基于LABVIEW的虛擬示波器設(shè)計(jì)—虛擬示波器[2](共12頁(yè))

1、安陽(yáng)師范學(xué)院PAGE PAGE 11目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc421892036 1 LabVIEW軟件(run jin)及其基本設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc421892036 h 1 HYPERLINK l _Toc421892037 1.1 LabVIEW簡(jiǎn)介(jin ji) PAGEREF _Toc421892037 h 1 HYPERLINK l _Toc421892038 1.2 LabVIEW軟件設(shè)計(jì)基本原理 PAGEREF _Toc421892038 h 2 HYPERLINK l _Toc421892039 2 關(guān)于虛擬示

2、波器的設(shè)計(jì)思路及方案(fng n)的實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc421892039 h 3 HYPERLINK l _Toc421892040 2.1 設(shè)計(jì)思路 PAGEREF _Toc421892040 h 3 HYPERLINK l _Toc421892041 2.2 方案的實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc421892041 h 4 HYPERLINK l _Toc421892042 2.2.1 前面板的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc421892042 h 4 HYPERLINK l _Toc421892043 2.2.2 設(shè)計(jì)的基本原理和設(shè)計(jì)步驟 PAGEREF _Toc42189204

3、3 h 5 HYPERLINK l _Toc421892044 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc421892044 h 111 LabVIEW軟件及其基本(jbn)設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)介(jin ji)1.1 LabVIEW簡(jiǎn)介(jin ji) LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等

4、軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)。這是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動(dòng)有趣。傳統(tǒng)文本編程語(yǔ)言根據(jù)指令的先后順序決定程序執(zhí)行順序，但LabVIEW 則采用數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流向決定了VI 及函數(shù)的執(zhí)行順序。LabVIEW 提供很多外觀與傳統(tǒng)儀器（如示波器、萬(wàn)用表）類似的控件，可用來方便地創(chuàng)建用戶界面。用戶界面在LabVIEW 中被稱為前面板。使用圖標(biāo)和連線，可以通過編程對(duì)前面板上的對(duì)象進(jìn)行控制。這就是圖形化源代碼，又稱G 代碼。LabVIEW 的圖形化源代碼在某種程度上類似于流程圖，因此又被稱作程序框圖。LabVIEW盡可

5、能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念。因此，LabVIEW是一個(gè)面向最終用戶的工具。它可以增強(qiáng)你構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。使用它進(jìn)行原理研究、設(shè)計(jì)、測(cè)試并實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)時(shí)，可以大大提高工作效率。利用LabVIEW，可產(chǎn)生獨(dú)立運(yùn)行的可執(zhí)行文件。1.2 LabVIEW軟件(run jin)設(shè)計(jì)(shj)基本原理 我們(w men)把用LabVIEW實(shí)現(xiàn)的一個(gè)完整的LabVIEW應(yīng)用程序成為一個(gè)虛擬儀器，稱為VI。所有的VI，它包括前面板、程序框圖圖以及圖標(biāo)/連結(jié)器三部分。1）前面板。前面板是圖形用戶界面，也就是VI的虛擬儀器面板，

6、前面板直接面向用戶，是用戶使用虛擬儀器的基本操作面板。這一界面上有用戶輸入和顯示輸出兩類對(duì)象，具體表現(xiàn)有開關(guān)、旋鈕、圖形以及其他控制和顯示對(duì)象。一個(gè)典型實(shí)現(xiàn)正弦波顯示和幅值調(diào)節(jié)的前面板如圖1。圖1 正弦波顯示及幅值調(diào)節(jié)VI前面板2） 程序框圖提供VI的圖形化源程序。它的功能是對(duì)前面板上的控件進(jìn)行定義、操作和連線以實(shí)現(xiàn)虛擬儀器的功能，是LabVIEW程序設(shè)計(jì)的核心。在程序框圖中存在著對(duì)VI編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出。它包括前面板上的控件和控件的連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。如果將VI與標(biāo)準(zhǔn)儀器相比較，那么前面板上的東西就是儀器面板上

7、的東西，而流程圖上的東西相當(dāng)于儀器箱內(nèi)的東西。在許多情況下，使用VI可以仿真標(biāo)準(zhǔn)儀器，不僅在屏幕上出現(xiàn)一個(gè)惟妙惟肖的標(biāo)準(zhǔn)儀器面板，而且其功能也與標(biāo)準(zhǔn)儀器相差無幾。上述(shngsh)正弦波的程序框圖如圖2。圖2 正弦波顯示(xinsh)及幅值調(diào)節(jié)VI程序框圖3）圖標(biāo)/連接器。VI具有(jyu)層次化和結(jié)構(gòu)化的特征，一個(gè)VI可以作為子程序，這里稱為子VI，被其他VI調(diào)用。圖標(biāo)與連接器在這里相當(dāng)于圖形化的參數(shù)。LabVIEW的強(qiáng)大功能歸因于它的層次化結(jié)構(gòu)，用戶可以把創(chuàng)建的VI程序當(dāng)作子程序調(diào)用，以創(chuàng)建更復(fù)雜的程序，而這種調(diào)用的層次是沒有限制的。在VI設(shè)計(jì)過程中，可以利用工具選板、前面板中的控件選板

8、、程序框圖中的函數(shù)選板進(jìn)行設(shè)計(jì)。這些選板的詳細(xì)功能及用法通過不斷的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)VI的過程逐漸地掌握。2 關(guān)于虛擬示波器的設(shè)計(jì)思路及方案的實(shí)現(xiàn)2.1 設(shè)計(jì)(shj)思路本設(shè)計(jì)的想法是盡量與現(xiàn)實(shí)中的面板相一致，實(shí)現(xiàn)示波器最基本的顯示和調(diào)節(jié)功能。所以本設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)了包含CH1和CH2的雙通道示波器，即雙蹤示波器。設(shè)計(jì)時(shí)考慮(kol)的是分幾個(gè)部分:1）CH1和CH2通道設(shè)計(jì)及選擇。設(shè)置兩個(gè)開關(guān)(kigun)控制CH1和CH2選通狀況，開即顯示波形，關(guān)不顯示，同時(shí)選擇了開就在波形圖上同時(shí)顯示兩個(gè)波形。2）波形產(chǎn)生。由于沒有外界信號(hào)輸入設(shè)備，所以不能用外部數(shù)據(jù)采集的方法輸入信號(hào)波形，那么自己設(shè)計(jì)一個(gè)建議信號(hào)發(fā)

9、生器，使兩個(gè)通道都能實(shí)現(xiàn)基本模擬信號(hào)正弦波、三角波、方波、鋸齒波的輸入。3）波形顯示。采用波形圖控件。4）波形控制部分。包括CH1信號(hào)幅度調(diào)節(jié)和幅度偏移、CH2信號(hào)幅度調(diào)節(jié)和幅度偏移、時(shí)間掃描速率、同時(shí)開的時(shí)候兩個(gè)信號(hào)疊加開關(guān)。5）停止示波器。通過while循環(huán)的停止按鈕設(shè)置示波器停止工作。2.2 方案的實(shí)現(xiàn)2.2.1 前面板的設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)成的前面板如圖3所示。 圖3 虛擬(xn)雙蹤示波器前面板2.2.2 設(shè)計(jì)(shj)的基本原理和設(shè)計(jì)步驟1）通道(tngdo)CH1和CH2選擇即波形產(chǎn)生。在程序框圖上創(chuàng)建兩個(gè)條件結(jié)構(gòu)。把CH1和CH2的開關(guān)控制（布爾開關(guān)）分別接到這兩個(gè)條件結(jié)構(gòu)

10、的條件輸入端，然后在每個(gè)“真”條件下，并且通過再添加條件結(jié)構(gòu)，在這個(gè)子條件結(jié)構(gòu)里面，利用基本函數(shù)發(fā)生器創(chuàng)建波形產(chǎn)生模塊，用文本下拉列表控制條件輸入端，將正弦波、三角波、方波、鋸齒波的固定值0、1、2、3設(shè)為四個(gè)分支，并在分置里面選擇產(chǎn)生相應(yīng)的波形，這樣就產(chǎn)生了大條件結(jié)構(gòu)的“真”操作，也即在CH1或CH2通道開的情況下，通過文本下拉列表控制波形產(chǎn)生。然后將外部條件結(jié)構(gòu)的輸出隧道在“假”的條件下，設(shè)為“未連接時(shí)使用默認(rèn)”并且處理“假”分支，這樣，當(dāng)通道選擇開關(guān)“關(guān)”時(shí)就不輸出波形。程序框圖如圖4、圖5所示，前面板顯示效果如圖6、圖7、圖8所示。 圖4 通道打開(d ki)時(shí)波形產(chǎn)生 圖5 通道關(guān)閉

11、(gunb)時(shí)無輸出 圖6 CH1開、CH2關(guān)圖7 CH1關(guān)、CH2開圖8 CH1開、CH2開2）波形(b xn)顯示(xinsh)控制(kngzh)部分。這部分是控制波形在波形圖上更好的顯示出來。控制CH1、CH2通道幅值，調(diào)節(jié)波形圖上每單位表示多少電壓值；控制時(shí)間掃描速率，調(diào)節(jié)時(shí)間軸上每單位表示多少時(shí)間。這些都是為了讓波形以最直觀、最清楚的方式顯示在波形圖上。通過公式子VI的功能改變輸出電平和幅度偏移；通過獲取波形成分、除法和創(chuàng)建波形改變輸出的頻率；通過創(chuàng)建一個(gè)子條件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)波形疊加。這些控制部分如圖9所示，程序框圖如圖10所示。圖9 波形顯示控制部分前面板圖10 波形(b xn)顯示控制

12、部分程序框圖 3）輸入信號(hào)測(cè)量(cling)值的顯示部分。通過(tnggu)“獲取單頻信息”子VI獲取波形頻率；通過“幅值和電平測(cè)量”子VI獲取波形幅值電壓。設(shè)計(jì)的前面板如圖11所示，程序框圖如圖12所示。 圖11 測(cè)量參數(shù)顯示 圖12 測(cè)量參數(shù)模塊程序框圖4） 停止(tngzh)測(cè)量部分(b fen)。通過while循環(huán)的STOP按鈕停止(tngzh)測(cè)量。程序框圖如圖13所示。圖13 while循環(huán)以及STOP按鈕 5）整個(gè)程序框圖的設(shè)計(jì)圖圖14所示。至此為止設(shè)計(jì)全部完成。圖14 虛擬雙蹤示波器的整個(gè)程序框圖參考文獻(xiàn)1 楊樂平，李海濤，楊磊編著(binzh).LabVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用（第二版）.北京：電子工業(yè)出版社，20072 劉君華主編(zhbin).基于LabVIEW的虛擬儀器設(shè)計(jì).北京：電子工業(yè)出版社，20033 黃松林，吳靜編著.虛擬儀器設(shè)計(jì)教程(jiochng).北京：清華大學(xué)出版社，20084 陸綺榮編著.基于虛擬儀器技術(shù)個(gè)人實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建