【正文】 程圖中包括前面板上的控件的連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。還有一個(gè)控制對(duì)象——開關(guān)，可以啟動(dòng)和停止工作。 LabVIEW主要窗口所有的LabVIEW應(yīng)用程序，即虛擬儀器（VI），它包括前面板（front panel）、流程圖（block diagram）以及圖標(biāo)/連結(jié)器(icon/connector)三部分。LabVIEW專業(yè)版開發(fā)系統(tǒng)包括應(yīng)用程序生成器（Application Builder），可以創(chuàng)建并發(fā)布獨(dú)立的可執(zhí)行程序、共享庫或動(dòng)態(tài)連接庫（DLL）。數(shù)據(jù)采集卡是進(jìn)行高速直接控制以及低速控制的理想設(shè)備。但是LabVIEW的特點(diǎn)在于：它使用圖形化編程語言G在流程圖中創(chuàng)建源程序，而沒有使用基于的文本語言來產(chǎn)生源程序代碼。虛擬示波器也是由這三大部分組成，但是除了信號(hào)采集部分是由硬件實(shí)現(xiàn)之外，其它兩部分都是由軟件實(shí)現(xiàn)。其支持軟件通過PC機(jī)的PCI總線接口控制模擬通道的阻抗匹配、放大器的增益選擇、啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換及轉(zhuǎn)換結(jié)束的識(shí)別，并將采集數(shù)據(jù)以DMA的方式傳輸?shù)接?jì)算機(jī)內(nèi)存，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行分析處理、顯示、存儲(chǔ)及打印傳輸?shù)?。晶體振蕩器產(chǎn)生高精度、高穩(wěn)定性的時(shí)鐘。寫地址計(jì)數(shù)器將順序遞增的寫地址送至存儲(chǔ)器，確保每組數(shù)據(jù)寫入至相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中去。圖32 數(shù)字存儲(chǔ)示波器的基本方框圖Y輸入信號(hào)經(jīng)衰減放大后送至A/D轉(zhuǎn)換器，按“t/div”開關(guān)設(shè)定的采樣頻率下進(jìn)行變換，從而得到一串?dāng)?shù)據(jù)流，在控制邏輯電路的作用下寫入隨即存儲(chǔ)器RAM中。當(dāng)采樣頻率等于輸入信號(hào)頻率時(shí)，顯示波形的頻率信息還能保留，但是幅度信息將大量損失。采樣頻率理論分析指出，為了正確的觀測(cè)信號(hào)波形，只有恰當(dāng)?shù)倪x擇采樣頻率才能用所得的樣值脈沖序列恢復(fù)出原信號(hào)波形。其性能，包括精度和速度，完成取決于進(jìn)行信號(hào)處理的A/D、D/A變換器和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。如果不是整數(shù)倍，則每次出現(xiàn)的信號(hào)波形就不會(huì)重合，圖形將不斷移動(dòng)，不利于觀測(cè)。射線沿水平軸經(jīng)過的距離跟時(shí)間成正比。示波器的兩副偏轉(zhuǎn)板使電子束在兩個(gè)互相垂直的方向偏轉(zhuǎn)，這兩個(gè)方向可以看成是坐標(biāo)軸。3 虛擬示波器原理 示波器的基本原理示波器是利用電子射線的偏轉(zhuǎn)，來顯示電信號(hào)瞬時(shí)值圖象（常成為時(shí)間波形）的一種儀器。結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，我們必須走引進(jìn)與自行開發(fā)相結(jié)合的道路?！碧摂M儀器將會(huì)在科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。價(jià)格低廉，儀器間資源可重復(fù)利用率高價(jià)格昂貴，儀器間一般無法相互利用用戶可定義儀器功能只有廠家能定義儀器功能可以與網(wǎng)絡(luò)及周邊設(shè)備方便互連與其他設(shè)備儀器的連接十分有限軟件使得開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用降至最低開發(fā)和維護(hù)開銷高技術(shù)更新周期短（12年）技術(shù)更新周期長(zhǎng)（510年）數(shù)據(jù)可編輯、存儲(chǔ)、打印數(shù)據(jù)無法編輯 虛擬儀器的發(fā)展趨勢(shì)虛擬儀器正在繼續(xù)迅速發(fā)展。因此，用戶可以根據(jù)自己的需要選擇不同廠家的產(chǎn)品，使儀器系統(tǒng)的開發(fā)更為靈活、效率更高，縮短了系統(tǒng)組建和維修的時(shí)間。（4）基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和接口技術(shù)，使VI系統(tǒng)具有方便、靈活的互聯(lián)能力，廣泛支持諸如CAN，F(xiàn)ield Bus，PROFIBUS等各種工業(yè)總線標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)儀器相比虛擬儀器主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）融合了計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的硬件資源，突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲(chǔ)等方面的限制，大大增強(qiáng)了傳統(tǒng)儀器的功能。PC插卡→并口式→串口USB方式（適合于普及型的廉價(jià)系統(tǒng)，有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景）PC插卡式于80年代初問世，并行口方式于1995年問世，串口USB方式于1999年問世。VXI總線即插即用聯(lián)盟，為其制定了標(biāo)準(zhǔn)，提出了自底向上的I/O接口軟件模型即VISA。虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序的核心是驅(qū)動(dòng)程序函數(shù)/VI集，函數(shù)/VI是指組成驅(qū)動(dòng)的模塊化子程序。2. 數(shù)據(jù)分析處理軟件 　　利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力和虛擬儀器開發(fā)軟件功能強(qiáng)大的函數(shù)庫可以極大提高虛擬儀器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析處理能力，節(jié)省開發(fā)時(shí)間。在虛擬儀器系統(tǒng)中用靈活強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的某些硬件，特別是系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)直接參與測(cè)試信號(hào)的產(chǎn)生和測(cè)量特性的分析，使儀器中的一些硬件甚至整個(gè)儀器從系統(tǒng)中消失，而由計(jì)算機(jī)的軟硬件資源來完成它們的功能。 虛擬儀器系統(tǒng)的軟件構(gòu)成測(cè)試軟件是虛擬儀器的主心骨。計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)可以是各種類型的計(jì)算機(jī)，如臺(tái)式計(jì)算機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)、工作站、嵌入式計(jì)算機(jī)等。但是USB在儀器控制方面上亦有一些缺點(diǎn)?，F(xiàn)在，有關(guān)MCN（Measurement and Control Networks ）方面的標(biāo)準(zhǔn)正在積極進(jìn)行，并取得一定的進(jìn)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(shí)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(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)，適用于大型高精度集成系統(tǒng)。4. VXI總線方式的VI VXI總線是Vmebus extension for Instrumentation的縮寫，是高速計(jì)算機(jī)總線VME在VI領(lǐng)域的擴(kuò)展，有穩(wěn)定的電源，強(qiáng)有力的冷卻能力和嚴(yán)格的RFI/EMI屏蔽。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，一塊GPIB接口卡可帶多達(dá)14臺(tái)的儀器，電纜長(zhǎng)度可達(dá)20m。它的最大好處是可以與筆記本計(jì)算機(jī)相連，方便野外作業(yè)，又可與臺(tái)式PC相連，實(shí)現(xiàn)臺(tái)式和便攜式兩用，非常方便。這種方式受PC機(jī)機(jī)箱、總線限制，存在電源功率不足，機(jī)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(diǎn)。其中，硬件設(shè)備與接口可以是各種以PC為基礎(chǔ)的內(nèi)置功能插卡、通用接口總線接口卡、串行口、VXI總線儀器接口等設(shè)備，或者是其它各種可程控的外置測(cè)試設(shè)備，設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件是直接控制各種硬件接口的驅(qū)動(dòng)程序，虛擬儀器通過底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件與真實(shí)的儀器系統(tǒng)進(jìn)行通訊，并以虛擬儀器面板的形式在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示與真實(shí)儀器面板操作元素相對(duì)應(yīng)的各種控件。它不僅可以用于電子測(cè)量、測(cè)試、分析、計(jì)量等領(lǐng)域，而且還可以用于進(jìn)行設(shè)備的監(jiān)控以及工業(yè)過程自動(dòng)化。虛擬儀器技術(shù)的實(shí)質(zhì)是充分利用最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器的功能。本文第二章介紹了虛擬儀器的概念；第三章介紹了虛擬示波器的基本概念；第四章介紹本設(shè)計(jì)的編程語言以及軟件平臺(tái)；第五章介紹了串口通信協(xié)議；第六章介紹了軟件設(shè)計(jì)；第七章介紹了程序波形顯示和保存文件。以通用的計(jì)算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，實(shí)現(xiàn)各種儀器功能。計(jì)算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向。本文介紹了虛擬示波器各模塊功能，并給出了具體的設(shè)計(jì)方法和測(cè)試結(jié)果。虛擬示波器是虛擬儀器技術(shù)的一種具體應(yīng)用。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（2009屆）題 目簡(jiǎn)易2通道虛擬示波器上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)摘要虛擬儀器技術(shù)是最近二十年發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)，其核心思想是“軟件就是儀器”。目前研制一種能夠滿足高等院校科研和教學(xué)要求的示波器是非常必要的。在此基礎(chǔ)上，提出了基于LabVIEW的虛擬示波器設(shè)計(jì)方案。s hardware with software close to realize the stronger function than traditional instrument.This thesis introduced the principle and the development of the oscilloscope and virtual instrument. On this basis, this thesis puts forward the design of the virtual oscilloscope scheme based on LabVIEW. This thesis presents a virtual oscilloscope for the function of the module, and gives a specific design methods and text results.Key words：LabVIEW virtual oscilloscope RS232C 目 錄1 引 言 12 虛擬儀器的概述 2 虛擬儀器概念 2 虛擬儀器的系統(tǒng)構(gòu)成 2 虛擬儀器系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 4 虛擬儀器系統(tǒng)的軟件構(gòu)成 5 虛擬儀器的發(fā)展過程 6 虛擬儀器的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 6 虛擬儀器的發(fā)展趨勢(shì) 73 虛擬示波器原理 8 示波器的基本原理 8 示波器波形顯示原理 8 數(shù)字示波器的基本原理 9 數(shù)字示波器基本原理 9 數(shù)字示波器基本方框圖 9 虛擬示波器的工作原理 104 虛擬儀器開發(fā)軟件LabVIEW 12 LabVIEW簡(jiǎn)介 12 LabVIEW主要窗口 12 LabVIEW優(yōu)點(diǎn) 155 串口通信協(xié)議 16 串行系統(tǒng) 16 串口硬件結(jié)構(gòu) 16 串口通信方法 18 串口通信接線方法 19 異步串口通信參數(shù) 196 軟件設(shè)計(jì) 22 LabVIEW串口VI簡(jiǎn)介 22 程序的流程圖 23 程序的程序框圖設(shè)計(jì) 24 前面板設(shè)計(jì) 267 程序波形顯示和保存 288 總結(jié)和展望 309 結(jié)束語 31致謝 32參考文獻(xiàn) 331 引 言虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的儀器，或者說虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。另一種方式是將儀器裝入計(jì)算機(jī)。由于本設(shè)計(jì)是采用LabVIEW語言來進(jìn)行虛擬示波器的設(shè)計(jì)，所以首先要學(xué)習(xí)LabVIEW語言編程，還要對(duì)虛擬示波器的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行研究。虛擬一起突破了傳統(tǒng)儀器以硬件為主體的模式，實(shí)際上使用者是在操作具有測(cè)試軟件的電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行測(cè)量，猶如操作一臺(tái)虛設(shè)的電子儀器。利用計(jì)算機(jī)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(dá)、傳遞、存儲(chǔ)等方面的限制，達(dá)到傳統(tǒng)儀器無法比擬的效果。圖21常見虛擬儀器方案 虛擬儀器的系統(tǒng)構(gòu)成虛擬儀器由硬件設(shè)備與接口、設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件和虛擬儀器面板組成。它充分利用了計(jì)算機(jī)的總線、機(jī)箱、電源以及軟件的便利，其關(guān)鍵在于A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)。2. 并行口式的VI最新發(fā)展的可連接到計(jì)算機(jī)并行口的測(cè)試裝置，其硬件集成在一個(gè)采集盒里或探頭上，軟件裝在計(jì)算機(jī)上，可以完成各種VI功能。典型的GPIB系統(tǒng)由一臺(tái)PC機(jī)，一塊GPIB接口卡和若干臺(tái)GPIB儀器通過GPIB電纜連接而成。適用于精確度要求高，但對(duì)計(jì)算機(jī)速率要求和總線控制實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合應(yīng)用。5. PXI總線形式的VIPXI總線是PCI exte