LabView虛擬示波器實(shí)驗(yàn)報(bào)告-8

內(nèi)蒙古科技大學(xué)結(jié)課論文PAGEPAGE10內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生課程設(shè)計(jì)論文題目：虛擬示波器設(shè)計(jì)姓名：余凱學(xué)號(hào)：1067106234專業(yè)：自動(dòng)化班級(jí)：二班指導(dǎo)教師：肖俊生2013年12月5日

一、設(shè)計(jì)題目：虛擬示波器的設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)目的：1、了解示波器的相關(guān)原理及使用方法。2、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)采集卡的使用。3、掌握虛擬儀器的設(shè)計(jì)思想和方法。4、熟悉掌握l(shuí)abview軟件語(yǔ)言的編程及使用。三、設(shè)計(jì)要求：1、運(yùn)行、停止2、可顯示兩路圖形，X、Y軸調(diào)整3、顯示模式：?jiǎn)瓮ǖ?、多通道模式，運(yùn)算模式(兩通道相加、兩通道相減等)。4、測(cè)量：頻率、周期、幅值、上升時(shí)間、占空比等參數(shù)5、高級(jí)功能：FFT、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等四、設(shè)計(jì)思路：虛擬示波器的主要功能是對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并完成對(duì)對(duì)輸入信號(hào)的電壓、頻率和周期等參數(shù)的測(cè)定，對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行濾波、頻譜分析，并能顯示處理后的波形。由于LabVIEW是基于模塊化程序設(shè)計(jì)的思想，因此在開(kāi)發(fā)過(guò)程中也應(yīng)遵循這一思想。在總體方案確定后，根據(jù)不同功能分別組件個(gè)功能模塊，最后再集成和調(diào)試。軟件總體包括通道選擇、波形顯示、電壓測(cè)量、功率測(cè)量等模塊，最終實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)一個(gè)能夠?qū)Χ喾N控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、實(shí)時(shí)采集、處理、顯示的虛擬示波器。五、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程：1.簡(jiǎn)介虛擬儀器(VI-ViItuaIInstrument)是指通過(guò)應(yīng)用程序?qū)⑼ㄓ糜?jì)算機(jī)與功能化硬件結(jié)合起來(lái)，用戶可通過(guò)友好的圖形界面操縱計(jì)算機(jī)，就像在操縱自己定義、自己設(shè)計(jì)的單個(gè)儀器一樣，從而完成對(duì)被丈量的采集、處理、分析、判定、顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。在這種儀器系統(tǒng)中，各種復(fù)雜測(cè)試功能、數(shù)據(jù)分析和結(jié)果顯示都完全由計(jì)算機(jī)軟件完成，在很多方面較傳統(tǒng)儀器有無(wú)法相比的優(yōu)點(diǎn)，如使用靈活方便、測(cè)試功能豐富、價(jià)格低廉、一機(jī)多用等，這些使得虛擬儀器成為未來(lái)電子丈量?jī)x器發(fā)展的主要方向之一。虛擬示波器與傳統(tǒng)的示波器相比，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：1)價(jià)格便宜，節(jié)省實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)。2)采用圖形化編程語(yǔ)言LabVlEW，軟件開(kāi)發(fā)效率高，可操作性和可維護(hù)性好?？梢酝ㄟ^(guò)軟件編程形成增加或修改儀器功能。3)虛擬示波器具有開(kāi)放性，能夠通過(guò)升級(jí)采集卡來(lái)提高其性能。2.數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集模塊是虛擬示波器軟件的核心，主要完成數(shù)據(jù)采集的控制，包括對(duì)設(shè)備號(hào)、通道號(hào)、信號(hào)連接方式、采樣率、采樣點(diǎn)數(shù)及采樣方式的設(shè)置和控制。數(shù)據(jù)采集模塊中用到的主要VI節(jié)點(diǎn)有：DAQmx創(chuàng)建通道節(jié)點(diǎn)、DAQmx采樣時(shí)鐘VI實(shí)例、DAQmx開(kāi)始任務(wù)節(jié)點(diǎn)、DAQmx讀取節(jié)點(diǎn)、DAQmx停止任務(wù)節(jié)點(diǎn)和DAQmx消除任務(wù)節(jié)點(diǎn)，使用到的程序結(jié)構(gòu)為While循環(huán)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)采集程序框圖設(shè)計(jì)如下圖：3.信號(hào)測(cè)量模塊的設(shè)計(jì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集后，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行一定的處理，如對(duì)洗好進(jìn)行測(cè)量、濾波處理及頻譜分析。波形測(cè)量模塊應(yīng)可以測(cè)量直流和交流兩種電壓信號(hào)。對(duì)于直流信號(hào)只需要測(cè)量他的直流電壓值，對(duì)于交流信號(hào)主要完成對(duì)電壓波形的頻率、周期、最大值、最小值、峰峰值和均方值等參數(shù)的測(cè)量，并且能夠顯示測(cè)量值。在測(cè)量前首先選擇被測(cè)信號(hào)，這可以通過(guò)LabVIEW中的條件結(jié)構(gòu)來(lái)是實(shí)現(xiàn)。信號(hào)產(chǎn)生之后自然而然就要對(duì)其進(jìn)行采集和發(fā)送，而完成信號(hào)采集和發(fā)送任務(wù)的則是兩個(gè)DAQ助手的子模塊，以下就是完成對(duì)信號(hào)采集和發(fā)送的兩個(gè)程序：在做信號(hào)采集是一定得注意利用信號(hào)合并模塊（）把兩路信號(hào)合并過(guò)后同時(shí)采集，DAQ寫模塊的參數(shù)也得設(shè)定成多通道，最后還得利用屬性節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)信號(hào)頻率的變化實(shí)時(shí)修改采集信號(hào)的采樣率。仿真信號(hào)基本參數(shù)設(shè)置：首先，在前面板中做一個(gè)“上凸盒”。在前面板中，點(diǎn)擊右鍵，從“Express”中的“數(shù)值輸入控件”中，選擇“旋鈕輸入控件”，將其拖入前面板中，總共需要的旋鈕，并分別命名為“頻率”、“幅值”、“周期”、“占空比”。信號(hào)采集程序框圖設(shè)計(jì)如下圖;4.頻譜分析模塊設(shè)計(jì)頻域分析可以將復(fù)雜的信號(hào)分解成單一的頻率成分，因此一些在時(shí)域中難以分析的信號(hào)，在頻域中他的特征可以看得一目了然。通過(guò)頻譜分析模塊可以觀察波形的幅度譜和相位譜，這里采用LabVIEW中的FFT頻譜VI節(jié)點(diǎn)來(lái)計(jì)算信號(hào)的頻譜。5．波形顯示模塊設(shè)計(jì)波形顯示模塊的功能是對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并能顯示經(jīng)過(guò)處理后的波形，還能進(jìn)行時(shí)間、幅值調(diào)節(jié)。6.完整的程序框圖的前面板完成各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)，將各個(gè)模塊放置于While循環(huán)內(nèi)，并進(jìn)行連線，將各個(gè)模塊組織起來(lái)，就構(gòu)成了完整的示波器程序框圖。在進(jìn)行各模塊的設(shè)計(jì)時(shí)，每設(shè)計(jì)一個(gè)模塊，都要針對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的調(diào)試，以初步驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的模塊能否達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。通過(guò)對(duì)模塊進(jìn)行調(diào)試可以將模塊內(nèi)的錯(cuò)誤清除。在完成整個(gè)程序設(shè)計(jì)后，需要進(jìn)行最終調(diào)試，可以使用LabVIEW提供的各種工具進(jìn)行調(diào)試，只有將模塊內(nèi)部錯(cuò)誤清除，才能減輕最終程序調(diào)試的難度。調(diào)試完成后，需要對(duì)前面板進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)。示波器的前面板就是人機(jī)交互界面，即用戶進(jìn)行各項(xiàng)操作的界面，用于設(shè)置輸入設(shè)置和觀察輸出量。在設(shè)計(jì)前面板時(shí)，主要考慮界面美觀、操作簡(jiǎn)捷方便，用戶可以通過(guò)前面板上的開(kāi)關(guān)和旋鈕模擬傳統(tǒng)儀器的操作，通過(guò)鍵盤和鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)虛擬示波器的控制。完成示波器前面板的框圖如下：六、設(shè)計(jì)心得：這門課的學(xué)習(xí)使我又學(xué)到了一門新的知識(shí)，雖然不是很精通，最起碼有了基礎(chǔ)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，對(duì)我影響最深的就是查閱大量的資料了，因?yàn)槲覀兂鯇W(xué)這門課，而且要做好一門設(shè)計(jì)，必須熟練軟件的各項(xiàng)功能和應(yīng)用，還有就是在學(xué)習(xí)中帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)效率會(huì)很高，這是我的又一收獲。在做設(shè)計(jì)前要有一個(gè)清晰的思路，在設(shè)計(jì)時(shí)要不斷的修改和完善。這次設(shè)計(jì)也是我發(fā)現(xiàn)自己的不足，就是理論太差，在實(shí)踐中遇到的問(wèn)題更多，會(huì)浪費(fèi)很多時(shí)間，所以學(xué)好理論也是非常重要的。通過(guò)本次設(shè)計(jì)我意識(shí)到了理論和實(shí)踐的重要性，學(xué)會(huì)了耐心。課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的時(shí)間訓(xùn)練，給我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升。我認(rèn)為，在實(shí)驗(yàn)課上，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，