用输入控件(Control)来实现，程序运行的结果由输出控件(Indicator)来完成。流程图是完成程序功能的图形化源代码，通过它对信号数据的输入和输出进行指定，完成对信号采集及分析处理功能的控制。 2.1虚拟示波器的原理及功能 虚拟示波器是在传统示波器体系结构的基础上，借鉴其功能原理设计的。基本原理为：硬件上利用采集卡采集信号，软件上利用NI提供的DAQmx READ采集信号，然后通过‘波形图’进行实时显示。这就实现了一个最基本的示波器，信号显示后又利用‘写入测量文件’将波形保存为LVM文件。这就实现了基本的“存储”功能，反之通过‘读取测量文件’可以将LVM读取显示，从而完成“回显”功能。由于在硬件上是以PC机以及采集卡为基础的，所以本示波器在采样极限速率，带宽，分辨力等参数上受到限制。而程序响应时间上则依赖于PC的配置以及程序的执行效率。 本次设计的虚拟示波器所包含的功能主要有以下几个方面。 实时显示：通过采集卡采集信号并能对输入信号实时显示在PC机终端上。 数字滤波：采用数字IIR滤波器对信号进行滤波处理并实时显示，同时可以任意设置滤波器的最佳逼近函数类型、滤波器类型、阶次、上下截止频率等参数。 截波显示：即可满足波形的瞬态显示，同时也可以将瞬态波形进行保存。 波形存储：可随时将原始信号或处理后信号以LabVIEW特有的LVM文件格式存储在本地硬盘上，便于日后分析或处理。其中瞬态信号在截波后以BMP图片格式存储在本地硬
基于LabVIEW的虚拟示波器设计毕业设计
目录 1.设计要求 0 1.1主要功能模块 0 图1 功能结构框图 0 1.1.1 数据采集模块 0 1.1.2 波形显示模块 0 1.1.3 参数测量模块 (1) 1.1.4 频谱分析模块 (1) 1.1.5 数据存储和回放模块 (1) 1.2 主要控制结构 (1) 1.2.1 测量控制结构 (1) 1.2.2 自动调整扫描率控制结构 (1) 2.虚拟仪器设计方案 (2) 3.虚拟仪器设计步骤 (3) 3.1 DAQ数据采集模块： (4) 3.2 模拟采集模块 (5) 3.3 波形显示模块 (6) 3.4参数测量模块 (8) 3.4.1频谱分析模块 (9) 3.5 数据存储和回放模块 (11) 3.6 波形打印模块 (12) 3.7主要控制结构 (13) 3.7.1测量控制结构 (13) 3.7.2自动调整扫描率控制结构 (14) 4.总结 (15) 5.参考文献 (16) 6.附录： (17)
摘要 摘要：虚拟仪器是现代测量技术和计算机技术相结合的产物，标志着自动测试与电子测试仪器领域技术发展的一个崭新方向．随着信息技术和计算机技术的高速发展，数字信号处理作为一门新兴的学科，其重要性日益在各个领域的应用中体现出来。本文介绍了可以利用LabVIEW完成对信号的输入及获取、信号电压参数及时间频率参数的自动测量、信号的波形显示及存储回放和信号的频谱分析等功能。该示波器主要由数据采集DAQ（Data Acquisition）、接口总线、硬件驱动程序和虚拟数字示波器软件构成。 关键词：虚拟仪器LabVIEW 示波器 Abstract: Virtual instrument is the product of modern measurement technology and the combination of computer technology, marked a new direction of automatic test and electronic measurement instrument technology development. With the rapid development of information technology and computer technology, digital signal processing as a new subject, reflected the growing importance of application in the field of each. This paper introduces the LabVIEW can be used to complete the signal acquisition, signal input and parameters of voltage and time frequency parameter automatic measurement, signal waveform display and storage playback and signal spectrum analysis and other functions. The oscilloscope is composed of data acquisition DAQ (Data Acquisition), interface bus, hardware driver and virtual digital oscilloscope software. Keywords: The virtual instrument LabVIEW oscilloscope
虚拟示波器的设计Word版
虚拟示波器的设计 一、设计目的 设计示波器系统，该系统具有以下功能： 1.测量交流电压和电流的瞬时值、显示波形并实现动态刷新； 2测量交流电压和电流的频率和有效值； 3.对电压电流信号进行频谱分析。 二、总体思路 查阅了众多资料和结合书本知识后，了解到虚拟示波器是现代示波器发展的主流方向，考虑到现在软件的开放性和编程语言的丰富多样化，已经硬件设备的成本较高，硬件集成配置较麻烦，故采用了以虚拟示波器为主的示波器系统设计。该虚拟示波器软件部分直接在pc机windows系统上运行，基于软件实现设计目的；而数据的采集则由硬件——高速数据采集卡完成，数据采集卡将采集到的信号传入pc机的虚拟示波器分析后直接在虚拟示波器的图形界面给出相应的参数和波形。 该系统主要部分为pc端软件分析模块，这个模块实现的功能为：数字滤波、频谱分析、参数计算、波形显示。是整个系统的核心部分。 虚拟示波器主要有硬件和软件两部分构成。硬件部分主要是普通PC机和数据采集卡，在这里选择的是北京阿尔泰科技有限公司的USB2852数据采集卡；软件部分则包括了前面板，采集卡驱动程序及相关的应用软件（主要有频谱分析，数字滤波，数据存储和读取，波形显示） 三、系统的软硬件选择 软件部分研究了可视化编程语言c/c++和图形化编程环境LabVIEW加文本变成环境LabWindows。考虑到对软件编程了解较少，软件功能需要面向仪器，故选择了LabView。LabVIEW的优势在于程序是框图的形式，用框图代替了传统的程序代码。因而可在很短的时间内被掌握并应用，而且labview具有成熟的波形分析处理模块，可以直接使用。 硬件部分pc机市面上大部分电脑均可。数据采集卡考虑到数据传递的实时性以及数据接口的方便性，在查阅了大量资料后选择北京阿尔泰科技有限公司的USB2852数据采集卡。USB2852 卡是一种基于 USB 总线的数据采集卡，可直接和计算机的 USB 接口相连，使用便捷、性能稳定、 四、系统硬件设计 硬件包括pc机和数据采集硬件，pc机就不在此介绍，主要介绍数据采集硬件。数据采集硬件使用的是北京阿尔泰科技有限公司的USB2852数据采集卡，该数据采集卡除满足这是设计的要求外，还具有经济实惠，方便易用的特点。
基于LABVIEW的虚拟示波器设计—虚拟示波器
目录 1.1 LabVIEW简介 (1) 1.2LabVIEW软件设计基本原理 (1) 2 关于虚拟示波器的设计思路及方案的实现 (3) 2.1 设计思路 (3) 2.2 方案的实现 (3) 2.2.1前面板的设计 (3) 2.2.2设计的基本原理和设计步骤 (4) 3 设计心得 (9) 4 参考文献 (10) 5 程序调试过程中发现的问题和解决办法 (10) 基于LABVIEW的虚拟示波器设计
1 LabVIEW软件及其基本设计原理简介 1.1 LabVIEW简介 LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是一种图形化的编程语言，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX 等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。 传统文本编程语言根据指令的先后顺序决定程序执行顺序，但LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI 及函数的执行顺序。LabVIEW 提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。用户界面在LabVIEW 中被称为前面板。使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码，又称G 代码。LabVIEW 的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图。 LabVIEW尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念。因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。利用LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件。 1.2LabVIEW软件设计基本原理 我们把用LabVIEW实现的一个完整的LabVIEW应用程序成为一个虚拟仪器，称为VI。所有的VI，它包括前面板、程序框图图以及图标/连结器三部分。 1）前面板。前面板是图形用户界面，也就是VI的虚拟仪器面板，前面板直接面向用户，是用户使用虚拟仪器的基本操作面板。这一界面上有用户输入和显示输出两类对象，具体表现有开关、旋钮、图形以及其他控制和显示对象。一个典型实现正弦波显示和幅值调节的前面板如图1。
虚拟示波器设计报告
虚拟示波器设计报告
内蒙古科技大学虚拟仪器课程设计 题目：简单虚拟示波 器 学生姓名：王雪利
学号：0967112230 专业：测控技术与仪器 班级：测控09-2班 指导教师：肖俊生 前言 随着计算机技术、大规模集成电路技术和通信技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大变化。出现了一种全新的仪器概念——虚拟仪器（Virtual Instrumentation,VI）。虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。 一、设计题目:信号发生器与双通道虚拟示波器 二、设计目的: 了解、熟悉并掌握虚拟仪器的相关知识；完成所要求的实验内容 三、设计要求 （1）信号发生器可以输出任意一种以下的信号：正弦波信号、方波信号、锯齿波信号或三角波信号. （2）信号频率、幅值、占空比、相位和偏移量可调。 制作双通道示波器，通过制作掌握LabVIEW的设计使用。 （3）通过数据采集卡进行波形的输入输出，以此来了解并掌握数据采集卡的使用方法 （4）所作示波器具有存储回放功能。 四、设计思想: 采用“基本函数信号发生器”中的锯齿波、正弦波、方波、三角波信号做信号源，用相应的数值输入控件控制以上信号的参数，编辑相应程序将其用波形图显示，同时用输入DAQ输出给数据板卡，用导线将数据板卡上相应的输入输出接口连接好，可通过配备DAQ采集卡，输出并显示采集信号。 采用DAQ板卡外接信号作为信号源，当程序运行起来后，先进行通道选择，然后用“旋钮”对信号波形进行设定，在这一过程中要调节信号的“扫描时间”、“幅值”两个量值，并选择通道，以接受所需的信号。整个过程需通过波形图控件来显示产生的波形，以作参考，接着通过配备DAQ采集卡，采集信号并且
成本仅百元的USB接口虚拟示波器
重要声明： 如果你没有一定电路基础,请不要使用本软件。如果操作不当可能会损坏声卡甚至电脑。对造成的一切后果,作者不负责。测试电缆的制作:需要两个３．5的立体声插头,并将两段三芯屏蔽线接上，另一端可接上鱼夹,如果要求不高可直接使用耳机线。使用方法: １.检查你的声卡是否支持4４100采样率1６位双声道双工方式（现在的声卡不存在这些问题）。检查声卡上是否有ｌine in，如果只有ｍiｃ口,那么本软件部分功能可能无法实现(一些主板集成声卡存 在这些问题)。 2．打开音频高级控制(通常在屏幕的右下角),关闭一切特效如环绕音 之类，将录音方式选择为line。 ３.将做好的两根音频电缆分别接到声音输出口和line ｉｎ口。 4.找一些准确的电阻器,电容器，电感器作标准元件,把它们的值填入你可以这样填4.7k 4．６9８k 4698 ,填不填单位没有关系，但显示的数值和对应框中的数为同一单位。? 5.将待测元件和同一类标准元件串联，标准元件另一端（非公共端)接地，待测元件那端（非公共端）接R输出或L输出（两边输出频率不同)可视具体情况而定。将待测元件的两端接到lｉnｅ in电缆的非地的两端（Ｒ_in,L_in) 。现在屏幕上显示的值就是待测元件的值了,如果不是则交换line in 电缆的非地的两端。（参考连接图）
6.测交流电压时，直接输入到lｉne iｎ电缆的L－in,你需要一个电位器控制输入的幅度，并可用它校准电压表,显示的是有效值。(!!!! 过高的电位会造成声卡的损坏!！!!）注：声卡的设置 声卡的正确设置是本软件正常工作的前提，由于声卡种类繁多，各种版本的驱动程序更是多不胜数,作者。并不能保证每一块声卡上都能正常工作。但通过两种常见声卡上的测试,软件都能很好的工作。测试的声、卡芯片为雅马哈７24，使用公版驱动，另一为主板集成声卡，芯片为创新ｅｓ１37３，使用主板自带驱动。设置时大致按以 下步骤进行： 1. 打开声音高级控制 2. 选择录音属性，打开录音音量控制面板,将输入方式选成LINＥ。 3.关闭不必要的声音特效,如混响环绕，以避免左右声道互相干扰。4．如果无信号时背景噪声较大,可尝试将一些选项静音,特别是CD音 频。 5. 调整输出和输入的平衡，可借助示波器部分和信号发生器部分实现。?这时信号是从LINE IＮ口输入的。在输出音频信号时，输入 口是没有信号的。 如果使用其它声卡，可参照以上步骤设置。注意使用公版驱动或自带驱动，不要使用windows带的驱动。
根据LabVIEW的虚拟示波器设计
测控仪器设计课程设计 说明书 姓名：****** 学号：********* 班级：测控072 专业：测控技术与仪器 学院：机械工程学院
时间：2010.7.2～2010.7.15 地点： 指导教师：无 目录 前言 (1) 课程设计任务书 (2) 虚拟仪器设计方案 (4) 虚拟仪器设计步骤 (6) 一、DAQ数据采集模块 (6) 二、模拟采集模块 (7) 三、波形显示模块 (8) 四、参数测量模块 (10) 五、频谱分析模块 (11) 六、数据存储和回放模块 (13) 七、波形打印模块 (14) 八、主要控制结构 (15) 总结 (17) 附录：前面板和程序框图 (18) 参考文献 (20)
前言 随着电子科学技术的发展，微电子集成电路技术、计算机技术、通信技术、测控技术互相渗透，互相融合而形成了新型的电子信息技术。经过二十多年的发展，虚拟仪器（Virtual Instrument，简称VI）的概念已逐步为工业界和学术界所认识，成为21实际测试技术与仪器技术发展的一个重要方向，并且在研究、制造和开发等总舵领域得到广泛应用。 虚拟仪器技术是测试技术和计算机技术相结合的产物，是以计算机为基础，配以相
应测试功能的硬件作为信号输入输出的接口，利用虚拟仪器软件开发平台（如LabVIEW、LabWindows/CVI）在计算机的屏幕上虚拟出仪器的面板并实现相应的功能，使得使用者在操作计算机时就像在操作一台自己设计得测试仪器。虚拟仪器的出现，打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的工作模式，使得用户可以根据自己的需求，设计自己的仪器系统，给用户提供了一个充分发挥自己才能和想象力的空间，实质上代表了一种创新的仪器设计思想。与传统仪器相比，虚拟仪器具有性价比高、开放性好、智能化程度高、界面友好、使用方便、模块化和网络化的优点，在很多领域大有取代传统仪器的趋势。 虚拟仪器包括硬件和软件两个基本要素，硬件功能是获取被测的物理信号，提供信号传输的通道；软件则是实现数据采集、分析、处理、显示等功能，并将其集成为仪器操作与运行的一体化环境。总体而言，虚拟仪器硬件以VXI、PXI等先进的计算机接口总线发展为标志，而软件技术则是以VISA、SCPI、IVA等标准和LabVIEW、LabWindows/CVI等先进开发平台为核心，构成一个完整的虚拟仪器技术体系。 示波器是以短暂扫迹的形式显示一个量的瞬时值的仪器，也是一种测量、观察、记录的仪器，在科研和实验室中应用十分广泛。传统的模拟示波器把需要观察的两个电信号加至示波管的X、Y通道以控制电子束的偏移，从而获得荧光屏上关于两个电信号关系的显示波形。这种模拟示波器体积大、重量轻、成本高、价格贵，并不适合于对非周期的、单次信号的测量。基于多功能DAQ卡和LabVIEW平台开发的虚拟数字示波器，具有结构简单、开发成本低等优点，在众多领域已得到广泛应用。
基于LabVIEW的虚拟示波器设计讲解
本科毕业论文（设计） 题目基于LabVIEW的虚拟示波器设计 学生 指导教师讲师 年级2011级 专业电子信息工程 二级学院信息工程学院 信息工程学院 2015年5月
郑重声明 本人的毕业论文（设计）是在指导教师的指导下独立撰写完成的。如有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权的行为，本人愿意承担由此产生的各种后果，直至法律责任，并愿意通过网络接受公众的监督。特此郑重声明。 毕业论文（设计）作者（签名）： 年月日
基于LabVIEW的虚拟示波器设计 摘要 虚拟仪器技术发展很快，以美国国家仪器公司为代表的一批厂商已经在市场上推出了基于虚拟仪器技术而设计的商品化仪器产品。在美国虚拟仪器系统及其图形编程语言，已作为各大学理工科学生的一门必修课。虚拟仪器发展至今已经算是比较成熟，和传统仪器相比有明显的优势虚拟仪器技术拥有强大的模块化硬件和高效灵活的软件使其能完成各类测试、测量和自动化的应用，极大的提高了产品开发和生产效率。 本次虚拟示波器设计软件是基于美国NI公司的LabVIEW。LabVIEW在是在计算机上进行数据采集、数据分析处理。实现虚拟示波器的功能主要有从外界采样模拟信号，转化为相应的数字信号，在计算机上实现波形的显示，并能够进行简单的波形处理，可以显示波形的最大值、最小值、平均值，并能够根据需要放大波形的倍数，最后进行调试完成。 关键词：LabVIEW 虚拟仪器虚拟示波器
Design of Oscillogrape based on LabVIEW Xing Long Directed by Jia Sumei[Lecturer] ABSTRACT Virtual instrument technology is developing rapidly now,national instruments as a representative of a number of manufacturers have been launched in the market based on virtual instrument technology and design instrument the commercialization of the products.Virtual instrument system in the United States and its graphical programming language,has been as a required course for the university of science and engineering students.Since the virtual instrument development is very mature, and has obvious advantage in comparison to traditional instruments virtual instrument technology has a strong modular hardware and highly efficient and flexible software can make it do all kinds of test, measurement and automation applications, greatly improve the efficiency of product development and production. The virtual oscilloscope design software is based on the NI company LabVIEW. LabVIEW is in on the computer for data acquisition, data analysis and processing. Realize the function of the virtual oscilloscope mainly include sampling analog signals from the outside world, into the corresponding digital signal, realizes the waveform display on the computer, and able to perform simple waveform processing, can display the waveform of maximum, minimum, average, and can according to need to amplify multiples of waveform, the final debugging. KEY WORDS：LabVIEW Virtual instrument Virtual oscilloscope