基于LabVIEW的虚拟示波器设计毕业设计
基于LabVIEW的虚拟示波器设计毕业设计
目录1.设计要求 01.1主要功能模块 0图1 功能结构框图 01.1.1 数据采集模块 01.1.2 波形显示模块 01.1.3 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 oscilloscope1.设计要求1.1主要功能模块数字示波器主要由软件控制完成信号的采集、处理和显示。
本科毕业设计-自动化测控技术与仪器 基于labview的虚拟示波器的设计和实现
毕业设计（论文）基于LabVIEW的虚拟示波器的设计和实现系别自动化工程系专业名称测控技术与仪器班级学号5080911学生姓名高尚指导教师吴朝霞2012年6月15日基于LabVIEW的虚拟示波器的设计和实现摘要随着微电子集成技术和微计算机技术的飞速发展，现代虚拟示波器作为一种精密电测仪器得到了更快的发展，其功能越来越强、精度越来越高，而且外形越来越美观。
但现有的虚拟示波器价格普遍偏高，使其应用受到一定限制。
充分利用虚拟现实技术研究功能强大、性价比高的虚拟数字示波器，使之能更好地满足实际应用的需求，具有很好的现实意义。
本文介绍了虚拟仪器的研究背景和意义以及国内外的一些研究进展。
接下来对虚拟仪器总体进行了概述，讨论了虚拟仪器的概念、构成、特点、发展建立了虚拟仪器的基本框架,在此基础上，进行了虚拟示波器的系统设计。
完成了虚拟示波器各模块的详细设计，包括数据采集模块、用户界面模块、频谱分析模块、双通道信号发生模块、波形显示模块和参数计算模块的设计，还讨论了软件设计中的技术问题。
该示波器主要用于电子测量仪器教学,让学生掌握示波器的工作原理、示波器的测试和示波器的主要控键。
设计中我们通过模拟信号发生器产生的多通道信号对多种控制参数进行了设置、实时采集、处理、显示和存储等功能的试验，但在进行硬件试验时并未成功。
另外在程序的繁琐程度，资源的利用率方面仍有改进的需要。
关键词：LabVIEW；示波器；虚拟仪器；采集卡Design and Implementation of the Virtual Oscilloscope Based onLabVIEWAuthor：Gao ShangTutor：Wu Zhao XiaAbstractWith the rapid development of integrated microelectronics technology and microcomputer technology, modern digital storage oscilloscope as a precision electrical measuring instruments to develop faster, more powerful, higher and higher precision, but more and more shapebeautiful. However, the existing digital storage oscilloscope prices are generally high, its application is subject to certain restrictions. Make full use of virtual reality technology is a powerful, cost-effective virtual digital oscilloscope, so that it can better meet the needs of practical application, with good practical significance.This paper introduces the research background and significance of the virtual instrument, as well as some progress at home and abroad. Next on the virtual instrument overall, to discuss the concept of virtual instruments, composition, characteristics, development has established the basic framework of the virtual instrument, on this basis, the system design of the virtual oscilloscope. Completed the detailed design of the virtual oscilloscope module, including the data acquisition module, the user interface module, a spectrum analysis module, dual-channel signal generation module, waveform display module and parameters to calculate the module design, and also discussed the technical aspects of software design.The oscilloscope is mainly used for electronic measuring instruments and teaching, enable students to acquire the works of the oscilloscope, oscilloscope test and the oscilloscope control key. Multichannel signal design, analog signal generator to generate a variety of control parameters, settings, real-time acquisition, processing, display and storage of the test, but during the hardware test did not succeed. In addition, there is still room for improvement in the red tape of the program, the resource utilization needs.Key Words:LabVIEW; oscilloscope; virtual instrument; data acquisition card目录1绪论 (1)1.1虚拟仪器的概念 (1)1.2虚拟仪器的构成 (2)1.2.1 虚拟仪器的硬件系统 (2)1.2.2 虚拟仪器的软件结构 (3)1.3虚拟仪器的特点 (3)1.4虚拟仪器的发展 (4)1.5虚拟示波器及其特点 (6)1.5.1虚拟示波器的分类 (7)1.5.2虚拟示波器工作原理 (8)1.5.3 虚拟示波器的研究现状与发展 (9)2虚拟示波器方案设计 (11)2.1软件及硬件的选择 (11)2.1.1软件的选择 (11)2.1.2硬件的选择 (12)2.2软件设计方案 (16)2.2.1软件设计 (16)2.2.2仪器功能 (17)3 虚拟示波器的软硬件设计 (18)3.1虚拟示波器的总体设计 (18)3.2软件的设计与实现 (19)3.2.1前面板功能设计 (19)3.2.2触发、通道选择程序设计 (21)3.2.3时基、幅值控制模块设计 (22)3.2.4数据存储模块设计 (22)3.2.5数据读取模块设计 (23)3.2.5双通道信号发生器 (24)3.2.5信号测量模块设计 (25)3.3数据采集 (28)4 实验与分析 (30)4.1波形显示 (30)4.2基于虚拟示波器的参数测量 (30)4.2.1 虚拟示波器测量参数的优势 (30)4.2.2 基于虚拟示波器的参数测量的用户界面 (30)4.3基于虚拟示波器的频谱分析 (32)4.3.1 虚拟示波器频谱分析 (32)4.3.2 基于虚拟示波器的相位测量的用户界面 (32)4.4虚拟示波器与传统示波器的精度分析 (33)4.5设计心得 (33)4.6程序调试过程中发现的问题和解决办法 (34)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录 (39)附录A (39)附录B (49)附录C (50)1绪论从20世纪40年代开始，计算机革命给当代社会的发展注入了活力。
基于LabVIEW的虚拟示波器设计
目录1 设计目的 (1)2 LabVIEW软件及其基本设计原理简介 (1)2.1 LabVIEW简介 (1)2.2 LabVIEW软件设计基本原理 (1)3 关于虚拟示波器的设计思路及方案的实现 (2)3.1 设计思路 (2)3.2 方案的实现 (3)3.2.1 前面板的设计 (3)3.2.2 设计的基本原理和设计步骤 (3)4 设计心得体会 (6)5 参考文献 (7)基于LABVIEW的虚拟示波器设计1 设计目的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。
2 LabVIEW软件及其基本设计原理简介2.1 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。
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。
基于LabVIEW虚拟数字示波器的设计
摘要由于电子技术、计算机技术的高速发展及其在电子测量技术和仪器领域中的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断出现。
电子测量仪器的功能和作用已经发生质的变化。
在先进的测控系统中，不仅希望设备能够单独进行测试，还希望他们之间能够互相通信，构成测试系统，甚至是测试网络系统，实现信息共享，以便对众多的被测信号进行对比、综合和自动分析、从而得出准确的判断。
这是电子行业本身给测试设备提出的要求，传统的测试仪器在此方面受到很大的限制。
由于上述原因，并且随着电子技术和计算机技术的快速发展以及价格不断下降，改变了传统的电子技术设计观念，使原来部由硬件完成的功能，现在能由软件实现。
例如仪器面板和数字滤波等，实现硬件软件化。
而不少硬件难以实现的功能，例如复杂的信号分析，数据统计和三维图像显示等，在计算机中则较容易实现。
在市场的需求和相关技术支持下，促使了基于个人计算机的测控仪器——虚拟仪器的发展。
虚拟仪器利用计算机强大的处理能力，使得它成为了一种很好的工具，其应用范围也越来越广泛。
与传统仪器相比，虚拟仪器在智能化程度、处理能力和可操作性等方面均具有明显的技术优势。
示波器是在科学研究和工程设计中广泛应用的一种通用仪器。
目前研制一种结构简单、操作方便、生产技术要求不高、费用低的数字示波器是非常必要的。
本文介绍了一种新型的示波器：虚拟数字存储示波器。
虚拟数字存储示波器是虚拟仪器技术的一种具体应用。
该虚拟仪器基于计算机平台，将虚拟仪器硬件和软件紧密结合，实现比传统仪器更强大的功能。
虚拟数字存储示波器系统由数据采集、数据分析和结果输出显示三个主要功能部分组成。
其中，数据分析和结果输出显示完全由计算机软件系统来完成，只有数据采集是在软件的控制下由硬件来完成。
本文主要完成对软件系统的设计。
本文设计的虚拟数字存储示波器的系统工作原理是，对模拟信号进行数据采集后，根据使用者的不同要求由软件对数据进行相应的分析、处理，并在屏幕上显示处理结果。
基于LabVIEW的虚拟数字示波器设计
平顶山工学院毕业设计论文基于LabVIEW的虚拟数字示波器设计Design of virtual digital oscillograph based on LabVIEW作者：指导教师:：专业：电气工程及其自动化班级：1212041随着现代科学技术的发展，越来越多的信号采集、信号处理、结果显示对示波器功能有着高的要求。
因此，传统示波器功能问题日益引起人们的重视。
虚拟仪器是现代计算机软硬件技术飞速发展的产物，它正逐步取代传统的电子仪器，是现代电工电子测量仪器的发展方向。
将虚拟仪器技术引入到示波器设计中具有极其广阔的应用前景。
在此基础上，利用美国NI公司的虚拟仪器开发环境LabVIEW设计了一种新型示波器——虚拟两通道数字示波器。
虚拟两通道数字示波器是虚拟仪器技术的一种具体应用，它将软件和虚拟仪器硬件精密结合在一起，在计算机上虚拟地实现了示波器的各种功能。
虚拟两通道数字示波器系统由信号采集、信号处理和结果显示三大部分构成。
因为没有数据采集卡，所以信号采集部分是由软件模拟实现的。
测试结果表明，本文设计的两通道数字示波器系统设计正确。
关键词：虚拟仪器；示波器；LabVIEWWhih the development of modern science and technology, more signal acquisition、more signal processing and more output display need better oscillograph functions.So,people attach more importance to the problem of oscillograph functions.The virtual instrument is follow-on product outcome of software and hardware of computer technique,and it is replacing traditional electronic instrumentation step by step,and is the development direction of modern electrician’s electronic measurement instrument.leading the virtual instrument technique to the oscillograph design possesses the most vast application foreground.Among.The paper design the studying of a new kind of oscillograph--virtual tuo channels digital oscillograph. Virtual tuo channels digital oscillograph is the real application of virtual instrument technology. It hangs hardware with software together tightly and realizes every function of common oscillograph. Virtual digital oscillograph system includes signal acquisition , signal processing and output display. As we don’t have date acquisition clip,so date acquisition is completed by software.The test result indicates that two channels digital oscillograph system designed by this paper is correct.Key Words:Virtual Instrument; Oscillograph; LabVIEW.目录引言 (1)第一章：虚拟仪器 (2)1.1虚拟仪器概述 (2)1.2 虚拟仪器现状及其发展趋势 (3)1.3虚拟仪器的设计步骤 (4)第二章：LabVIEW基础 (6)2.1 LabVIEW简介 (6)2.1.1 LabVIEW软件 (6)2.1.2 LabVIEW 软件的特点 (6)2.2 LabVIEW的运行机制 (7)2.2.1LabVIEW应用程序的基本构成 (7)2.2.2LabVIEW程序调试技术 (8)2.2.3 子VI的建立 (9)第三章示波器设计 (11)3.1 两通道数字示波器系统总体设计 (11)3.2两通道数字示波器控制程序的主界面（前面板） (12)3.3 两通道数字示波器部分功能模块的程序框图 (13)3.3.1 触发控制程序 (13)3.3.2 生成波形图的Y轴及纵向缩放波形 (14)3.3.3生成波形图的X轴及横向缩放波形 (15)3.3.4 模拟采集数据及生成波形数据 (18)3.3.5 数据模拟采集、数据处理及波形显示 (21)3.3.6Chart的独有控件 (23)3.4 两通道数字示波器控制程序总框图（后面板） (25)结论 (26)后记 (27)参考文献 (28)引言虚拟仪器技术是基于计算机的仪器及测量技术。
基于LabVIEW虚拟示波器的设计 毕业设计说明书
1 绪论1.1 引言由于微电子技术、计算机技术、网络技术的高度发展及其在电子测量技术上的应用，新的测试理论、测试方法、测试领域和新的仪器结构的出现，电子测量仪器的功能和作用发生了非常大的变化.虚拟仪器就是利用现有的计算机，加上特殊设计的硬件和软件，形成既有普通通用仪器的功能和界面,又具有强大的数据分析、处理、存储、控制等强大功能的高档低价新型仪器。
它代表了当前电子测试仪器发展的新方向。
示波器在电子测量、测试仪器中有着很广泛的应用，是观察模拟电路和数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。
根据示波器组成原理的不同，可分为模拟示波器和数字示波器。
模拟示波器具有分辨率高、响应快、价格低廉等优点，在电子测量技术领域中曾得到广泛的应用。
但是由于模拟示波器所采用的模拟技术的局限性，其缺点也是非常的明显的，如：体积庞大，只能观察和分析重复的周期性信号，对慢速信号、单次或偶尔出现的高速、高频信号，难以观察和分析，而且不能用来观察触发前的信号的波形等。
并且在很多测量场合下，不仅要对被测信号进行定性分析，还要进行定量的分析，如需要测量信号的周期、频率、峰－峰值等。
模拟示波器要完成这些功能，就需要增加专用的电路，而使得价格大大增加。
随着数字电路、大规模集成电路和微处理器技术的快速发展，尤其是高速模/数（A/D）转换器及存储器（RAM）技术的高速发展，出现了数字示波器。
它把模拟信号数字化，存储于半导体存储器中，主要是用于捕获和存储单次或瞬变信号。
这种数字存储示波器有着许多独特的优点和功能，能够采集、观测、处理、存贮信号。
与传统模拟示波器相比，数字示波器有以下两个突出的优点：（1）尤其适合用来捕获、观测非重复性的瞬态单次脉冲信号、随机信号或变化缓慢的信号，并能将被测信号长久的保存下来；（2）具有负延迟触发这是数字示波器所具有的独特的功能，可以观测触发信号到来之前的一段信号波形，这种功能在电路的故障诊断和电子器件的性能检测中是很有必要的，在电气、电子、机械、试验分析、生物医学、国防科研和生产过程等各个科研生产领域中，虚拟数字示波器有着广泛的应用，并成为了近年来发展速度最快的新型仪器之一。
(完整版)基于LabVIEW的虚拟示波器的设计毕业设计
毕业论文（设计）课题基于LABVIEW虚拟示波器的设计学生袁敏院部电气工程学院专业班级11电子信息工程（2）班指导教师陶沙二○一五年五月目录插图清单....................................................................................................................................摘要....................................................................................................... 错误！未定义书Abstract .....................................................................................................................................第一章绪论................................................................................................. 错误！未定义书1.1虚拟仪器的起源和结构 ............................................................... 错误！未定义书1.2虚拟仪器技术的四大优势 ........................................................... 错误！未定义书1.3虚拟仪器的现状及发展方向 ....................................................... 错误！未定义书1.4本论文的主要工作 ....................................................................... 错误！未定义书第二章LabVIEW ....................................................................................... 错误！未定义书2.1LabVIEW的概念.......................................................................... 错误！未定义书2.1.1 LabVIEW创建虚拟仪器 ................................................... 错误！未定义书2.2 labview的模板 ............................................................................. 错误！未定义书2.2.1工具选板 ........................................................................... 错误！未定义书2.2.2控件选板（Control Palette） ..................................... 错误！未定义书2.2.3函数选板(Functions Palette) ..................................... 错误！未定义书第三章系统硬件设计 ................................................................................ 错误！未定义书3.1数据采集与仪器控制 ................................................................... 错误！未定义书3.2虚拟仪器.....................................................................................................................3.2.1选择合适的总线 ............................................................................................第四章虚拟示波器软件设计 .................................................................................................4.1系统总体构成 ............................................................................................................4.2滤波器模块..................................................................................................................4.3存储与回放模块 ........................................................................................................4.4频谱分析模块..............................................................................................................4.5参数测量模块 ............................................................................................................第五章虚拟示波器的调试 .....................................................................................................5.1波形显示.....................................................................................................................5.2频谱分析.....................................................................................................................5.3参数测量.....................................................................................................................第六章结论和展望..................................................................................................................参考文献....................................................................................................................................致谢：........................................................................................................................................插图清单图2-1 工具图 .............................................................................................. 错误！未定义书图2-2 工具选板的功能图 ......................................................................... 错误！未定义书图2-3 新式功能选板图 .............................................................................. 错误！未定义书图2-4 控件各个子模板图 .......................................................................... 错误！未定义书图2-5 函数选板框图 .................................................................................. 错误！未定义书图2-6 编程的功能框图 .............................................................................. 错误！未定义书图3-1 传感器图 .......................................................................................................................图3-2 选择合适仪器图 ...........................................................................................................图4-1 系统总体流程图 ...........................................................................................................图4-2 系统总体前面板 ...........................................................................................................图4-3 系统总体程序框图 .......................................................................................................图4-4 滤波器前面板 ...............................................................................................................图4-5 滤波器程序框图 ...........................................................................................................图4-6 存储和回放模块前面板 ...............................................................................................图4-7a 存储和回放模块程序框图 .........................................................................................图4-7a 存储和回放模块程序框图 .........................................................................................图4-8 频谱分析模块程序框图 ...............................................................................................图4-9 频谱分析模块前面板 ...................................................................................................图4-10 参数模块前面板 .........................................................................................................图4-10 参数测量程序框图 .....................................................................................................图5-1 波形显示结果 ...............................................................................................................图5-2 频谱分析结果显示 .......................................................................................................图5-3 均方根分析结果 ...........................................................................................................图5-4 相位分析 .......................................................................................................................图5-5 全局结果的分析 ...........................................................................................................基于LabVIEW的虚拟示波器的设计摘要由于实验室大多驱动仪器硬件大多都是国外进口，不但前期的花费大，而且后期的维护、升级的使用也会花费大量的人力财力。
基于LABVIEW的虚拟示波器设计
基于LABVIEW的虚拟示波器设计虚拟仪器是一种使用软件模拟实际仪器功能的工具。
在近年来，随着计算机技术的快速发展，虚拟仪器在各种测量和控制领域的应用越来越广泛。
针对示波器这一重要的测试仪器，本文将介绍如何使用LABVIEW软件设计一个基于LABVIEW的虚拟示波器。
LABVIEW是一款由National Instruments公司开发的图形化编程环境，用于进行数据采集、仪器控制和数据分析等工作。
通过使用LABVIEW，可以轻松地实现各种虚拟仪器的设计和开发。
虚拟示波器是一种具有示波器功能的软件程序，通过采集和显示信号波形，用于检测和分析电路中的信号。
在进行虚拟示波器设计时，需要考虑以下几个关键因素：1. 数据采集：虚拟示波器需要能够采集外部信号并进行处理。
可以使用LABVIEW提供的数据采集模块，例如DAQmx模块，来实现数据的采集和处理功能。
2. 数据显示：虚拟示波器需要能够将采集到的数据以波形的形式显示出来。
LABVIEW提供了丰富的图形化控件，可以轻松实现波形显示功能。
通过使用Waveform Chart或Graph控件，可以将采集到的数据实时显示。
3. 触发功能：示波器通常具有触发功能，用于稳定地观察特定事件。
在虚拟示波器设计中，可以利用LABVIEW提供的Trigger模块来实现触发功能。
通过设定触发条件，可以实现稳定的波形观察。
4.配置选项：虚拟示波器需要提供一些常用的配置选项，例如时间和电压的刻度设置，波形颜色和线型的选择等。
可以使用LABVIEW提供的控件，例如数字输入框和下拉菜单，来实现这些配置选项。
基于以上几个关键因素，下面我们将详细介绍基于LABVIEW的虚拟示波器设计的具体步骤：步骤1：设置数据采集通道。
通过使用DAQmx模块，选择需要采集的数据通道，例如模拟输入通道或数字输入通道。
步骤2：创建界面。
使用LABVIEW的图形化工具，创建一个用户界面，包括波形显示区、触发设置区和配置选项区。
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目录1.设计要求 01.1主要功能模块 0图1 功能结构框图 01.1.1 数据采集模块 01.1.2 波形显示模块 01.1.3 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 oscilloscope1.设计要求1.1主要功能模块数字示波器主要由软件控制完成信号的采集、处理和显示。
系统软件总体上包括数据采集、波形显示、参数测量、频谱分析及波形存储和回放等五大模块，功能结构框图如下：图1 功能结构框图1.1.1 数据采集模块主要完成数据采集的控制，包括触发控制、通道选择控制、时基控制等。
其中：1）触发控制包括触发模式、触发斜坡、触发电平控制；2）通道选择主要控制单通道或双通道测量；3）时基控制主要控制采集卡扫描率、每一通道扫描次数(取样数)。
1.1.2 波形显示模块软件需提供五种波形显示模式：1）A、B、A&B 模式：通过显示通道选择按键A 和B，可以任意显示某一通道或两通道输入信号的波形。
2）XY 模式：当两通道都处于选通状态时，使用此模式来显示李沙育(Lissajous)图形、测量相位差或频率。
3）A＋B，A－B 模式：当两通道处于选通状态时，使用此模式显示两通道信号代数相加、相减后的波形。
4）A&A 积分5）A&A 微分1.1.3 参数测量模块主要模拟HP54603B 的参数测量功能，完成包括Vrms 等19 个电压参数和频率、周期等7 个时间参数的测量，并显示其测量结果。
1.1.4 频谱分析模块用快速FFT 算法，完成频域信号分析。
可实现的频谱分析控制包括：1）Window 选择，提供9 种频谱分析窗口；2）Log/Linear 选择，提供3 种坐标显示模式；3）DisplayUnit 选择，提供8 种单位。
1.1.5 数据存储和回放模块按键“写盘”控制是否进行数据存储；按键“读盘”控制是否从数据文件中读取数据。
主面板提供了两个文件名输入框，前—个为信号波形数据文件名输入框，后一个为采样周期文件名输入框，这两个文件由写盘功能和读盘功能共用。
从软盘或硬盘上读取的数据同实时采集的数据一样，能够进行自动参数测量以及显示波形，并保留在显示窗口(显示模式可以设置为三种模式中的任意一种)，还可以根据需要设置进行频谱分析。
1.2 主要控制结构1.2.1 测量控制结构通过逻辑按键“测量”控制是否进行测量；通过逻辑按键“通道”控制通道选择。
1.2.2 自动调整扫描率控制结构由逻辑按键组“自动”、“手动”来控制是自动调整扫描率，还是手动调整扫描率。
2.虚拟仪器设计方案本虚拟数字存储示波器是在对传统示波器进行分析后，基于多功能DAQ采集卡和LabVIEW开发平台来设计的具有数字存储示波器、数字万用表、数字频率计三者功能与一体的一个功能强大的电子测试仪器，主要由数据采集部分、数据处理部分、波形显示部分、波形存储和回放以及频谱分析等部分组成，可以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。
图2.1所示为虚拟数字示波器的整体组成结构图。
信号检测电路时信号调理辅助电路，接收传感器传送过来的物理信号，并从混合信号中提取出待测的微弱信号，输出的多路信号时已经放大滤波和电平变换后的标准信号，送入数据采集卡板（由硬件程序驱动工作），通过系统总线送进计算机进行处理。
在使用DAQ卡之前必须对DAQ卡的硬件进行配置，这些控制程序用到了相应的底层DAQ驱动程序。
图2.1 虚拟数字示波器结构图该虚拟仪器的软件是以LabVIEW开发环境为平台，采用的是自顶而下的设计方法，首先，有要实现的目标功能来制定一个整体框架。
由一个采集开关启动整个仪器采集过程，在采集状态下，可以进行参数的测量显示；同时，还可以进行时基的设置、触发通道的设置、触发模式的设置等；对于显示面板上的波形可以任意地进行位置的调整、缩放；对于当前的波形能够保存到硬盘上或U盘上；同样，也能把硬盘或U盘上的数据读到显示面板上（这是将停止数据的采集）并还能进行参数的测量；还可以把当前的波形打印出来。
此外，应用高效数字信号处理技术，还可实现FFT算法，对频域信号进行分析。
该示波器的主要控制结构有：自动/手动设置扫描率的控制结构，写盘/读盘控制结构，采集控制结构，测量控制结构，打印控制结构，通道选择控制结构，以及频谱分析控制结构。
在这个总体框架的基础上来进行各个模块的具体设计，并分别测量，测试通过后再把它们连接起来，构成一个完整的系统，最后进行整个系统性能的调试，直到调试结果符合要求为止。
主程序流程图及模块条用如图2.2所示。
另外，主面板的设计要力求简单、方便、使用、美观。
图2.2 主程序流程图3.虚拟仪器设计步骤本虚拟数字示波器的设计参考了HP公司的双通道台式数字存储示波器HP 54603B 的功能，并在仪器分析和处理功能上有所扩展。
仪器主要功能包括：双通道信号输入、触发控制、通道控制、时基控制、波形显示、参数自动测量、频谱分析、波形存储和回放等。
3.1 DAQ数据采集模块：数据采集模块主要完成数据采集的控制，包括触发控制、通道选择控制、时基控制等。
其中：1、触发控制包括触发模式、触发斜坡、触发电平控制；2、通道选择主要控制单通道或双通道测量；3、时基控制主要控制采集卡扫描率、每一通道扫描次数(取样数)。
模块采用了测量I/O模板→Data Acquisition子模板→Analog Input子模板→Analog Input Utilities子模板中的AI Waveform Scan(scaled array).vi来控制数据采集卡进行数据采集，此VI图标如图3.1.1所示。
注：应用此类VI，计算机需安装Traditional NI-DAQ。
整个程序框图的其他连线点都是AI Waveform Scan(scaled array).vi服务的，由于牵扯到硬件，和该vi的解释，所以在此不再过多解释框图含义。
图3.1.1 AI Waveform Scan(scaled array).vi模块图标如图3.1.2所示。
图3.1.2 数据采集模块图标及前面板模块程序框图如图3.1.3所示。
图3.1.3 DAQ数据采集模块程序框图3.2 模拟采集模块由于DAQ数据采集模块是建立在数据采集卡的基础上，所以，本设计采用一个虚拟采集模块代替DAQ数据采集模块。
该模块应用两个基本函数发生器来产生两仿真信号分别用来模拟A、B通道信号，其采样信息通过对簇sample/pol的扫描率和扫描数解除捆绑后再捆绑组成的新簇输入。
通过前面板还可以调整仿真信号的参数（波形类型、频率、幅值）和屏幕刷新速度，最后经提取波形成分将信号的幅值信息组成一个二维数组。
模块图标如图3.2.1所示。
图3.2.1 模拟采集模块图标模块程序框图如图3.2.2所示。
图3.2.2 模拟采集模块程序框图3.3 波形显示模块软件提供了五种波形显示模式：A B A&B模式：在此模式下，通过显示通道选择按键“A”和“B”，可以任意显示某一通道或两通道输入信号的波形。
XY模式：当A、B两通道都处于选通状态时，使用此模式来显示李沙育（Lissajous）图形、测量相位差或频率。