LabVIEW-示波器

1、基于USB總線技術(shù)的虛擬示波器我們身邊的USBUSB總線聲卡總線聲卡信號綜合分析儀信號綜合分析儀測控領域的USB微型虛擬示波器微型虛擬示波器微型高速采集卡微型高速采集卡便攜式近紅外光譜分析儀便攜式近紅外光譜分析儀 USBUSB虛擬示波器系統(tǒng)設計思想虛擬示波器系統(tǒng)設計思想+通用示波器通用示波器USBUSB虛擬示波器特點虛擬示波器特點 基于基于USBUSB總線；總線； 無需外部電源，即插即測；無需外部電源，即插即測； 體積小，體積小，80mm80mm65mm65mm，手掌大小；，手掌大小； 5V5V雙極性信號輸入；雙極性信號輸入； 單單/ /雙通道可選擇輸入模式；雙通道可選擇輸入模式； 單通道單通

2、道80MHz/80MHz/雙通道雙通道40MHz40MHz采樣率；采樣率； 單通道單通道64K/64K/雙通道雙通道32K32K板載內(nèi)存；板載內(nèi)存； 可程控調(diào)節(jié)存儲容量；可程控調(diào)節(jié)存儲容量； 8 8位垂直電壓分辨率；位垂直電壓分辨率； 8 8級采樣頻率程控選擇。級采樣頻率程控選擇。示波器特性目錄目錄 硬件板卡設計硬件板卡設計 軟件系統(tǒng)開發(fā)軟件系統(tǒng)開發(fā) 測試結(jié)果測試結(jié)果硬件板卡設計框圖硬件板卡設計框圖前置程控放大模塊雙通道高速數(shù)據(jù)采集模塊USB接口通信模塊大容量數(shù)據(jù)緩存模塊CPLD邏輯控制模塊至至PC信號信號輸入輸入前置程控放大模塊參考電路前置程控放大模塊參考電路123456ABCD654321

3、DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:7-Jul-2004 Sheet of File:F:usb示 波 器 課 題 PCB&SCHcope.ddbDrawn By:NC1V-2V+3VS14VS25VO6VC17VC28U?OPA655OUTA1VA-2VA+3VCC4VB+5VB-6OUTB7OUTC8VC-9VC+10VSS11VD+12VD-13OUTD14U?OPA4350C?0.01C?0.1L?L+5VC?0.01C?0.1L?L-5VU?AQY210R?RC?CR?RR?RR?RR?RC?0.01C?0.1L?L+5VNC1V-2V+3VS1

4、4VS25VO6VC17VC28U?OPA655C?0.01C?0.1L?L+5VC?0.01C?0.1L?L-5VU?AQY210R?RC?CR?RR?RR?RR?RC?0.01C?0.1L?L-5VC?CC?CVCC2GND4VOUT6U?MAX873L?L+5VC?0.1UJ?NPN1R?10KJ?NPN1J?relayJ?relayJ?NPNJ?NPNR?1KR?1K+5V+5VR?1KR?1K程控放大級程控放大級偏置及輸出緩沖級基準源12345678910J?CON10前置放大電路FEATURE帶寬增益輸入阻抗輸入電容輸出阻抗輸入電壓輸出電壓R?500kR?500kc? cc?cc?

5、cR?10KR?500kR?500kc? cc?cC?cR?r+5Vr?r+5VR?rR?rACHAACHBACHAACHBOUTAOUTBAOUTBAOUTAOUTBOUTBOUTADOUBLESINGLESINGLEDOUBLECHBCHACHBCHA前置程控放大模塊設計面臨的問題前置程控放大模塊設計面臨的問題 阻抗匹配問題。阻抗匹配問題。-與通用與通用1M1M示波器探頭實現(xiàn)阻抗匹配。示波器探頭實現(xiàn)阻抗匹配。 低功耗設計問題。低功耗設計問題。-USBUSB提供提供5V/500mA5V/500mA電源電源 信號頻帶信號頻帶寬問題寬問題。-被測信號帶寬很寬被測信號帶寬很寬 信號動態(tài)范圍大問題。

6、信號動態(tài)范圍大問題。-被被測信號幅度小測信號幅度小到幾毫伏，大到幾百伏到幾毫伏，大到幾百伏 雙通道數(shù)據(jù)采集原理框圖雙通道數(shù)據(jù)采集原理框圖A/DA/DRAMRAMrelayChannel AChannel BCPLDData BusData BusAddressAddressDB雙通道采集系統(tǒng)設計關(guān)鍵雙通道采集系統(tǒng)設計關(guān)鍵 高速數(shù)據(jù)采集電路設計。-考慮電磁兼容電磁兼容(EMC)技術(shù)。 單電源5V/500mA供電。-注意低功耗低功耗系統(tǒng)設計。USBUSB硬件接口設計硬件接口設計 USB硬件接口關(guān)鍵在于硬件接口關(guān)鍵在于USB控制器的實現(xiàn)。在控制器的實現(xiàn)。在設計設計USB設備的時候重點在于設備的時候重

7、點在于USB控制器的選控制器的選擇。常用的擇。常用的USB控制器有兩類：控制器有兩類：內(nèi)部集成微處理器的內(nèi)部集成微處理器的USB控制器。諸如：控制器。諸如：EZ-USB具有很高的系統(tǒng)集成度高。具有很高的系統(tǒng)集成度高。內(nèi)部不含微處理器的內(nèi)部不含微處理器的USB接口芯片，需要外部微接口芯片，需要外部微控制器協(xié)同處理工作。如：控制器協(xié)同處理工作。如：PDIUSBD12USBUSB硬件接口設計方案硬件接口設計方案PDIUSBD12P0P7DATA0DATA7AT89S52D12_INTINT0RD_NP3.7WR_NP3.6USB系統(tǒng)系統(tǒng)總線總線單片機和USB控制器采用總線方式相連接。簡單來看，對單片

8、機而言，USB控制器是一個8位數(shù)據(jù)寬度的存儲設備。單片機獲取USB總線數(shù)據(jù)，根據(jù)請求內(nèi)容協(xié)同實現(xiàn)USB設備列舉和數(shù)據(jù)傳輸。USB接口系統(tǒng)構(gòu)成框圖接口系統(tǒng)構(gòu)成框圖目錄 硬件板卡設計硬件板卡設計 軟件系統(tǒng)開發(fā)軟件系統(tǒng)開發(fā) 測試結(jié)果測試結(jié)果驅(qū)動程序的作用驅(qū)動程序的作用USB驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)的作用：(1)USB協(xié)議的處理協(xié)議的處理 (2) 與上層應用軟件的交互與上層應用軟件的交互(3)與底層硬件設備的通信與底層硬件設備的通信 驅(qū)動程序應用軟件用戶態(tài)用戶態(tài)核心態(tài)核心態(tài)USBUSB設備驅(qū)動序?qū)崿F(xiàn)的主要例程設備驅(qū)動序?qū)崿F(xiàn)的主要例程，完成自動識別，完成自動識別USB設備，實現(xiàn)硬設備，實現(xiàn)硬件資源分配和再分配。件資

9、源分配和再分配。，完成電源策略管理，決定什么時，完成電源策略管理，決定什么時候應該采用何種電源策略。候應該采用何種電源策略。，負責設備的控制，主要是指對設，負責設備的控制，主要是指對設備的一些操作命令的發(fā)送或者一些標志的讀取。備的一些操作命令的發(fā)送或者一些標志的讀取。，完成上層應用軟件，完成上層應用軟件API函數(shù)所對應函數(shù)所對應的打開設備、關(guān)閉設備、讀設備和寫設備等例程的打開設備、關(guān)閉設備、讀設備和寫設備等例程函數(shù)。函數(shù)。 LabVIEW編程方法CLF接口接口控件控件儀器驅(qū)動儀器驅(qū)動硬件設備硬件設備 CLF節(jié)點調(diào)用DLL鏈接庫USB節(jié)點程序節(jié)點程序CLF節(jié)點的配置節(jié)點的配置USB發(fā)送節(jié)點發(fā)送節(jié)點通過動態(tài)連接庫調(diào)用節(jié)通過動態(tài)連接庫調(diào)用節(jié)點點CLF訪問設備動態(tài)連訪問設備動態(tài)連接庫，實現(xiàn)設備訪問。接庫，實現(xiàn)設備訪問。應用軟件應用軟件功能框圖功能框圖設備設備命令命令自動自動測試測試USBUSB讀寫讀寫用用戶戶界界面面數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理處理模式選擇模式選擇(AC/DC(AC/DC等等) )放大倍數(shù)控制放大倍數(shù)控制采樣頻率設定采樣頻率設定示波器啟停示波器啟停讀取讀取USBUSB數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送