【正文】 ............................................................ 41 濾波及分析 ..................................................................................................................................................... 43 濾波分析 ................................................................................................................................................. 43 數(shù)據(jù)分析 ................................................................................................................................................. 44 多線程技術(shù) ..................................................................................................................................................... 45 Windows 的多線程機制 .......................................................................................................................... 45 LabVIEW 與多 線程 ................................................................................................................................. 46 多線程技術(shù)在本設(shè)計中的應(yīng)用 ............................................................................................................ 46 并行處理 .................................................................................................................................................. 47 3． 7 小結(jié) ............................................................................................................................................................... 48 第四章 程序設(shè)計顯示 .......................................................................................................... 49 4． 1 前面板設(shè)計 .................................................................................................................................................. 49 4． 2 程序的總框圖 ............................................................................................................................................. 49 4． 3 程序?qū)傩栽O(shè)置及調(diào)試結(jié)果 ......................................................................................................................... 50 4． 4 小結(jié) .............................................................................................................................................................. 52 第五章 總結(jié)與展望 .............................................................................................................. 53 本科生畢業(yè)論文 3 謝 辭 ..................................................................................................................................... 54 參考文獻 ................................................................................................................................. 55 致 謝 ....................................................................................................................................... 57 基于 LABVIEW的虛擬示波器設(shè)計 4 第一章：緒論 1． 1 虛擬儀器概述 1． 1． 1 虛擬儀器的產(chǎn)生 虛擬儀器技術(shù)是現(xiàn)在計算機系統(tǒng)和儀器系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，是當(dāng)今計算機輔 助測試領(lǐng)域的一項重要技術(shù)。它推動著傳統(tǒng)儀器朝著數(shù)字化，智能化，模塊化，網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。電子測量儀器發(fā)展至今，大體上可以分為四代：模擬儀器、數(shù)字化儀器、智能一起和虛擬儀器。第一代模擬儀器，這類儀器在某些實驗室里還能看到，它是以電磁感應(yīng)基本定律為基礎(chǔ)的指針式儀器，如指針式萬用表 、晶體管電壓表、指針式電流表等。第二代數(shù)字化儀器，這類儀器現(xiàn)在相當(dāng)普遍，這類儀器將模擬信號的測量值轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并以數(shù)字方式輸出最終結(jié)果，適用于快速響應(yīng)和較高準(zhǔn)確度的測量，如數(shù)字萬用表、數(shù)字頻率計等。第三代智能儀器，這類儀器內(nèi)置微處理 器，可以進行自動測試和數(shù)據(jù)處理功能，可能代替部分腦力老公，習(xí)慣上稱為智能儀器。它的功能模塊全部都是以硬件或固定軟件的形式 存在，無論是開發(fā)還是應(yīng)用，都缺乏靈活性。第四代虛擬儀器，它是現(xiàn)在計算機軟件技術(shù)、通信技術(shù)和測試技術(shù)高速發(fā)展孕育出的一項革命性技術(shù)，其導(dǎo)致了傳統(tǒng)儀器的結(jié)構(gòu)、概念和設(shè)計觀點都發(fā)生了巨大的變革，它的出現(xiàn)使得人類的測試技術(shù)進入了一個新的發(fā)展紀元。 虛擬儀器（ Virtual VI）的概念，是美國國家儀器公司（ National Instruments NI）于 1986 年提出的。 NI公司同時也提出了“軟件即儀器”的口號，徹底打破了傳統(tǒng)儀器只能由廠家定義，用戶無法改變的局面，從而引起了儀器和自動化工業(yè)的一場革命。隨著現(xiàn)在硬件和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，儀器的智能化和虛擬化成為各級實驗室以及研究機構(gòu)發(fā)展的方向。虛擬儀器，它 既具有傳統(tǒng)儀器的功能，又有別于其他傳統(tǒng)儀器。它能夠充分利用和發(fā)揮現(xiàn)有計算機的先進技術(shù)，使儀器的測試和測量及自動化工業(yè)的系統(tǒng)測試和監(jiān)控變得異常方便和快捷。 1． 1． 2 虛擬儀器的概念 虛擬儀器是指通過應(yīng)用程序?qū)⒂嬎銠C、軟件的功能模塊和儀器硬件結(jié)合起來，用戶可 以通過友好的圖形界面（通常叫做虛擬前面板，簡稱前面板）來操作這臺計算機就像在操作自己定義、自己設(shè)計的一臺個人儀器一樣，從而完成對被測信號的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)字存儲等。虛擬儀器以透明的方式，通過軟件對數(shù)據(jù)的分析處本科生畢業(yè)論文 5 理、表達以及圖形化用戶接口， 把計算機資源（如微處理器、顯示器等）和儀器硬件（如 A/D、 D/A、數(shù)字 I/O、定時器、信號調(diào)理等）的測試能力和控制能力結(jié)合起來。虛擬一起突破了傳統(tǒng)儀器以硬件為主體的模式， 實際上使用者是在操作具有測試軟件的電子計算機進行測量，猶如操作一臺虛設(shè)的電子儀器。 虛擬儀器技術(shù) 的實質(zhì)是充分利用最新的計算機技術(shù)來實現(xiàn)和擴展傳統(tǒng)儀器的功能。軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵，當(dāng)基本硬件確定以后，就可以通過不同的軟件實現(xiàn)不同的功能。用戶可以根據(jù)自己的需要，設(shè)計自己的儀器系統(tǒng)，滿足多種多樣的應(yīng)用要求。利用計算機豐富的軟、硬件資源，可以大大突破傳統(tǒng)儀器的數(shù)據(jù)的分析、處理、表達、傳遞、存儲等方面的限制，達到傳統(tǒng)儀器無法比擬的效果。它不僅可以用于電子測量、測試、分析、計量等領(lǐng)域，而且還可以用于進行設(shè)備的監(jiān)控以及工業(yè)過程自動化。虛擬儀器還可以廣泛用于電力工程、物礦 勘探 、醫(yī)療、振動分析、聲學(xué)分析、 故障診斷及教學(xué) 科研等多個方面。 1． 1． 3 虛擬儀器的構(gòu)成 虛擬儀器從構(gòu)成要素上講，由計算機、應(yīng)用軟件和儀器硬件等構(gòu)成；從構(gòu)成分式上講則由以 DAQ 板和信號調(diào)理為儀器硬件而組成的 PCDAQ 測試系統(tǒng)，或已 GPIB， VXI，Serial 和 Field bus 等標(biāo)準(zhǔn)總線儀器為硬件組成的 GPIB 系統(tǒng)、 VXI 系統(tǒng)、串口系統(tǒng)和現(xiàn)場總線系統(tǒng)等多種形式。虛擬儀器的構(gòu)成如圖 所示。 圖 11 虛擬儀器的結(jié)構(gòu) 顯示器 信號分析及處理器 入機接口 各類接口 A/D 轉(zhuǎn)換器 數(shù)據(jù)發(fā)生器 信號調(diào)理器 信號調(diào)理器 輸入 信號 D/A 轉(zhuǎn)換器 信號調(diào)理器 信號 輸出 基于 LABVIEW的虛擬示波器設(shè)計 6 目前，虛擬儀器的構(gòu)成方式有以下幾種： （ 1） PCDAQ 插卡式的 VI 這種方式 用數(shù)據(jù)采集卡配以計算機平臺和虛擬儀器軟件，便可構(gòu)成各種數(shù)據(jù)采集和虛擬儀器系統(tǒng)。它充分利用了計算機的總線、機箱、電源以及軟件的便利，其關(guān)鍵在于 A/D 轉(zhuǎn)換技術(shù)。這種方式受 PC機機箱、總線限制，存在電源功率不足，機箱內(nèi)噪聲電平較高、無屏障，插槽數(shù)目不多、尺寸較小等缺點。隨著基于 PC的工業(yè)控制計算機技術(shù)的發(fā)展， PCDAQ 方式存在的缺點已經(jīng)和正在被克服。因個人計算機數(shù)目非常龐大，插卡式儀器價格便宜，因此其用途廣泛，特別適用于工業(yè)測控現(xiàn)場、各種實驗室和教學(xué)部門使用。 （ 2） 并行口式的 VI 最新發(fā)展的可連接到計算機并行口的測 試裝置，其硬件集成在一個采集盒里或探頭上，軟件裝在計算機上，可以完成各種 VI 功能。它的最大好處是可以與筆記本計算機相連，方便野外作業(yè)，又可與臺式 PC相連，實現(xiàn)臺式和 便攜式兩用，非常方便。 （ 3） GPIB 總線方式的 VI GPIB（ General Purpose Interface Bus）技術(shù)是 IEEE488 標(biāo)準(zhǔn)的 VI 早期的發(fā)展階段。它的出現(xiàn)使電子測量由獨立的單臺的手工操作向大規(guī)模自動測試系統(tǒng)發(fā)展。典型的 GPIB 系統(tǒng)由一臺 PC 機，一塊 GPIB 接口卡和若干臺 GPIB 儀器通過 GPIB 電纜連接而成。 在標(biāo)準(zhǔn)情況下，一塊 GPIB 接口卡可帶多達 14 臺的儀器，電纜長度可達20m。 GPIB 技術(shù)可以用計算機實現(xiàn)對儀器的操作和控制，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工操作方式，很方便的把多臺機器組合起來，形成大的自動測試系統(tǒng)。 GPIB 測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令簡單，造價較低，主要市場在臺式儀器市場。適用于精確度要求高，但對計算機速率要求和總線 控制實時性要求不高的場合應(yīng)用。 （ 4） VXI 總線方式的 VI VXI 總線是 VMEbus eXtension for Instrumentation 的縮寫，是高速計算機總線 VME 在 VI 領(lǐng)域的擴展，有穩(wěn)定的電源，強有力的冷卻能力和嚴格 的 RFI/EMI 屏蔽。由于它的標(biāo)準(zhǔn)開放，且具有結(jié)構(gòu) 緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強、定時和同步精確、模塊可重復(fù)利用、眾多儀器廠家支持的優(yōu)點，得到廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過多年的發(fā)展， VXI 系統(tǒng)的組建和使用越來越方便，有其他儀器無法比擬的優(yōu)勢，適用于組建大、中規(guī)模自動測量系統(tǒng)以及對速度、精度要求高的場合，但 VXI 系統(tǒng)要求有專用的機箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造價比較高。 本科生畢業(yè)論文 7 （ 5） PXI 總線形式的 VI PXI 總線是 PCI eXtension for Instrumentation 的縮寫，是 PCI 在 VI領(lǐng)域的擴展。這種新型模塊化儀器系統(tǒng)是 在 PCI 總線內(nèi)核技術(shù)上增加了成熟的技術(shù)規(guī)范和要求形成的，具有多板同步觸發(fā)、精確定時的星形觸發(fā)、相鄰模塊間高速通訊的局部總線以及高度的可擴展性等優(yōu)點，適用于大型高精度集成系統(tǒng)。