【導(dǎo)讀】子儀器，是現(xiàn)代電工電子測(cè)量?jī)x器的發(fā)展方向。分析處理、數(shù)據(jù)輸出與顯示三部分模塊組成。虛擬示波器的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。該儀器是用基于圖形化編程語(yǔ)言labview而編寫(xiě)的,本。制、波形顯示、參數(shù)自測(cè)量等。本虛擬示波器的數(shù)據(jù)采集的功能與普通示波器一。樣；波形顯示模式：通道A或B、A+B及A-B等。經(jīng)測(cè)試，本虛擬示波器可實(shí)?，F(xiàn)數(shù)據(jù)采集，并可對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算。第三章雙通道虛擬示波器的設(shè)計(jì)……………………應(yīng)用，新的測(cè)試?yán)碚?、新的測(cè)試方法、新的測(cè)試領(lǐng)域以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)。在先進(jìn)的測(cè)控系統(tǒng)中，不僅希望。析、從而得出準(zhǔn)確的判斷。這是電子行業(yè)本身給測(cè)試設(shè)備提出的要求，傳統(tǒng)的測(cè)。試儀器在此方面受到很大的限制。由于上述原因，并且隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技

　　

【正文】 程序控制屬性節(jié)點(diǎn)的調(diào)用和一個(gè)布爾 假常量，是其前面板由 打開(kāi)轉(zhuǎn)為關(guān)閉狀態(tài)，且輸出（送入測(cè)量按鍵的局部變量）變?yōu)榧?，分析按鍵被 彈起，該子 VI停止運(yùn)行。 圖 參數(shù)測(cè)量模塊程序框圖 、頻譜分析模塊 采用快速 FFT算法，完成頻域信號(hào)分析?？蓪?shí)現(xiàn)的頻譜分析控制包括： ?? 利用按窗函數(shù)縮放 (Scaled )完成信號(hào)加窗，提供 9種頻譜分析窗口； ?? 利用頻譜單位轉(zhuǎn)換 (Spectrum Unit ) 完成 Log/Linear選擇，提供 3種坐標(biāo)顯示模式和 8種頻譜單位； ?? 利用頻譜分析顯示模塊子 VI完成頻譜分析結(jié)果的顯示和主 VI對(duì)其的調(diào)用。 首先根據(jù)通道的選擇提取要分析的信號(hào)（ A信號(hào)或 B信號(hào)），然后完成信號(hào)加窗，自功率譜的輸出，最后完成對(duì)顯示坐標(biāo)及頻譜單位的轉(zhuǎn)換，并送入頻譜分析顯示模塊，另外通過(guò)功率和頻率估計(jì)節(jié)點(diǎn)來(lái)提取信號(hào)基頻，供其他模塊使用。通過(guò)分析邏輯按鍵和一個(gè)條件結(jié)構(gòu)決定是否調(diào)用其顯示模塊。 頻譜分析顯示模塊是將輸入的 df（頻譜間隔）和頻譜通過(guò)捆綁成簇，然后送入頻譜圖（ XY圖）顯示，輸入的頻譜單 位通過(guò)一字符顯示控件顯示在頻譜圖相應(yīng)位置。另外，通過(guò)在其前面板上添加了暫停和返回按鍵和兩個(gè)條件結(jié)構(gòu)，使其可以暫停分析和關(guān)閉該子 VI。當(dāng)按鍵暫停按鍵未按下時(shí)，第一個(gè)條件結(jié)構(gòu)執(zhí)行假時(shí)的程序進(jìn)行頻譜分析；當(dāng)暫停按鍵按下時(shí)，第一個(gè)條件結(jié)構(gòu)執(zhí)行真時(shí)的空程序，頻譜分析暫停。返回按鍵未按下時(shí)，第二個(gè)條件結(jié)構(gòu)執(zhí)行假時(shí)的程序，通過(guò)對(duì)應(yīng)用程序控制屬性節(jié)點(diǎn)的調(diào)用和一個(gè)布爾真常量，使其前面板始終處于打開(kāi)狀態(tài)，且輸出（送入分析按鍵的局部變量）為真，該子 VI持續(xù)運(yùn)行；當(dāng)返回按鍵按下時(shí)，第二個(gè)條件結(jié)構(gòu)執(zhí)行真時(shí)的程序，通過(guò)對(duì)應(yīng)用程序控制屬 性節(jié)點(diǎn)的調(diào)用和一個(gè)布武漢 紡織大學(xué) 外經(jīng)貿(mào)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 25 爾假常量，是其前面板由打開(kāi)轉(zhuǎn)為關(guān)閉狀態(tài)，且輸出（送入分析按鍵的局部變量）變?yōu)榧伲治霭存I被彈起，該子 VI停止運(yùn)行。 模塊程序框圖如圖 。 圖 頻譜分析模塊程序框圖 頻譜分析顯示模塊圖標(biāo)如圖 。 圖 頻譜分析顯示模塊圖標(biāo) FFT頻譜分析模塊框圖如圖 。 圖 FFT頻譜分析模塊框圖 、數(shù)據(jù)寫(xiě)盤(pán)模塊 傳統(tǒng)的示波器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)一般是易失性的存儲(chǔ)器，但這樣保存的數(shù)據(jù)容易丟失，而該虛擬示波器使用的存儲(chǔ)工具是軟盤(pán)或硬盤(pán)，數(shù)據(jù)不易丟失且攜帶方便，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的保存和讀取，對(duì)波形的事后分析有很大的意義。 按鍵“寫(xiě)盤(pán)”控制是否進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；按鍵“讀盤(pán)”控制是否從數(shù)據(jù)文件中讀取數(shù)據(jù)。主面板提供了一個(gè)文件名輸入框，這一個(gè)文件由寫(xiě)盤(pán)功能和讀盤(pán)功能共用。從軟盤(pán)或硬盤(pán)上讀取的數(shù)據(jù)同實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)一樣，能夠進(jìn)行自動(dòng)參數(shù)測(cè)量、顯示波形以及波形打印，并保留 在顯示窗口（顯示模式設(shè)置為五種模式中的任意一種）。模塊的程序框圖如圖 。 在該模塊的設(shè)計(jì)中應(yīng)用了多個(gè)局部變量，使用時(shí)要注意選擇正確，另外，通武漢 紡織大學(xué) 外經(jīng)貿(mào)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 過(guò)對(duì)數(shù)組寫(xiě)入時(shí)的轉(zhuǎn)置，可以使我們?cè)诓炜磾?shù)據(jù)文件時(shí)看到完整的數(shù)據(jù)。 圖 寫(xiě)盤(pán)模塊框圖如圖 。 圖 寫(xiě)盤(pán)模塊框圖 、數(shù)據(jù)讀盤(pán)模塊 點(diǎn)擊前面板上的讀盤(pán)按鈕后，會(huì)彈出一個(gè)選擇路徑。選擇存盤(pán)時(shí)保存的文件，將文件讀入。并顯示在波形圖上。子 Vi將數(shù)組的第一個(gè)元素讀出，這個(gè)元素就是掃描周期， 是在存盤(pán)時(shí)存入數(shù)組的元素。將掃描周期作為第二個(gè)輸出，提供給顯示模塊。讀盤(pán)的路徑與存盤(pán)共用一個(gè)路徑。數(shù)據(jù)讀盤(pán)模式如圖 . 圖 數(shù)據(jù)讀盤(pán)模式框圖 武漢 紡織大學(xué) 外經(jīng)貿(mào)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 27 、波形打印模塊 一般的數(shù)字示波器都沒(méi)有打印功能，這在一定程度上限制了示波器的功能。為了完善該示波器的功能，本虛擬示波器的設(shè)計(jì)添加了一個(gè)波形打印模塊，將主面板的波形數(shù)據(jù)送到波形打印模塊子 VI顯示面板，模塊程序框圖如圖 。 當(dāng)按下打印按鍵時(shí)，完成主 VI對(duì)子 VI波形數(shù)據(jù)和單位的傳輸，它沒(méi)有循環(huán)，打印 原理就是執(zhí)行一次波形的顯示。該子 VI運(yùn)行時(shí)用獲取日期 /時(shí)間字 (GetData/Time String)節(jié)點(diǎn)可以獲取系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間，并顯示在打印波形顯示面板的右上部。通過(guò)對(duì) VI屬性中打印選項(xiàng)的設(shè)置使每次 VI執(zhí)行結(jié)束自動(dòng)打印前面板，如圖 示，其他打印選項(xiàng)可根據(jù)需要自由選擇。 圖 。 圖 波形顯示模塊程序框圖 圖 波形顯示模塊打印選項(xiàng)設(shè)置 武漢 紡織大學(xué) 外經(jīng)貿(mào)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 28 圖 打印出的波形截圖 、 自動(dòng)手動(dòng)切換模塊 圖 為自動(dòng)手動(dòng)切換模塊。通 過(guò)取反使得自動(dòng)手動(dòng)按鈕不能同時(shí)按下。點(diǎn)擊自動(dòng)按鈕以后，會(huì)自動(dòng)根據(jù)基頻和掃描數(shù)控制掃描率。點(diǎn)擊手動(dòng)以后，可以任意改變掃描率。 圖 自動(dòng)手動(dòng)設(shè)計(jì)模塊 、 自動(dòng)掃描控制 模塊 自動(dòng)掃描控制主要是利用軟件編程來(lái)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)掃描率和掃描數(shù)的控制程序如下圖 所示。 武漢 紡織大學(xué) 外經(jīng)貿(mào)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 29 圖 自動(dòng)掃描程序框圖 、 主要控制結(jié)構(gòu) 測(cè)量控制結(jié)構(gòu) 通過(guò)邏輯按鍵“測(cè)量”控制是否進(jìn)行測(cè) 量；通過(guò)邏輯按鍵“通道”控制通道選擇，且在測(cè)量過(guò)程中可隨時(shí)切換測(cè)量通道。 自動(dòng)調(diào)整掃描率控制結(jié)構(gòu) 由邏輯按鍵“自動(dòng)”和“手動(dòng)”來(lái)控制是否根據(jù)掃描數(shù)來(lái)自動(dòng)調(diào)整掃描率，兩個(gè)按鍵之間通過(guò)使用一個(gè)事件結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行自動(dòng) /手動(dòng)按鍵的切換，使一個(gè)按鍵變化的時(shí)候另一個(gè)按鍵也相應(yīng)變換一次。 模擬信號(hào)控制 可通過(guò)對(duì)模擬信號(hào)選擇內(nèi)參數(shù)的調(diào)整，來(lái)改變使用的兩模擬信號(hào)的類型及相關(guān)數(shù)據(jù)；可通過(guò)刷新控制滑動(dòng)條實(shí)現(xiàn)屏幕刷新的快慢程度。 按鍵總體使用情況 當(dāng)主模塊運(yùn)行時(shí)，如果采集按鍵沒(méi)有按下，則可使用的功能包括“寫(xiě)盤(pán)”、“讀盤(pán)”、 “測(cè)量”、“波形打印”等；當(dāng)采集按鍵按下時(shí)，可使用全 部功能模塊，但當(dāng)進(jìn)行“讀盤(pán)”操作時(shí)，采集按鍵將會(huì)自動(dòng)彈起。 武漢 紡織大學(xué) 外經(jīng)貿(mào)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 30 、 前面板與程序框圖 圖 前面板圖 武漢 紡織大學(xué) 外經(jīng)貿(mào)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 31 圖 程序框圖 武漢 紡織大學(xué) 外經(jīng)貿(mào)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 32 總 結(jié) 通過(guò)對(duì)虛擬儀器的設(shè)計(jì)，了解虛擬儀器設(shè)計(jì)的基本原理及常用的對(duì)象使用方法；通過(guò)設(shè)計(jì)一臺(tái)虛擬式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、圖形識(shí)別系統(tǒng)、通過(guò)串口、并口控制、測(cè)溫系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)等，了解虛擬 儀器數(shù)據(jù)采集卡的使用及設(shè)置，并口或串口的數(shù)據(jù)傳輸，了解虛擬編程中如何驅(qū)動(dòng)非 NI 公司的數(shù)據(jù)采集卡或電腦中常用的聲卡，學(xué)會(huì)把外界物理信號(hào)采集到計(jì)算機(jī)并進(jìn)行簡(jiǎn)單分析或者通過(guò)虛擬儀器產(chǎn)生符合要求的信號(hào)并通過(guò)聲卡輸出或者學(xué)會(huì)利用 NI 的 ELVIS 系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的測(cè)量軟件。加深虛擬儀器知識(shí)、單片機(jī)的了解，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用虛擬儀器思想解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力 。 雖然以前從沒(méi)學(xué)過(guò)如何運(yùn)用 labview 應(yīng)用軟件，但是通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我們?cè)诒容^短的時(shí)間里學(xué)到了不少有關(guān) labview 的知識(shí)，同時(shí)也大大的開(kāi)闊了眼界。在學(xué)習(xí)的雖然也遇到了很多各 種各樣的困難，不過(guò)課程的學(xué)習(xí)已經(jīng)激起了我們對(duì)虛擬儀器的興趣，在今后我們還會(huì)繼續(xù)利用其他時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，對(duì)硬件資源進(jìn)行更好的利用，以期能夠?qū)W到更多的本領(lǐng)。 設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方案 ： 在數(shù)據(jù)采集模塊，參考相關(guān)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在 LabVIEW中找不到 Data Acquisition子模板中的 AI Waveform Scan(scaled array).vi，利用搜索功能也不能找到，經(jīng)上網(wǎng)查詢后得知需要安裝 Traditional DAQ，并最終在 上下載到 TDAQ750，使得問(wèn)題得以解決。 在波形打印模塊，實(shí)現(xiàn)打印功能時(shí)使用了報(bào)表打印，但打印結(jié)果不夠理想，最后經(jīng)同學(xué)點(diǎn)撥通過(guò)對(duì) VI屬性的設(shè)置很好的實(shí)現(xiàn)了這一功能。 未完成自動(dòng) /手動(dòng)按鈕切換，在主 VI程序框圖中加入事件結(jié)構(gòu)后，發(fā)現(xiàn)循環(huán)不能正常進(jìn)行，各功能按鍵失去相應(yīng)的功能，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)時(shí)間結(jié)構(gòu)的左上角“超時(shí)”接線端未連接值，給“超時(shí)”連線端連接上數(shù)值常量 1后，問(wèn)題得以解決。 調(diào)用子 VI時(shí)，對(duì)于子 VI的暫停以及前面板的彈出和關(guān)閉，可通過(guò)添加一條件 結(jié)構(gòu)和應(yīng)用程序控制屬性節(jié)點(diǎn)使問(wèn)題得以解決。雖然本虛擬示波器能 基本完成設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)功能，但仍然存在很多不足之處，比如對(duì)自動(dòng)調(diào)整掃描率理解不到位，前面板可再優(yōu)化設(shè)計(jì)，缺乏硬件無(wú)法實(shí)際檢測(cè)，無(wú)法網(wǎng)絡(luò)化、遠(yuǎn)程控制等。 通過(guò)課程設(shè)計(jì)，基本掌握了虛擬示波器的組成原理及其設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，進(jìn)一步武漢 紡織大學(xué) 外經(jīng)貿(mào)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 33 鞏固、加深和拓展了所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，完成了預(yù)定目標(biāo)。 通過(guò)驗(yàn)證， 由于現(xiàn)實(shí)條件和時(shí)間上的原因，本文設(shè)計(jì)的兩通道數(shù)字示波器系統(tǒng)還很不完善，還有以下幾方面的工作要做： 1） 含有數(shù)據(jù)采集卡的示波器設(shè)計(jì)，由于沒(méi)有數(shù)據(jù)采集卡，本次設(shè)計(jì)的示波器，它的數(shù)據(jù)采集是通過(guò)軟件模擬實(shí)現(xiàn)的 。 2） 具有更多功能的虛擬示波器設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的兩通道數(shù)字示波器具有傳統(tǒng)示波器的基本功能，還需要豐富更多的功能，如顯示模式可以加上微分、積分、 A+B和 AB 等功能。 3） 也不具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，利有網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操作等 因此，我還要不斷地學(xué)習(xí)，不斷地探索不斷完善虛擬示波器。 武漢 紡織大學(xué) 外經(jīng)貿(mào)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 34 參考文獻(xiàn) ： [1] 劉勝 .LabVIEW 2021 程序設(shè)計(jì) [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2021. 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[11] 楊樂(lè)平 , 李海濤 , 楊磊 .LabVIEW 程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2021. 武漢 紡織大學(xué) 外經(jīng)貿(mào)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 35 致 謝 經(jīng)過(guò)了一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì) ， 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，老師和同學(xué)給了我許多的幫助。首先謝謝我的指導(dǎo)老師： 鄒崇濤 。老師在我的設(shè)計(jì)過(guò)程中一直給我指導(dǎo)和幫助，幫我解決了許多在設(shè)計(jì)中遇到的難題，減少了我在設(shè)計(jì)中遇到的困難，并教會(huì)了我許多有關(guān) labview 的知識(shí)，擴(kuò)展了我的知識(shí)面 ，同時(shí)也感謝學(xué)校圖書(shū)館為我們提供了如此優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓我們?cè)趫D書(shū)館的查閱書(shū)刊中了解到了更多的關(guān)于 labview 設(shè)計(jì)的書(shū)籍。我們將再接再厲，爭(zhēng)取做出更大的成果！