【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 常強(qiáng)大的程序語(yǔ)言，LabVIEW通過(guò)與C 語(yǔ)言接口，可增強(qiáng)其整體功能。Windows系統(tǒng)下，通過(guò)CIN 技術(shù)在LabVIEW C + + 開(kāi)發(fā)環(huán)境調(diào)用C語(yǔ)言源代碼。步驟為：框圖程序設(shè)計(jì)、建立模塊文件、編譯CIN 源代碼、在LabVIEW 文件。C語(yǔ)言程序見(jiàn)附錄。 4 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)目標(biāo)及要求示波器是以短暫掃跡的形式顯示一個(gè)量的瞬時(shí)值的儀器，也是一種測(cè)量、觀察、記錄的儀器，在科研和實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用十分廣泛。傳統(tǒng)的模擬示波器把需要觀察的兩個(gè)電信號(hào)加至示波管的X、Y通道以控制電子束的偏移，從而獲得熒光屏上關(guān)于兩個(gè)電信號(hào)關(guān)系的顯示波形。這種模擬示波器體積大、重量輕、成本高、價(jià)格貴，并不適合于對(duì)非周期的、單次信號(hào)的測(cè)量。基于多功能DAQ卡和LabVIEW平臺(tái)開(kāi)發(fā)的虛擬數(shù)字示波器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、開(kāi)發(fā)成本低等優(yōu)點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。數(shù)字示波器主要由軟件控制完成信號(hào)的采集、處理和顯示。系統(tǒng)軟件總體上包括數(shù)據(jù)采集、波形顯示、參數(shù)測(cè)量、及波形存儲(chǔ)和回放等模塊。(1) 數(shù)據(jù)采集:主要完成數(shù)據(jù)采集的控制，包括設(shè)備號(hào)、通道選擇控制、采樣速率、采樣點(diǎn)數(shù)等，另外選擇采集的波形類型。(2) 波形顯示:對(duì)采集到的波形進(jìn)行觸發(fā)控制和時(shí)基控制后再顯示波形，可以實(shí)現(xiàn)單信道顯示和雙信道顯示，以及對(duì)波形運(yùn)算后的輸出顯示，有:A、B、Aamp。B、XY模式。(3) 參數(shù)測(cè)量:完成電壓參數(shù)、頻率參數(shù)的測(cè)量功能。(4) 結(jié)果整形、打印、保存模塊:讀取已存在文件中的波形數(shù)據(jù)，并將當(dāng)前的波形參數(shù)寫(xiě)到文檔中，打印波形。 虛擬示波器簡(jiǎn)介虛擬數(shù)字示波器是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式( 一串二進(jìn)制數(shù)) , 。該數(shù)字示波器的軟件是以LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境為平臺(tái)，采用的是自頂而下的設(shè)計(jì)方法，首先，有要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)功能來(lái)制定一個(gè)整體框架。由一個(gè)采集開(kāi)關(guān)啟動(dòng)整個(gè)儀器采集過(guò)程，在采集狀態(tài)下，可以進(jìn)行參數(shù)的測(cè)量；同時(shí)，還可以進(jìn)行時(shí)基的設(shè)置、觸發(fā)通道的設(shè)置、觸發(fā)模式的設(shè)置等；對(duì)于顯示面板上的波形可以任意地進(jìn)行位置的調(diào)整、縮放；對(duì)于當(dāng)前的波形能夠保存到硬盤(pán)上或U盤(pán)上；同樣，也能把硬盤(pán)或U盤(pán)上的數(shù)據(jù)讀到顯示面板上（這是將停止數(shù)據(jù)的采集）并還能進(jìn)行參數(shù)的測(cè)量；還可以把當(dāng)前的波形打印出來(lái)。此外，應(yīng)用高效數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，還可實(shí)現(xiàn)FFT算法，對(duì)頻域信號(hào)進(jìn)行分析。該虛擬示波器主要包括以下基本模塊：顯示信號(hào)采集模塊、通道選擇模塊、水平分度調(diào)節(jié)模塊、幅值分度調(diào)節(jié)模塊、數(shù)據(jù)保存模塊等。在對(duì)示波器主要功能了解的基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行各個(gè)模塊的具體設(shè)計(jì)，并分別測(cè)量，測(cè)試通過(guò)后再把它們連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，最后進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)性能的調(diào)試，直到調(diào)試結(jié)果符合要求為止。 雙通道示波器VI的主體及程序如下圖圖41和圖42所示，分別為本章所創(chuàng)建的雙通道示波器的前面板及后面板程序框圖。雙通道示波器的運(yùn)行主要是通過(guò)后面板程序框圖的幾個(gè)模塊來(lái)編程實(shí)現(xiàn)的。接下來(lái)將對(duì)這幾個(gè)主要的功能模塊要實(shí)現(xiàn)的功能和作用分別進(jìn)行介紹。圖41 雙通道示波器前面板42 雙通道示波器程序框圖 仿真信號(hào)采集模塊波形信號(hào)的輸入一般是通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡從外界采集再傳輸?shù)接?jì)算機(jī)與主程序進(jìn)行互動(dòng)，本章數(shù)據(jù)采集的是仿真信號(hào)，即在主程序中直接輸入采樣頻率、采樣數(shù)、信號(hào)頻率、信號(hào)幅值等產(chǎn)生仿真波形。信號(hào)類型選項(xiàng)控制輸入的波形類型，將采樣頻率、采樣數(shù)捆綁成簇構(gòu)成信號(hào)的采樣信息，頻率、幅值、相角作為產(chǎn)生波形的自帶參數(shù)，這些參數(shù)決定了示波器仿真信號(hào)的產(chǎn)生，與采樣信息一起構(gòu)成了仿真信號(hào)的采集模塊。 通道選擇模塊通道選擇功能塊通過(guò)調(diào)節(jié)選擇，可以表明示波器顯示哪一通道信號(hào)，可以選擇的通道信號(hào)為通道A、通道B以及通道A和通道B兩路信號(hào)同時(shí)顯示。常見(jiàn)的一般示波器都可以進(jìn)行單通道信號(hào)顯示或兩路通道信號(hào)顯示。通道選擇以及示波器中的信號(hào)顯示同樣是一般示波器的主要功能之一。本章在創(chuàng)建雙通道示波器進(jìn)行簡(jiǎn)單的期間模擬時(shí)，對(duì)這部分功能進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)和模擬。通道選擇功能塊通過(guò)調(diào)節(jié)選擇，可以表明示波器顯示哪一通道信號(hào)，可以選擇的通道信號(hào)為通道A、通道B以及通道A和通道B兩路信號(hào)同時(shí)顯示。常見(jiàn)的一般示波器都可以進(jìn)行單通道信號(hào)顯示或兩路通道信號(hào)顯示。通道選擇以及示波器中的信號(hào)顯示同樣是一般示波器的主要功能之一。本章在創(chuàng)建雙通道示波器進(jìn)行簡(jiǎn)單的期間模擬時(shí)，對(duì)這部分功能進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)和模擬。 幅值分度調(diào)節(jié)模塊通道選擇功能塊通過(guò)調(diào)節(jié)選擇，可以表明示波器顯示哪一通道信號(hào)，可以選擇的通道信號(hào)為通道A、通道B以及通道A和通道B兩路信號(hào)同時(shí)顯示。常見(jiàn)的一般示波器都可以進(jìn)行單通道信號(hào)顯示或兩路通道信號(hào)顯示。通道選擇以及示波器中的信號(hào)顯示同樣是一般示波器的主要功能之一。本章在創(chuàng)建雙通道示波器進(jìn)行簡(jiǎn)單的期間模擬時(shí)，對(duì)這部分功能進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)和模擬。 波形存儲(chǔ)、停止模塊一般的虛擬儀器示波器都有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、波形打印等模塊，這是虛擬示波器相對(duì)于傳統(tǒng)示波器的優(yōu)勢(shì)之一。本章介紹的示波器可以在波形測(cè)量結(jié)束后，將輸出的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。停止按鈕可結(jié)束示波器對(duì)信號(hào)的采集與測(cè)量，是主程序停止運(yùn)行。 雙通道示波器VI的設(shè)計(jì)過(guò)程，彈出啟動(dòng)界面，選擇雙通道虛擬示波器項(xiàng)目，如圖43所示。雙擊打開(kāi)該項(xiàng)目，出現(xiàn)項(xiàng)目關(guān)系，單擊“新建”按鈕或從“文件”菜單選擇“新建VI”后創(chuàng)建新的LabVIEW控件，彈出新的VI前程序框圖。圖43 此時(shí)，單擊“保存”按鈕或從“文件”菜單選擇“保存”后，輸入名稱“雙通道虛擬示波器”保存，如圖44所示。圖中左側(cè)的文檔列表中，顯示了項(xiàng)目關(guān)系圖，包括在該項(xiàng)目下的所有已經(jīng)創(chuàng)建的LabVIEW的VI項(xiàng)目名稱，以及依賴關(guān)系和程序生成規(guī)范；中間為創(chuàng)建的前程序框圖，在前程序框圖的標(biāo)題中已經(jīng)顯示所保存的文件名；在運(yùn)行界面右側(cè)，同時(shí)顯示出前面板的控件面板、工具面板和及時(shí)幫助對(duì)話框。本章在創(chuàng)建雙通道示波器的步驟中，首先進(jìn)行雙通道示波器運(yùn)行界面的設(shè)計(jì)，然后，利用LabVIEW提供的VI控件進(jìn)行程序編程部分的工作，和前面的創(chuàng)建過(guò)程有所不同。前面的設(shè)計(jì)創(chuàng)建過(guò)程首先通過(guò)程序框圖的設(shè)計(jì)之后，再進(jìn)行前面板的設(shè)計(jì)。這兩種不同的創(chuàng)建過(guò)程對(duì)一般的LabVIEW控件的創(chuàng)建過(guò)程比較常用，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。此外，在創(chuàng)建非常復(fù)雜的LabVIEW控件VI的過(guò)程中，這兩種創(chuàng)建和設(shè)計(jì)過(guò)程需要根據(jù)具體情況進(jìn)行交叉進(jìn)行，能夠完成功能比較完善、界面比較美觀的LabVIEW的VI。圖44 創(chuàng)建VI并保存后的界面 前面板的創(chuàng)建和設(shè)計(jì)在本章創(chuàng)建雙通道的設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先對(duì)該LabVIEW的VI前界面進(jìn)行整體創(chuàng)建和設(shè)計(jì)。前界面的主要?jiǎng)?chuàng)建設(shè)計(jì)為：創(chuàng)建波形圖顯示控件，用于示波器的波形圖顯示；創(chuàng)建信號(hào)輸入面板，對(duì)信號(hào)類型進(jìn)行選擇；創(chuàng)建通道選擇面板，可以對(duì)示波器可以顯示的通道波形進(jìn)行選擇；創(chuàng)建定位面板，可以對(duì)示波器的水平分度和幅值分度進(jìn)行調(diào)節(jié)；創(chuàng)建程序控制面板，對(duì)示波器控件的程序功能進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。1．示波器波形圖控件的創(chuàng)建具體的示波器圖形控件創(chuàng)建步驟如下。在LabVIEW前面板，選擇波形圖控件，選擇順序?yàn)椤翱丶?jīng)典—經(jīng)典圖形－波形圖”或“新式”—“圖形”—“波形圖”?？梢灾苯釉谇懊姘暹x擇，也可以在前面板單擊鼠標(biāo)右鍵，再按照以上順序進(jìn)行選擇，如圖45所示。根據(jù)基本的設(shè)計(jì)構(gòu)想創(chuàng)建簡(jiǎn)單雙通道示波圖形的界面布局，將該波形圖控件放在LabVIEW前面板左上角。圖45波形圖控件的選擇過(guò)程示波器波形圖控件的屬性設(shè)置。在波形圖控件上，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單上選擇“屬性”彈出屬性對(duì)話框，此時(shí)，可以設(shè)置示波器波形圖控件的屬性選項(xiàng)。根據(jù)示波器波形圖控制的情況，設(shè)置相應(yīng)的屬性選項(xiàng)卡。（1）外觀選項(xiàng)卡屬性設(shè)置。外觀屬性頁(yè)設(shè)置的屬性直接和波形圖控件的外觀特性有關(guān)。設(shè)置時(shí)，取消構(gòu)選“標(biāo)簽”的“可見(jiàn)”、“標(biāo)題”的“可見(jiàn)”及“顯示圖例”復(fù)選框，從而使示波器波形圖控件的顯示更加接近真實(shí)的物理示波器面板，在添加曲線欄設(shè)置曲線為2條。設(shè)置如圖46所示。（2）顯示格式選項(xiàng)卡屬性設(shè)置。該屬性頁(yè)能夠?qū)Σㄐ螆D控件的X和Y軸的現(xiàn)實(shí)數(shù)值格式及精度進(jìn)行設(shè)置和調(diào)節(jié)。設(shè)置時(shí)，將X軸和Y軸的“數(shù)據(jù)類型”均設(shè)置為浮點(diǎn)數(shù)、“精度類型”均選擇“精度位數(shù)”、“位數(shù)”選擇3，具體如圖47所示。圖46 波形圖圖屬性外觀選項(xiàng)卡設(shè)置圖47波形圖格式與顯示格式選項(xiàng)卡設(shè)置（4）標(biāo)尺選項(xiàng)卡屬性設(shè)置。標(biāo)尺屬性頁(yè)設(shè)置的屬性對(duì)波形圖控件顯示標(biāo)簽、網(wǎng)絡(luò)線等屬性都有比較重要的影響。設(shè)置 “Y軸”標(biāo)尺選項(xiàng)卡的屬性設(shè)置，勾選“顯示標(biāo)尺標(biāo)簽”復(fù)選框。 “刻度樣式與顏色”屬性中，“主刻度”、“輔刻度”和“標(biāo)記文本”的顏色均設(shè)置為綠色。“網(wǎng)絡(luò)樣式與顏色”中，“主網(wǎng)絡(luò)”設(shè)置為綠色、“輔網(wǎng)絡(luò)”設(shè)置為“T”型樣式?！癤軸”的屬性設(shè)置中，“自動(dòng)調(diào)整標(biāo)尺”。其他屬性的設(shè)置與“Y軸”設(shè)置相同。（5）波形圖屬性對(duì)話框的其他設(shè)置。其他設(shè)置選項(xiàng)，如游標(biāo)屬性頁(yè)的設(shè)置、說(shuō)明信息屬性頁(yè)的設(shè)置以及數(shù)據(jù)綁定屬性頁(yè)的設(shè)置，這些屬性的設(shè)置在前面章節(jié)中已經(jīng)作過(guò)簡(jiǎn)單的介紹。感興趣的讀者可以根據(jù)需要設(shè)置相應(yīng)的一些屬性。而對(duì)于數(shù)據(jù)幫定等屬性頁(yè)的設(shè)置，設(shè)計(jì)到比較高級(jí)的數(shù)據(jù)處理功能，可以和數(shù)據(jù)庫(kù)及其他相關(guān)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)綁定的設(shè)置與顯示，本章對(duì)這些屬性暫時(shí)不予以介紹。感興趣的讀者可以按照屬性頁(yè)中的提示來(lái)完成相應(yīng)的屬性設(shè)置。圖48 波形圖曲線選項(xiàng)卡設(shè)置2．布置雙通道示波器界面的其他面板如前文所述，本章創(chuàng)建雙通道波形圖VI控件，首先創(chuàng)建該波形圖控件的外觀界面。根據(jù)外觀界面的整體布局，需要在前面板界面上，布置多個(gè)面板，用于對(duì)不同調(diào)節(jié)功能、說(shuō)明功能和控件功能的調(diào)節(jié)、顯示和完成控件目的。需要布置的主要包括以下一些面板：信號(hào)采集面板（用于采集簡(jiǎn)單雙通道示波器的仿真信號(hào)）、程序控制面板（控制簡(jiǎn)單雙通道示波器的信息存儲(chǔ)和程序終止命令的執(zhí)行任務(wù)）、通道選擇面板（選擇示波器不同通道的信號(hào)，如單通道還是雙通道信號(hào)顯示）和定位面板（水平分度的調(diào)節(jié)及數(shù)值分度的調(diào)節(jié)和顯示）。（1）面板選擇和設(shè)置在實(shí)現(xiàn)時(shí)，這些面板都選擇使用“上凸盒”控件顯示，選擇“上凸盒”控件的順序?yàn)椤翱丶揎棧贤购小笨梢酝ㄟ^(guò)控件選板進(jìn)行選擇，也可以通過(guò)單擊右鍵鼠標(biāo)后再按照以上順序進(jìn)行選擇。選擇這些控件后，按照需要改變這些控件的大小，布置幾個(gè)面板。同時(shí)，再者些不同的面板上，添加“文字”標(biāo)簽，用于說(shuō)明具體的面板功能。經(jīng)過(guò)以上的布局調(diào)整之后，簡(jiǎn)單雙通道示波器的前面布局如圖49所示，結(jié)構(gòu)相對(duì)比較緊湊、比較美觀。圖49簡(jiǎn)單的雙通道示波器界面的面板布局（1）通道選擇面板的創(chuàng)建在通道選擇面板上選擇添加“下拉列表”控件，選擇順序?yàn)椤翱丶?jīng)典—下拉列表”如圖410所示。改變所添加控件的大小和寬度，使之外觀比較適合于顯示。在選擇的下拉列表控件上單擊右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“屬性”，修改屬性對(duì)話框中的屬性選項(xiàng)卡。在“外觀”選項(xiàng)卡中，標(biāo)簽選擇可見(jiàn)，標(biāo)簽名為“單通道選擇”，其他的不變?！皵?shù)據(jù)類型”“數(shù)據(jù)輸入”“顯示格式”等選項(xiàng)卡參數(shù)不用設(shè)置，在“編輯項(xiàng)”選項(xiàng)卡中，勾選有序值復(fù)選框，并分別添加三個(gè)有序值，分別為“A”，“B”，“Aamp。B”。 這3項(xiàng)分別表示，示波器只顯示通道A中的信號(hào)和只顯示通道B中的信號(hào)、同時(shí)顯示兩路通道的信號(hào)。另一控件“單雙選擇”與“單通道選擇”控件的添加類似，將控件標(biāo)簽改為“單雙選擇”，將有序值選項(xiàng)添加2個(gè)有序值，分別對(duì)應(yīng)“單通道”，“雙通道”。此控件控制雙通道示波器信號(hào)輸入的單雙通道選擇。圖410 下拉列表控件的選擇（2）信號(hào)輸入與采集面板的創(chuàng)建在信號(hào)輸入模塊，添加“枚舉”控件和“數(shù)值”控件，“枚舉”控件控制波形信號(hào)的類型，“數(shù)值”控件控制輸入信號(hào)的頻率與幅值參數(shù)。選擇“控件—經(jīng)典—經(jīng)典下拉列表及枚舉—枚舉”添加枚舉控件。右鍵單擊該控件選擇“屬性”對(duì)該控件的選項(xiàng)卡進(jìn)行設(shè)置。在“外觀”選項(xiàng)卡中，標(biāo)簽“可見(jiàn)”復(fù)選框不選，選擇標(biāo)題“可見(jiàn)”復(fù)選框，標(biāo)題名輸入“A信號(hào)類型”，“顯示格式”選項(xiàng)卡選擇“十進(jìn)制”格式，“編輯項(xiàng)”選項(xiàng)卡添加4個(gè)選項(xiàng)，分別為“Sine Wave”、“Triangle Wave”、“Square Wave”、“Sawtooth Wave”。同樣，另一控件“B信號(hào)類型”與“A信號(hào)類型”的創(chuàng)建類似。選擇“新式—數(shù)值—數(shù)值輸入控件”，右鍵單擊“屬性”進(jìn)行設(shè)置，標(biāo)簽選擇不可見(jiàn)，勾選標(biāo)題“可見(jiàn)”復(fù)選框，輸入標(biāo)題名為“頻率”，“顯示格式”選項(xiàng)卡選擇“自動(dòng)格式”，精度為“有效數(shù)字”，位數(shù)為“6”。如圖411所示為該控件的屬性設(shè)置，接下來(lái)的“幅值”控件設(shè)置以及B信號(hào)的兩個(gè)頻率與幅值控件的添加都與上面的添加方法相同，這里不再贅述。采樣信息模塊的選擇，選擇“新式—數(shù)組矩陣與簇—簇”添加簇控件，然后在簇控件里面添加兩個(gè)數(shù)值輸入控件。右鍵單擊“簇”屬性，在“外觀”選項(xiàng)卡中將簇的標(biāo)簽名改為“A采樣屬性”?！按亍敝袃蓚€(gè)數(shù)值輸入控件的“外觀”選項(xiàng)卡中標(biāo)簽名分別為“Fs”和“采樣數(shù)”，數(shù)據(jù)類型選擇“雙精度”，顯示格式選擇“SI符號(hào)”，精度位數(shù)為2位，精度類型為有效數(shù)字。圖411 數(shù)值控件的屬性設(shè)置（3）水平時(shí)間分度旋鈕“Time Base”的屬性設(shè)置。在水平幅度調(diào)節(jié)面板上添加兩個(gè)經(jīng)典的數(shù)值旋鈕控件，該數(shù)值旋鈕的選擇過(guò)程如圖412所示，將兩個(gè)數(shù)值旋鈕作為A與B通道時(shí)分別對(duì)應(yīng)的水平分度調(diào)節(jié)旋鈕。以下將分別具體對(duì)這個(gè)值旋鈕進(jìn)行設(shè)置。在該旋鈕上單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的快捷菜單中選擇“屬性”，在彈出的“屬性”對(duì)話中，進(jìn)行屬性設(shè)置。 第一步：“外觀”選項(xiàng)卡中，勾選“標(biāo)題”中的“可見(jiàn)”復(fù)選框，填入文本“Time Base”修改并設(shè)置“指針1”的屬性，勾選“鎖定在最小值和最大值之間”和“顯示當(dāng)前值提