【正文】 從觸發(fā)到啟動(dòng)掃描有一時(shí)間延遲 r2，為保證 Y軸信號(hào)到達(dá)熒光屏之前 x 12 軸開(kāi)始掃描， Y軸的延遲時(shí)間 r1應(yīng)稍大于 x軸的延遲時(shí)間 r2。 被測(cè)信號(hào)①接到“ Y”輸入端，經(jīng) Y軸衰減器適當(dāng)衰減后送至 Y1放大器 (前置放大 )，推挽輸出信號(hào)②和③。 11 圖 21 示波器波形顯示原理 以上圖形是鋸齒波的重復(fù)周期等于輸入信號(hào)周期整數(shù)倍的情況 (一倍 )，熒光屏上顯示出的信號(hào)圖形是穩(wěn)定不動(dòng)的。并且很快的返回到起始位置。 示波器波形顯示原理 在示波器的熒光屏上，顯示電壓波形的原理如下：被測(cè)電壓是時(shí)間的函數(shù)，在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中，可以用 ux=f(t)的曲線表示。 第五章，結(jié)束語(yǔ)：對(duì)設(shè)計(jì)的虛擬示波器進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)給出了展望。 第二章，虛擬示波器的基本原理：首先講述通用示波器的原理，過(guò)渡到數(shù)字示波器的原理，進(jìn)而講述了基于聲卡的虛擬示波 器原理。作者就是基于聲卡制作了一個(gè)簡(jiǎn)易虛擬示波器，不僅具有通用示波器的功能 (如測(cè)量實(shí)驗(yàn)電路對(duì)激勵(lì)信號(hào)的 響應(yīng) )，還可暫停波形掃描，以便能更清楚地觀察波形的變化，所存儲(chǔ) 9 的曲線可以在任何時(shí)間打印輸出，使用者可以及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，觀察和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。儀器硬件可以是插入式數(shù)據(jù)采集卡及必 要的外圍電路 (含信號(hào)調(diào)理電路、 A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字 I/O、定時(shí)器、 D/A轉(zhuǎn)換器等 )， 或者是帶標(biāo)準(zhǔn)總線接口的儀器，如 GPIB, VXI, PXI, STD, PCI總線儀器和網(wǎng)絡(luò)化儀器等 [16]。此外，手持式、更輕便的小型化的嵌入式PC（如 PC104）及掌上電腦與 DSP、 AD/DA、 LCD、調(diào)理放大、電子盤加軟件相結(jié)合的一體機(jī)也是一個(gè)未來(lái)發(fā)展 方向，它使虛擬儀器更方便地深入到測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)。它由一個(gè)平臺(tái)軟件實(shí)現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)采集和頻譜分析。不久的將來(lái)，還可以把數(shù)碼發(fā)布到 WEB 網(wǎng)頁(yè)上甚至把數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C(jī)上，實(shí)現(xiàn)在不同地點(diǎn)、不同國(guó)家的同行合作處理同一個(gè)項(xiàng)目。 隨著計(jì)算機(jī)、通信和微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，以及網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)和信息化要求的不斷提高，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到虛擬儀器領(lǐng)域中是虛擬儀器發(fā)展的重要趨勢(shì)。軟件領(lǐng)域面向?qū)ο蠹夹g(shù)把任何用戶構(gòu)建虛擬儀器需要的東西封裝起來(lái)。 第二階段，開(kāi)放式的儀器構(gòu)成。 第一階段，利用計(jì)算機(jī)增強(qiáng)傳統(tǒng)儀器的功能。這就是說(shuō)，儀器的設(shè)計(jì)制造不在是廠家的專利。 虛擬儀器的發(fā)展 虛擬儀器通過(guò)軟件將計(jì)算機(jī)硬件資源與儀器硬件有機(jī)地融合為一體，從而把計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)處理能力和儀器硬件的測(cè)量、控制能力結(jié)合在一起，大大縮小了儀器硬件的成本和體積，并通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的顯示，存儲(chǔ)以及分析處理。 (3) VXI 儀器系統(tǒng)構(gòu)成方法 VXI總線是一種高速計(jì)算機(jī)總線 — VME 總線在儀器領(lǐng)域 的擴(kuò)展。 (2) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成方法 一個(gè)典型的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)由四部分組成，如圖 。 一個(gè)典型的 GPIB 測(cè)試系統(tǒng)由一臺(tái)計(jì)算機(jī)、一塊 GPIB 接口板和若干 GPIB 儀器通過(guò)標(biāo)準(zhǔn) GPIB 電纜連接而成。把 PLC、現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備也放入這個(gè)框圖，是因?yàn)槿绻礃?gòu)成儀器的三大功能部件來(lái)看，所有的過(guò)程控制系統(tǒng)、工業(yè)自信號(hào)調(diào)理 數(shù)據(jù)采集卡 GPIB 接口儀器 GPIB接口卡 串行接口儀器 /PLC VXI 儀器 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備 其他計(jì)算機(jī)硬件 測(cè)控對(duì)象 LabVIEW LabWindows/CVI Acquisition and Control (采集與控制 ) Plugin Data Acquisition (插入式數(shù)據(jù)采集板 ) GPIB(IEEE488) (GPIB 儀器 ) VXI （ VXI 儀器） RS232 （ RS232 儀器） Data Analysis （數(shù)據(jù)分析） Digital Signal Processing Board （數(shù)字信號(hào)處理） Digital Filtering （數(shù)字濾波） Statistics （統(tǒng)計(jì)） Numerical Analysis （數(shù)字分析） Data Presentation （數(shù)據(jù)表達(dá)） Networking （網(wǎng)絡(luò)） Hardcopy Output （硬拷貝輸出） File I/O （文件 I/O） Graphical User Interface （圖形用戶接口） 4 動(dòng)化系統(tǒng)均可歸納到虛擬儀器系統(tǒng)的框架上來(lái)。也就是說(shuō)，虛擬儀器是：利用計(jì)算機(jī)顯示器模擬傳統(tǒng)儀器控制面板，以多種形式輸出和顯示結(jié)果；利用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、分析和處理；利用 I/O接口設(shè)備完成信號(hào)的采集、測(cè)量與調(diào)理，從而完成各種測(cè)試功能的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。 2 虛擬儀器的概念首先由美國(guó)國(guó)家儀器公司 NI（ National Instruments）提出，并在 1986 年推出的 虛擬儀器軟件平臺(tái)，由此開(kāi)創(chuàng)了虛擬儀器發(fā)展的新紀(jì)元，自 1986 年 NI 公司推出 版本以來(lái)， 2020 年 5 月相繼有 NI 版本面世。虛擬儀器的出現(xiàn)是測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域的一個(gè)突破，它徹底改變了傳統(tǒng)的儀器觀，代表著測(cè)量?jī)x器發(fā)展的最新方向和潮流，開(kāi)辟了測(cè)量測(cè)試技術(shù)的新紀(jì)元。在這種背景下， 20世紀(jì) 80年代末，美國(guó)成功研制了虛擬儀器。 52 參考文獻(xiàn) 47 波形顯示實(shí)驗(yàn) 47 VI 示波器的性能指標(biāo) 47 控制面板 44 小結(jié) 43 坐標(biāo)移動(dòng)功能模塊 36 子子程序模塊 30 數(shù)據(jù)采集與處理 模塊 29 G 語(yǔ)言簡(jiǎn)介 26 第 4 章 軟件模塊設(shè)計(jì) 18 聲卡采集數(shù)據(jù)的特點(diǎn) 17 V 設(shè)計(jì)方案的比較 14 第 3 章 虛擬示波器的設(shè)計(jì) 12 數(shù)字示波器基本原理 10 示波器波形顯示原理 10 示波器的基本原理 Virtual Oscilloscope。論文最后對(duì)虛擬示波器進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試和性能分析，達(dá)到了預(yù)先的設(shè)計(jì)要求。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(jì)算機(jī)強(qiáng)大的軟硬件資源，把計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)量技術(shù)緊密結(jié)合起來(lái)，是融合了電子測(cè)量、信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新型測(cè)量?jī)x器，由于成本低、使用方便等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)強(qiáng)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(dá)中的任意一個(gè)方面提升儀器的性能。文中重點(diǎn)講解了該 簡(jiǎn)易虛擬示波器各模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)采集和處理、觸發(fā)控制、波形顯示、參數(shù)測(cè)量、頻譜分析、波形存儲(chǔ)以及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等模塊，并給出了具體的設(shè)計(jì)方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 關(guān)鍵詞 ：虛擬儀器；虛擬示波器；聲卡；波形顯示 II Design of Virtual Oscilloscope Abstract The instrumentation industry is undergoing a variety of exciting changes as a result of the development of PC, 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. It has been used widely because of lower cost and convenient application. This thesis introduces the basic framework and design ideas of virtual machines. On this basis, present a virtual oscilloscopebased PC sound card in the system design. The article focuses on the simple virtual oscilloscope modules of the detailed design, including data collection and processing, trigger control, waveform display, measuring parameters, spectrum analysis, waveform storage and coordinates conversion modules, and given specific design methodology and experimental results. Finally this paper tests system and analyses performance to the virtual oscilloscope, meet predesign requirements. The most important feature of this design is low cost. Easy access of the oscilloscope Y axis uses the puter card, which has 16 spaces and the conversion accuracy of the sampling frequency of , has resulted in the virtual oscilloscope III can reach around 20K analog bandwidth, suitable for low frequency (0~20KHz) data collection application occasions. Keywords: Virtual Instruments。 1 虛擬儀器 1 虛擬儀器的概念 8 第 2 章 虛擬示波器的基本原理 17 虛擬儀器的創(chuàng)建過(guò)程 18 軟件比較 29 LabVIEW 程序組成 34 觸發(fā)控制模塊 37 波形顯示模塊 42 波形暫停與存儲(chǔ)模塊 51 第 6 章 結(jié)束語(yǔ) 56 1 第 1 章 緒 論 虛擬儀器 由于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展及其在電子技術(shù)與儀器領(lǐng)域中的應(yīng)用，新的測(cè)試?yán)碚?、方法、領(lǐng)域以及新的儀器結(jié)構(gòu)的不斷出現(xiàn)，電子 測(cè)量?jī)x器的功能和作用也發(fā)生了質(zhì)的變化 [1]。特別是 20 世紀(jì) 80年代末以來(lái)，新的測(cè)試?yán)碚摚碌臏y(cè)試方法以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，在許多 方面已經(jīng)沖破了傳統(tǒng)儀器的概念，電子測(cè)量?jī)x器的功能和作用發(fā)生了質(zhì)的變化，一種全新的虛擬儀器觀念出現(xiàn)在人類面前，它從根本上更新了測(cè)量?jī)x器的概念 [3]。它的出現(xiàn)對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)將產(chǎn)生不可估量的影響 [2,4,5,6]。即虛擬儀器就是計(jì)算機(jī)技術(shù)介入儀器領(lǐng)域所形成的一種新型儀器，它是利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形環(huán)