【正文】 I 本科畢業(yè)設(shè)計 （論文） 題 目 基于高速數(shù)據(jù)采集卡的虛擬示波器的設(shè)計 系（院） 信息與控制工程系 基于高速數(shù)據(jù)采集卡的虛擬示波器 的 設(shè)計 摘要 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，儀器工業(yè)正在經(jīng)歷一場巨變。計算機強大的處理和顯示能力，使它可以在數(shù)據(jù)采集、分析和表達中的任意一個方面提升儀器的性能。以虛擬儀器為代表的新型儀器改變了傳統(tǒng)儀器的思想，它們充分利用了計算機強大的軟硬件資源，把計算機技術(shù)和測量技術(shù)緊密結(jié)合起來，是融合了電子測量、信號處理、計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 的新型測量儀器，由于成本低、使用方便等優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用。本文基于 GaGe 公司的高速 II 數(shù)據(jù)采集卡 CS 82G 和通用 PC 平臺，使用 VC++ 編程工具，完成了一種快速虛擬示波器的設(shè)計。 首先，本文介紹了虛擬儀器的研究背景和意義以及國內(nèi)外的一些研究進展。對虛擬儀器總體進行了概述，討論了虛擬儀器的概念、構(gòu)成、特點、發(fā)展，建立了虛擬儀器的基本框架。然后對虛擬示波器的重要組成部分－數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行了探討，同時對 CS 82G數(shù)據(jù)采集卡進行了深入的研究，在此基礎(chǔ)上，進行了虛擬示波器的系統(tǒng)設(shè)計。本文的重點是 第五章 虛擬示 波器的具體實現(xiàn)，這部分完成了虛擬示波器各模塊的詳細設(shè)計，包括數(shù)據(jù)采集模塊、用戶界面模塊、頻譜分析模塊、數(shù)字濾波模塊、波形顯示模塊和參數(shù)計算模塊的設(shè)計，并給出了設(shè)計和實驗結(jié)果，還討論和實現(xiàn)了軟件設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)，最后進行了系統(tǒng)性能分析。文章的最后進行了課題的總結(jié)和展望。本文對相關(guān)高速、大容量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和虛擬儀器的設(shè)計有重要的參考價值。 關(guān)鍵詞： 虛擬儀器 虛擬示波器 數(shù)據(jù)采集 CS 82 II Design of Virtual Oscillograph Based on High Speed Dataacquisition Card Abstract The instrumentation industry is undergoing a variety of exciting changes as a result of the development of PCs, The PC revolution has equipped users with powerful processing and display capabilities of their own. The puter can enhance instrument functionality in any of the three areasdata acquisition, analysis, and presentation. Virtual instrument (VI) changed the ideas of traditional instrument and made full use of the powerful resources of puter. It is a newstyle instrument that bines the technologies of electronic measurement, signal processing, puter and work. In this dissertation, a newstyle fast virtual oscillograph was designed with the use of VC++ programming tool based on a fast dataacquisition card, CS82G and universal PC platform. The research background and significance of VI are introduced in this dissertation firstly including the research status of VI in China and foreign countries. Then, the general technologies of VI are summarized including the definition of VI, the ponent of VI, the characters of VI and the development of VI, which established the framework of VI. Afterwards, the dataacquisition system is discussed detailedly as well as the studying of the dataacquisition card CS82G. On the basis of those work, the system of virtual oscillograph is designed. Chapter 5 is the emphasis of this dissertation. Every module is designed in detail including dataacquisition module, GUI module, FFT module, digital filter module, waveform display module and parameters puting module. Besides, the result of design and experiments is put forward and some key technologies of software are discussed in this chapter. In the end, some existing problems are pointed out as well as the summary work. This dissertation is of important III value to the design of correlative fast, large capability dataacquisition system and VI. Key words:virtual instrument。virtual oscillograph。dataacquisition。CS 82G IV 目錄 第一章 緒 論 ..................................................... 1 引言 .......................................................... 1 研究的背景和意義 ............................................. 1 本文內(nèi)容安排 ................................................. 2 第二章 虛擬儀器技術(shù) ............................................. 4 虛擬儀器的基本概念 ............................................ 4 虛擬儀器的特點 ................................................ 5 第三章 基于數(shù)據(jù)采集卡的虛擬示波器的研究 ...................... 6 基于 PC 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ......................................... 6 超高速數(shù)據(jù)采集卡 CS 82G ....................................... 6 基于數(shù)據(jù)采集卡的虛擬示波器的原理和結(jié)構(gòu) ....................... 7 虛擬示波器的工作原理 ..................................... 7 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點 ......................................... 8 第四章 虛擬示波器的方案設(shè)計 .................................... 9 硬 件和軟件的選擇 .............................................. 9 硬件的選擇 ................................................ 9 軟件開發(fā)環(huán)境的選擇 ....................................... 10 軟件總體方案 ................................................. 11 第五章 虛擬示波器系統(tǒng)的軟件具體實現(xiàn) .......................... 13 虛擬示波器的系 統(tǒng)軟件功能框圖 ................................. 13 數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計 .......................................... 13 數(shù)據(jù)采集的編程過程 ...................................... 13 采集模塊的流程圖 ......................................... 15 軟面板的設(shè)計 ................................................ 15 頻譜分析 模塊的設(shè)計 .......................................... 15 設(shè)計結(jié)果 ................................................ 18 V 數(shù)字濾波模塊的設(shè)計 ...................................... 21 波形顯示模塊的設(shè)計 .......................................... 23 數(shù)據(jù)內(nèi)插技術(shù) ............................................ 23 波形顯示技 術(shù) ............................................ 23 設(shè)計結(jié)果 ................................................. 26 ........................... 27 小結(jié) ......................................................... 29 第六章 總結(jié)和展望 ............................................... 31 總結(jié) ......................................................... 31 展望 ........................................................ 31 參考文獻 ......................................................... 33 致謝 .............................................................. 34 1 第一章 緒 論 虛擬儀器是隨著計算機技術(shù)、電子測量技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型儀器，虛擬儀器的出現(xiàn)是測量儀器領(lǐng)域的一個突破 ， 從根本上更新了測量儀器的概念。它是在以通用計算機為核心的硬件平臺上，由用戶設(shè)計定義，具有虛擬面板，測試功能由測試軟件實現(xiàn)的一種計算機儀 器系統(tǒng)。虛擬儀器技術(shù)充分利用計算機系統(tǒng)強大的數(shù)據(jù)處理。 能力 ， 利用軟件完成數(shù)據(jù)的采集、控制、數(shù)據(jù)分析和處理以及測試結(jié)果的顯示等 ， 通過軟、硬件的配合實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的各種功能 ， 大大突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、顯示、傳送、存儲等方面的限制 ， 使用戶可以方便地對儀器進行維護、擴展和升級。它的優(yōu)勢在于可由用定義自己的專用儀器系統(tǒng)，且功能靈活，很容易構(gòu)建，所以應(yīng)用面極為廣泛。尤其在科研、開發(fā)、測量、檢測、計量、測控等領(lǐng)域更是不可多得的好工具。虛擬儀器技術(shù)先進，十分符合國際上流行的“硬件軟件化”的發(fā)展趨勢，因而常被稱作“軟 件儀器”。隨著計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的儀器