虚拟示波器的设计说明
「基于LABVIEW的虚拟示波器设计—虚拟示波器」
「基于LABVIEW的虚拟示波器设计—虚拟示波器」虚拟示波器是一种通过计算机软件来模拟传统示波器的工作原理和功能的设备。
它可以用于信号的检测和分析，具有方便、灵活、实时性强等优点。
本文将介绍基于LABVIEW的虚拟示波器设计。
LABVIEW是由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的一种基于图形化编程的开发环境。
它可以实现快速的数据采集和处理，适用于各种工程应用。
借助LABVIEW的强大功能，我们可以设计出一个功能完善的虚拟示波器。
首先，我们需要从外部设备中获取信号。
LABVIEW支持多种类型的数据采集设备，如数据采集卡、传感器等。
我们可以通过连接这些设备，将信号输入到LABVIEW中。
LABVIEW提供了丰富的数据采集和处理函数，能够方便地获取并处理输入信号。
接着，我们需要设计一个用户界面，用于显示信号和调节示波器的各个参数。
LABVIEW中提供了多种界面控件，如图表、调节器等。
我们可以根据需要，在用户界面中添加这些控件，并设置相应的属性。
通过LABVIEW的可视化编程方式，我们可以直观地完成用户界面的设计。
在信号显示方面，虚拟示波器需要能够实时地显示输入信号的波形。
LABVIEW提供了图表控件，可以用于显示波形图。
我们可以将获取到的信号数据传递给图表控件，然后设置相应的显示参数，如坐标轴范围、背景颜色等。
这样，用户就能够清晰地看到输入信号的变化。
除了实时显示信号波形外，虚拟示波器还应具备其他功能，如调节触发电平、选择触发方式等。
LABVIEW中提供了丰富的函数库，可以方便地实现这些功能。
我们可以通过在用户界面中添加调节器、开关等控件，并将其与相应的函数进行关联，从而实现示波器的各个参数的调节。
总之，基于LABVIEW的虚拟示波器设计具有很大的灵活性和可扩展性。
我们可以根据需求进行定制，实现更多功能，如频谱分析、数据存储等。
同时，LABVIEW提供了强大的数据处理和可视化功能，能够让我们更加方便地进行数据分析和结果展示。
虚拟示波器的设计
虚拟示波器的设计1实验目的（1）学习Waveform Graph的各种复杂功能的使用（2）了解示波器的相关原理及使用方法（3）掌握较复杂的虚拟仪器的设计思想和方法2 实验任务设计虚拟数字万用表基本要求：z设置运行及停止按钮：按运行时，示波器工作；按停止时，示波器停止工作。
z设置图形显示区：可显示两路图形，并可进行图形的上下平移和图形纵向的放大与缩小。
z设置示波器的显示模式：分为单通道模式（只显示一个通道的图形：1通道、2通道），多通道模式（可同时显示两个通道），运算模式（两通道相加、两通道相减等）。
z设置显示的信号类型：分别为交流、地、直流三种。
z设置信号产生模块：分别产生可变频率和幅值的正弦信号、方波信号、三角波信号等。
附加要求（选作）：z设置测量功能：可自动测量信号的频率、周期、幅值、上升时间、占空比等参数。
z增加图形显示功能：图形的左右平移和图形横向的扩展与压缩。
3 实验原理虚拟示波器是用LabVIEW软件模拟完成真实示波器的部分功能，程序由虚拟信号源和测量波形显示组成。
程序整体是一个while循环，当电源打开时，示波器工作，当电源开关关闭或者停止按钮按下时，示波器停止工作。
下面是示波器显示功能调整的原理说明：z信号类型选择：是一个case结构，可以通过前面板将信号类型设置为交流、直流或者接地，其中当选择交流信号类型时，需要将输入信号中的直流分量减去。
z通道纵轴缩放：是一个case结构，其数据处理原理是根据缩放设定值对原始信号进行乘或者除运算。
z通道纵轴平移：是一个加法运算，其数据处理原理是根据平移设定值对原始信号进行加法运算，例如若要向上平移1V，则在原信号的基础上叠加1V，若要向下平移1V，则在原信号的基础上减小1V。
z通道模式选择：是一个case结构，根据通道模式的设定值将原始信号直接输出或者经过运算后输出。
4 实验步骤4.1前面板设计图1是前面板的总体视图，分为信号源和示波器显示设置两个功能区。
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。
基于LABVIEW的虚拟示波器的设计
基于LABVIEW的虚拟示波器的设计概述示波器是一种用于测量和监测电信号的设备，它可以以图形方式显示信号的波形，也可以提供一些基本的测量功能，如测量信号的幅值、频率和相位等。
虚拟示波器是一种基于软件的示波器，通过计算机和特定的软件来实现测量和显示信号波形的功能。
本文将介绍基于LABVIEW开发的虚拟示波器的设计方案。
设计要求1.实时显示信号波形：虚拟示波器需要能够实时获取信号并以图形方式显示信号的波形。
2.支持多通道测量：虚拟示波器需要支持多通道测量，使用户可以同时监测多个信号波形。
3.提供基本的测量功能：虚拟示波器需要提供一些基本的测量功能，如测量信号的幅值、频率和相位等。
4.具备信号触发功能：虚拟示波器需要具备信号触发功能，使用户可以通过设置触发条件来捕捉特定的信号波形。
设计方案1.界面设计：虚拟示波器的界面应具备直观性和易用性，用户能够方便地进行操作。
界面可以包括波形显示区域、通道选择区域、测量功能区域和触发设置区域等。
2.数据采集和处理：虚拟示波器需要通过数据采集卡或其他的信号输入设备来获取信号，并通过LABVIEW提供的数据处理功能进行处理和分析。
3.实时波形显示：获取到的信号数据可以通过LABVIEW的图形绘制功能进行实时显示。
可以使用波形图控件或曲线图控件来显示不同通道的信号波形，并使用不同的颜色进行区分。
4.多通道测量：用户可以通过界面上的通道选择区域选择要监测的通道数，虚拟示波器会自动获取相应的信号并进行测量和显示。
5.测量功能：通过使用LABVIEW提供的测量VI，可以实现对信号的幅值、频率和相位等进行测量。
这些测量结果可以显示在界面的测量功能区域，方便用户进行查看和比较。
6.信号触发：用户可以通过界面上的触发设置区域设置触发条件，如触发电平、触发边沿和触发延迟等。
当信号满足触发条件时，虚拟示波器会捕捉到相关的信号波形并进行显示。
7.数据保存和导出：虚拟示波器可以支持将获取到的信号数据保存到文件中，以便用户进行后续的分析和处理。
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。
虚拟示波器
内蒙古科技大学虚拟仪器课程设计说明书题目：虚拟示波器一.简介：虚拟仪器(VI-ViItuaIInstrument)是指通过应用程序将通用计算机与功能化硬件结合起来，用户可通过友好的图形界面操纵计算机，就像在操纵自己定义、自己设计的单个仪器一样，从而完成对被丈量的采集、处理、分析、判定、显示、数据存储等。
在这种仪器系统中，各种复杂测试功能、数据分析和结果显示都完全由计算机软件完成，在很多方面较传统仪器有无法相比的优点，如使用灵活方便、测试功能丰富、价格低廉、一机多用等，这些使得虚拟仪器成为未来电子丈量仪器发展的主要方向之一。
二.设计题目: 双通道示波器三：设计目的:1、了解虚拟仪器的基本概念；2、熟悉labview软件的操作环境；3、能运用此工具软件编写一些基础程序；4、掌握虚拟仪器程序VI的创建、编程和调试过程；5、了解一些软件与硬件的搭建。
四．设计思想参考：Search Examples》Demonstrations》Instrument I/O》Two-Channel Oscilloscope虚拟示波器是由信号调理器，PCI总线的数据采集卡组成的外部采集系统加上软件构成的分析处理系统组成。
双通道顾名思义有2个通道进行选择所以要设计选择通道，设计频率与幅值调节器。
最后将由函数信号发生器发出的电压信号输出到数据采集卡中，数据采集卡将采集到的数据输入到计算机中并显示处理。
五．实验设计过程1程序框图设计启动LabVIEW8.5,进入程序运行界面，进入程序框图，击右键进行选择：（1）、函数模块基本参数设置在前面板中，击右键，从Express中的数值输入控件中，选择旋钮输入控件，在前面板生成一个相应的控件，左键点住这个控件，同时按住Ctrl键不放，一次拖动复制两个旋钮，并分别命名为“幅值1”、“幅值2”、用同样的方法生成两个转盘并命名为“频率1”、“频率2”，找到如示的“select channel”三向开关控件放在前面板中，它对应的标签值有三个，即自上而下分别是双通道，通道2，通道1，本人在设计的过程中一直打开“即时帮助”按钮，以了解器件的功能并且在连接器件时候更加方便。
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。
基于DSP的虚拟示波器设计
基于DSP的虚拟示波器设计.docx本文档旨在介绍基于DSP的虚拟示波器设计的主要内容和目的。
简要介绍数字信号处理（DSP）技术的基本原理和应用。
数字信号处理（DSP）技术是一种处理离散（数字）信号的技术。
它基于数学算法和专用硬件（数字信号处理器）的结合，可以对信号进行采样、滤波、变换和重构等操作，以实现信号的处理、分析和合成。
DSP技术在各个领域有广泛的应用。
在通信领域，DSP被用于调制解调、信号编解码、误码纠正等。
在音频和视频处理领域，DSP技术可以实现音频/视频信号的压缩、解压、均衡和增强等功能。
此外，在雷达、生物医学信号处理、图像处理等领域，DSP也起到了重要作用。
通过使用数字信号处理技术，可以实现高精度、高速度、低成本和灵活性等优势。
在虚拟示波器的设计中，DSP技术可以用于信号的采集、滤波、显示和分析等功能。
通过数字化的方式，可以使示波器的功能更加强大，同时还可以实现数据的存储和后续处理。
综上所述，DSP技术作为数字信号处理的重要分支，在虚拟示波器设计中发挥着重要作用。
深入理解DSP技术的基本原理和应用，可以为设计出高效、可靠的虚拟示波器提供指导。
虚拟示波器是一种通过数字信号处理技术模拟传统示波器功能的设备。
它的工作原理主要涉及三个方面：采样、数字信号处理和波形显示。
采样虚拟示波器的第一步是对待测信号进行采样。
采样是指将连续信号转换为离散的数据点。
通过将信号在时间上进行离散化，可以使得信号能够在计算机中进行处理和存储。
虚拟示波器通常使用模数转换器（ADC）来进行采样。
ADC 将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，其采样频率决定了示波器对信号的分辨能力。
数字信号处理采样后的信号被输入到数字信号处理器（DSP）中进行处理。
DSP是虚拟示波器的核心组件，它可以对信号进行滤波、增益、频谱分析等操作。
在数字信号处理过程中，虚拟示波器还可以对信号进行数学运算，例如加法、减法和乘法。
这些运算使得用户能够对信号进行更多的处理和分析。
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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）
在这里使用的是东莞汉尔电子科技有限公司的10V220V400w小型电源变压器。
图二、10V220V400w小型电源变压器
电压测量采用静电电压表直接测量获得；
电流测量用在被测电路中直接串入电阻的方法获得。
取样电压采取变压器输出的电压提供，串入的电阻有以下要求：R的数值要选择合理，一般使电阻上的电压在40-100mv；选择热稳定性好的电阻；交流下采用无感电阻。
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。
该数据采集卡可直接通过usb接口和电脑连接，无需额外的辅助接口，数据传输快。通过usb连接电脑后，可自动装载驱动程序，方便我们配置数据采集卡。，在驱动程序还需设置如下
◆采样速率(Frequency)：31Hz～250KHz
◆物理通道数：32 通道(单端 SE)，16 通道(双端 DI)
◆采样通道数：设置首末通道实现
故
因而
给定通带波纹值 后，就能求得 。
阶数N对滤波器特性有极大的影响，N越大，逼近特性越好，但是相应的滤波器结构也越复杂。若要求阻带边界频率处的衰减越大，也就是过渡带内幅频特性越陡，则需用的阶数N越高。
在这个示波器中，采用二阶无限增益多路反馈切比雪夫低通滤波器电路
电路图如下
而滤波器模块在labview里面有相应的滤波模块子VI，可以直接调用
综合以上分析，所以选择切比雪夫I型低通滤波器。
切比雪夫I型低通滤波器可以满足在较低阶次实现滤波指标要求，便于设计和实现。该示波器在课本上也有较为详细的介绍，可以作为参见。
以下是切比雪夫I型低通滤波器的确定方法
预先给定通带边界频率 。 是与通带波动有关的一个参数，通带波动 表示成
式中， ，表示通带幅度响应的最大值，而
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。
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。
3、频谱分析功能设计
要用计算机完成频谱分析和其它方面的工作，通常的处理方法是模拟信号x(t)进入数字计算机前先经过数据采集卡(DAQ)中的采样器，将连续时间信号变为离散时间信号，成为采样信号而后再经A/D转换器在幅值上量化变为离散的数字信号。
◆模拟量输入方式：单端模拟输入
◆采集方式(ADMode)：连续（异步）采集
◆触发模式(TriggerMode)：软件触发(内触发)
◆模拟输入阻抗：10MΩ
图一、USB2852数据采集卡
由于USB2852的输入量程默认为±10v，而本示波器是用于市电测量，故需要将测量的信号降压处理。这里的降压电路选择采用小型变压器降压。小型变压器具有体积小，原副线圈不共地，降压比精确，设置方便等优势。市电为220v，而输入量程为10v，故需要一个变比大于62的变压器。
选择100Ω和1Ω串联，可以在1Ω上得到小于100mv的电压，然后测量1Ω上的电压值，即可计算得到电流值。
五、系统的软件设计
该软件部分基LabVIEW设计，需要实现的功能有：数字滤波、频谱分析、参数计算、波形显示。
1、主面板设计：
Labview主面板用于设置输入数值和观察输出值，用于模拟真实示波器的前面板。
设计的系统包括了27个控件，其中输入控件12个，显示控件15个。通过信号类型选择器可以从信号发生器中选择不同类型的波形，如正弦波形，方波波形，三角波波形，锯齿波形等。
保存是将当前波形及其分析储存起来，以待后来查看；数据回放是输入已经存储的波形信号；频谱分析是对输入的波形进行分析，并给出参数显示，包括有波形的频率，峰峰值，占空比等。
2、滤波功能设计
滤波器是指允许某一特定频带内的游泳信号通过而滤除无用信号的系统
考虑到这次试验的设计要求，有以下几个方面
（1）测量信号是50Hz市电下，有用信号频率较低，故采用低通滤波器
（2）阿尔泰公司的USB2852数据采集卡采集到的是模拟信号，故需要模拟滤波器来滤除无用信号
考虑到以前两点，我们较为熟悉的切比雪夫I型低通滤波器和巴特沃斯低通滤波器均可满足以上要求。但由于巴特沃斯低通滤波器在通带范围内的幅度是单调下降的，为了在通带范围内和阻带截止频率上的衰减满足指标要求,往往需要使用较高阶次的滤波器，这样给设计和实现带来很多不便。