【正文】 現(xiàn)代測量技術的迅速發(fā)展，一種新型的先進儀器——虛擬儀器稱為當前研究的熱點。虛擬儀器作為新興的儀器儀表，其優(yōu)勢在于用戶可自行定義儀器的功能和結構等，且構建容易、轉換靈活。因此它在各個領域都得到廣泛的應用。國內單位和院校都在積極地開展這些方面的研究和開發(fā)。 虛擬儀器應用程序的開發(fā)主要有兩種：一種是基于傳統(tǒng)的文本語言的軟件開發(fā)環(huán)境，常用的有l(wèi)ab windows/cvi、visual basidc 等；一種是基于圖形化語言的軟件開發(fā)環(huán)境，常用的有l(wèi)ab view 和 hpvee 。其中圖形化軟件開發(fā)系統(tǒng)是用工程人員所熟悉的術語和圖形化符號代替常規(guī)的文本語言編程，界面友好，操作簡便，可大大縮短系統(tǒng)開發(fā)周期，深受專業(yè)人士的青睞。 課題的研究目的和意義 在對大規(guī)模、集成化、智能化及數(shù)字電子儀器需求愈加迫切的形勢下，計算機技術、儀器技術和通信技術相結合，產生了具有里程碑意義的新一代儀器——虛擬示波器。虛擬儀器的出現(xiàn)開辟了儀器技術的新紀元，它是多門技術與計算機技術結合的產物，其基本思想逐步代替儀器完成某些功能，如數(shù)據的采集、分析、顯示和存儲等，最終達到取代傳統(tǒng)電子儀器的目的。 虛擬示波器是計算機硬件資源、儀器硬件、數(shù)據分析處理、軟件、通信軟件及圖行用戶界面的有效結合，具有傳統(tǒng)儀器所具備的信號采集、信號處理分析、信號輸出等功能。其基本構成包括計算機、虛擬儀器軟件、硬件接口和測試儀器等。 虛擬儀器有以下優(yōu)點： 。 實現(xiàn)了部分儀器硬件的軟件化，節(jié)省了物質資源，增加了系統(tǒng)的靈活性。 通過軟件技術和相應數(shù)值算法，實時直接地對測試數(shù)據進行各種分析與處理。 圖形用戶界面技術的應用，真正的做到界面友好、人機交互。 。 虛擬儀器具有方便、靈活的互聯(lián)能力，廣泛支持諸如CAN、Field Bus、PROFIBUS等各種工業(yè)總線標準。因此，利用虛擬儀器技術可方便地構建自動測試系統(tǒng)，實現(xiàn)測量、控制過程的網絡化。 。 虛擬儀器的硬、軟件具有開放性、模塊化、可重復使用及互換性等特點，用戶可根據自己的需要，選用不同廠家的標準接口產品，使儀器的開發(fā)更為有效，縮短儀器組建、開發(fā)時間。 。 虛擬儀器的功能由用戶自己定義，這意味著可自由的組合計算機平臺、硬件、軟件以及各種實現(xiàn)應用系統(tǒng)所需要的附件。這種靈活性在由供應商定義、功能固定、獨立的傳統(tǒng)儀器是達不到的。從傳統(tǒng)儀器的轉變，為用戶帶來了更多的實際的利益。 虛擬示波器的特點不僅推進了以虛擬儀器為基礎的界面系統(tǒng)改造，同時也影響了以虛擬儀器為主的圖形構造方法的進化。虛擬儀器的出現(xiàn)使儀器發(fā)展史上的一場革命，代表著儀器發(fā)展的最新方向和潮流，是信息技術的一個重要領域，必將對科學技術的發(fā)展和工業(yè)生產產生不可估量的影響。 本文結構本文通過基于LABVIEW的技術對虛擬示波器進行設計和實現(xiàn)。第一章：緒論（本章闡述了課題的背景、課題來源和研究意義，分析了虛擬儀器發(fā)展的趨勢和優(yōu)勢，進一步說明虛擬示波器在今后應用中的必要性）第二章：主要軟件（本章具體分析了系統(tǒng)設計所需要的各種主要軟件，包括應用于系統(tǒng)硬、軟件仿真的proteus、keil，和虛擬應用軟件LABVIEW。）第三章 系統(tǒng)總體設計（分析了虛擬儀器的應用需求，設計了系統(tǒng)的硬件、軟件系統(tǒng)，并根據需求對系統(tǒng)功能模塊進行了劃分和細化。）第四章 詳細設計與系統(tǒng)實現(xiàn)（根據第四章的設計結果利用proteus和keil進行了具體的應用程序設計及仿真調試，在LABVIEW環(huán)境下完成虛擬示波器的實現(xiàn)）第五章 設計總結（總結虛擬示波器系統(tǒng)設計體會和編程體會，并指出了系統(tǒng)設計中的不足和改進的方向。）第二章 主要應用軟件介紹 proteus的簡介Proteus軟件是一款在國內開始廣泛流行的EDA軟件，該軟件具有模擬電路仿真，數(shù)字電路仿真，單片機及外圍電路組成的系統(tǒng)仿真，RS232動態(tài)仿真，12C調試器、SPI調試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)的仿真，以及各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。該軟件目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、ARM以及各種外圍芯片。該軟件還支持大量的存儲器和外圍芯片，總之，該軟件是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。Proteus的運行環(huán)境：Windows 98/Me/2000/XP，該軟件對PC硬件要求不高，當前主流機器配置都可以滿足它的運行要求，所用機器的配置（僅供參考）： （1）CPU： （2）RAM：512MB （3）硬盤：60GB （4）顯示器：1280Χ1024Proteus主要有兩大部分組成：1. ISIS——原理圖設計、仿真系統(tǒng)。它主要用于電路原理圖的設計以及互式仿真。2. ARES——印刷電路板設計系統(tǒng)。它主要用于印刷電路板的設計，產生最終的PCB文件。( 1) 虛擬系統(tǒng)模型VSM(Virtual Sys tem Modelling ) Proteus 的仿真功能是基于虛擬系統(tǒng)模型(VSM, VirtualSys tem Modelling ) 來實現(xiàn)的, 在物理原型調試之前, 將Spice電路模型、動態(tài)外部設備以及微處理器的仿真結合起來, 用于仿真單片機應用系統(tǒng)的一種設計方法。Proteus VSM是一個完整的嵌人式系統(tǒng)軟件、硬件設計仿真平臺, 它包括原理圖系統(tǒng)ISIS、帶擴展的Prospice 混合模型仿真器、動態(tài)器件庫、高級圖形分析模塊和處理器虛擬系統(tǒng)。( 2) 智能原理圖輸入系統(tǒng)ISIS ISIS 是Proteus S 系統(tǒng)的設計中心和易用的功能強大的編輯工具, 它提供給用戶圖形外觀包括線寬、填充類型、字符等的全部控制, 畫完圖后可以以圖形文件輸出, 或拷貝到剪切板以便其他文件使用。(3) 激勵源 Proteus 在ACTIVE 庫中還提供了象直流信號發(fā)生器、正弦信號發(fā)生器、單頻率調頻信號發(fā)生器、數(shù)字單邊沿發(fā)生器、數(shù)字時鐘信號發(fā)生器等。它允許用戶對其參數(shù)進行設置?？捎糜陔娐窚y試。(4) 虛擬儀器 Proteus 提供了大量的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀、定時/計數(shù)器、信號發(fā)生器、虛擬終端以及電壓電流表等, 這些儀器在仿真單片機和電路時, 能實時觀測到信號的變化, 對電路的定性分析十分有利。(5) 單片機及外圍電路實時協(xié)同仿真 Proteus 最重要的特點是它能夠把用戶編寫的應用軟件作用在微處理器上并和連接在該處理器的外圍模擬器件及數(shù)字器件協(xié)同仿真, 就像在真正的單片機應用系統(tǒng)的硬件平臺上執(zhí)行目標代碼。支持的微控制器有51 系列、Microchip 的PIC 系列、Atmel 的AVR 系列、Motorola HC11 和ARM7 /LPC2000 系列。支持EWARM、GNU ARM piler、KARM、Keil C5IAR、MPAB 等編譯器。隨著Proteus 版本不斷升級, 會支持越來越多的微處理器和新元器件。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機實驗硬件高度對應。這在相當程度上替代了傳統(tǒng)的單片機實驗教學的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測、電路修改、軟件調試、運行結果等。 Protues VSM 功能介紹Proteus除了具有和其他EDA工具一樣的原理圖設計、PCB自動生成及電路仿真的功能外，最大特點是Proteus VSM（Virtual System Modelling）實現(xiàn)了混合模式的SPICE電路仿真，它將虛擬儀器、高級圖表仿真、微處理器仿真器、第三方的編譯器和調試器等有機會結合起來，在世界范圍內第一次實現(xiàn)了硬件物理模型搭建成功之前，即可在計算機上完成原理設計、電路分析與仿真、處理器代碼調試及實時仿真、系統(tǒng)測試，以及功能驗證。 ISIS提供了針對Proteus VSM的編輯環(huán)境，是進行交互仿真的基礎，其主要特點如下：●自動布線和連接點放置； ●強大的元件選擇工具和屬性編輯工具； ●完善的總線支持； ●元器件清單和電氣規(guī)則檢查； ●適合主流PCB設計工具的網絡表輸出； ●支持參數(shù)化子電路元件值的層次化設計； ●自動標注元件標號功能； ●ASCⅡ數(shù)據輸入功能；