基于LABVIEW虛擬示波器的設(shè)計(jì)開題報(bào)告(共7頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 題 目 基于LabView虛擬示波器的設(shè)計(jì) 所在系 電 信 系 學(xué)生姓名 張 春 偉 專 業(yè) 測(cè)控技術(shù)與儀器 班 級(jí) 測(cè)控701 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 謝 檬 教學(xué)服務(wù)中心制表2011 年 3 月 對(duì) 題 目 的 陳 述1.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題的情況，根據(jù)查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫1000字左右的文獻(xiàn)綜述：（說明選題意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)方法） 1）課題背景： 虛擬儀器是一種基于計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化測(cè)試儀器系統(tǒng)。虛擬儀器的突出優(yōu)點(diǎn)在于能夠與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，將計(jì)算機(jī)資源與儀器硬件，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)與不同功能的軟件

2、模塊結(jié)合，組成不同的儀器功能【4】。用戶可根據(jù)測(cè)試的需要，自己設(shè)計(jì)所需要的儀器系統(tǒng)，即利用數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)外圍硬件進(jìn)行信號(hào)的采集與檢測(cè)，然后用計(jì)算機(jī)所編的軟件來實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的處理、計(jì)算和分析以及對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行顯示。形編程方式，把復(fù)雜繁瑣、費(fèi)時(shí)的文本編程簡(jiǎn)化成“畫流程圖”的方法，與通用的文本編程語言相比，可以節(jié)省大約70一80的程序開發(fā)時(shí)間。編程工作是由開發(fā)平臺(tái)本身完成的，省去用戶大量的編程工作【6】。圖形化軟件開發(fā)平臺(tái)只需用鼠標(biāo)將屏幕上的各個(gè)功能圖標(biāo)按一定的順序連接起來，就能方便迅速地完成程序的編寫。該類軟件開發(fā)平臺(tái)同時(shí)支持與多種總線接口系統(tǒng)的通信連接，提供數(shù)據(jù)采集、儀器控制、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯

3、示等與虛擬儀器系統(tǒng)相關(guān)的多種功能。是面向測(cè)試領(lǐng)域的優(yōu)秀軟件開發(fā)平臺(tái)，受到了從事虛擬儀器系統(tǒng)的軟件開發(fā)的廣大工程技術(shù)人員的歡迎【2】。因此，這次開發(fā)，我們將采用LABVIEW開發(fā)平臺(tái),來進(jìn)行這次的虛擬示波器的開發(fā)。2）選題的意義： 傳統(tǒng)示波器是由儀器廠家設(shè)定并定義好功能的一個(gè)封閉結(jié)構(gòu)，它有特定的輸入輸出和儀器操作面板，具有波形顯示、參數(shù)測(cè)量等功能。當(dāng)要實(shí)現(xiàn)更多的測(cè)量功能時(shí)，就要配置更多的儀器，這給用戶的使用帶來很多不便，并且傳統(tǒng)示波器的測(cè)量精度比較低，無法滿足高精度的測(cè)量要求【1】。而且傳統(tǒng)的示波器缺乏相應(yīng)的計(jì)算機(jī)接口，配合數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理比較困難。此外傳統(tǒng)示波器比較龐大，制造成本比較高，這就

4、增加了次測(cè)量系統(tǒng)的開發(fā)成本【5】。虛擬示波器主要由軟件來完成信號(hào)的采集、處理和輸出。系統(tǒng)軟件包括前面板生成、儀器主要功能包括：通道選擇、時(shí)基幅值控制、濾波器、信號(hào)發(fā)生器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與回放等。虛擬示波器系統(tǒng)集成了示波器，信號(hào)發(fā)生器和頻譜分析模塊，具有很大的應(yīng)用價(jià)值，主要為：可以加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)基礎(chǔ)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室儀器儀表的現(xiàn)代化水平反映了實(shí)驗(yàn)室技術(shù)基礎(chǔ)，而基于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的虛擬示波器系統(tǒng)大大地降低了以其成本。3）國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀：示波器作為電子測(cè)量行業(yè)最常用的測(cè)量?jī)x器之一，在科學(xué)研究，科學(xué)實(shí)驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等許多領(lǐng)域都被廣泛應(yīng)用。隨著科學(xué)研究的不斷深入和各種高新技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是虛擬儀器這一新概念測(cè)量?jī)x器的

5、誕生，使示波器突破了傳統(tǒng)，在功能和作用等方面發(fā)生了根本性的變化。目前國(guó)內(nèi)虛擬示波器的品種很多，其與主機(jī)的通訊接口一般基于PCI總線，打印機(jī)并口，或者是RS232串行總線，他們多具有實(shí)際使用上的不便與缺陷。PCI總線雖具有高的傳輸速度，支持即插即用的功能，但其缺點(diǎn)是插拔麻煩，且擴(kuò)展槽有限。在許多場(chǎng)合需要外掛式采集系統(tǒng)。相比之下，目前比較流行的USB通用串行總線是解決這一問題的較好途徑【3】。4）主要研究?jī)?nèi)容： （1）通過分析總結(jié)，組建基于虛擬儀器的液位控制系統(tǒng)并畫出總體結(jié)構(gòu)框圖；（2）復(fù)習(xí)“LabView”軟件的使用，深入了解掌握設(shè)計(jì)虛擬儀器的基本步驟和方法，并尋找建立虛擬示波器系統(tǒng)的最優(yōu)方案；

6、（3）查閱相關(guān)資料，完成虛擬電壓表的系統(tǒng)構(gòu)成和程序設(shè)計(jì)流程圖；（4）根據(jù)操作功能要求，設(shè)計(jì)出兼具靈活性人性化的虛擬操作面板；（5）采用LabView圖形化框圖編寫應(yīng)用程序并調(diào)試通過；（6）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試和結(jié)果分析；2.課題研究的方案設(shè)計(jì)（方法、手段、功能設(shè)計(jì)、模塊設(shè)計(jì)） 1）方法、手段：虛擬儀器由通用儀器的硬件平臺(tái)包括信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡和應(yīng)用軟件兩大部分構(gòu)成。硬件平臺(tái)完成被測(cè)信號(hào)調(diào)理與信號(hào)采集，即獲取被測(cè)信號(hào)。軟件平臺(tái)完成信號(hào)的前期處理以及參數(shù)測(cè)量、頻譜分析等功能。被測(cè)信號(hào)送到信號(hào)調(diào)理電路，進(jìn)行隔離、放大、濾波整流后送數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，最后由控制軟件對(duì)測(cè)試信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，完成波形

7、顯示，參數(shù)測(cè)量，頻譜分析等功能。本系統(tǒng)由輸入信號(hào)接口及調(diào)理模塊、控制器、高速A/D轉(zhuǎn)換、觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生、Rs232接口和Pc機(jī)組成。輸入信號(hào)接口及調(diào)理模塊就是對(duì)前級(jí)的信號(hào)通過調(diào)理電路進(jìn)行濾波、放大或衰減等操作，將信號(hào)幅度控制在合適的范圍內(nèi)，以便后級(jí)的數(shù)據(jù)采樣。然后把信號(hào)送到高速A/D轉(zhuǎn)換器中，對(duì)其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。再將采集來的信息傳到主控器中，最后通過主控器的編程命令將其通過Rs232總線送到Pc機(jī)上顯示。其中Rs232是雙向傳輸，可將波形編緝后經(jīng)計(jì)算機(jī)向系統(tǒng)中輸入波形，也可將系統(tǒng)產(chǎn)生的波形傳送給具有Rs232接口的外設(shè)輸入波形數(shù)據(jù)，供單片機(jī)使用，也可連接打印機(jī)等外設(shè)，對(duì)系統(tǒng)所產(chǎn)生的波形進(jìn)行打印。2

8、）數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集模塊式虛擬示波器軟件的核心也是最為關(guān)鍵的一個(gè)程序模塊，主要完成數(shù)據(jù)采集的控制，數(shù)據(jù)的讀取及數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。這個(gè)模塊中應(yīng)用程序會(huì)通過采集卡的驅(qū)動(dòng)程序和硬件進(jìn)行通信，要發(fā)出各種控制字、參量字到儀器中去，同時(shí)又要對(duì)硬件的工作狀態(tài)進(jìn)行判斷和處理【7】，其中數(shù)據(jù)采集卡通過多路開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換新片和數(shù)據(jù)緩存的幾個(gè)部件將多通道的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后讀取采樣值。圖1為數(shù)據(jù)采集模塊的程序設(shè)計(jì)框圖。圖1數(shù)據(jù)采集模塊的程序設(shè)計(jì)3） 虛擬示波器功能設(shè)計(jì) 虛擬示波器軟件設(shè)計(jì)采用的NI公司的虛擬儀器開發(fā)工具LabVIEW。使用LabVIEW開發(fā)平臺(tái)編制的虛擬儀器程序VI包括3個(gè)部分：程序前

9、面板、框圖程序和圖標(biāo)/連接器。程序前面板用于設(shè)置輸入數(shù)值和觀察輸出量，生成模仿傳統(tǒng)儀器的控制面板。每一個(gè)程序前面板都對(duì)應(yīng)著一段框圖程序。框圖程序用LabVIEW圖形編程語言編寫，類似傳統(tǒng)程序的源代碼。連接器是子程序SubVI被其它VI調(diào)用的接口。LabVIEW采用的是自上向下的模塊化編程方法，所生成的各個(gè)子程序有利于主程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。這種設(shè)計(jì)方法可大大減小虛擬儀器開發(fā)的難度，利于儀器開發(fā)人員之間的分工協(xié)作。本次虛擬示波器的設(shè)計(jì)將參考傳統(tǒng)示波器的功能【4】，并結(jié)合虛擬儀器的特點(diǎn)與計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的信息處理能力，在功能上進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)波形顯示、存儲(chǔ)和時(shí)域、頻域參數(shù)自動(dòng)測(cè)量、顯示、查詢等功能。圖2為虛擬

10、示波器的功能框圖。圖2 虛擬示波器功能框圖 3.主要進(jìn)度安排：起止時(shí)間工作內(nèi)容3月1日至3月15日查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)并研究示波器的種類及其應(yīng)用場(chǎng)合；復(fù)習(xí)“LabView”軟件的使用，掌握設(shè)計(jì)虛擬儀器的基本步驟和方法；組建系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，寫出開題報(bào)告。3月16日至3月25日根據(jù)設(shè)計(jì)要求，完成虛擬示波器的構(gòu)成和程序設(shè)計(jì)流程圖。3月26日至4月6日根據(jù)操作功能要求，設(shè)計(jì)操作虛擬面板。4月7日至4月27日采用LabView圖形化框圖編寫應(yīng)用程序并調(diào)試通過。4月28日至5月10日測(cè)試系統(tǒng)功能，調(diào)整產(chǎn)生的信號(hào)達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求；寫出總結(jié)。4月23號(hào)至5月1號(hào)寫出論文。6月1號(hào)至6月10號(hào)論文答辯。6月15號(hào)

11、提交畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)。4.主要參考文獻(xiàn)：1黨安榮，王曉棟，等.ERDAS IMAGINE遙感圖像處理方法.清華大學(xué)出版社，2003.2楊曉明，游曉斌.IKONOS圖像糾正的實(shí)驗(yàn)研究.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，25（特刊）.3熊軼群.IKONOS-2衛(wèi)星影像糾正及精度分析.北京測(cè)繪，2004(1).4戎舟.基于Labview的虛擬示波器及遠(yuǎn)程測(cè)控,微計(jì)算機(jī)信息 2004年第20卷第5期.66-67.5楊樂平,李海濤,楊磊.Labview程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用（第2版）.北京：電子工業(yè)出版社,2006.6蔡建安,陳潔華.基于Labview的工程軟件應(yīng)用.重慶大學(xué)出版社,2006.7馬雙寶.基于Labview7.0虛擬信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn),微計(jì)算機(jī)信息