測(cè)控儀器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)---基于labview的數(shù)字示波器設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2025-03-05 23:58本頁(yè)面
【正文】 量要求。這些儀器的測(cè)量精度和可靠性均低于國(guó)外，并且自動(dòng)化程度較低。然而，花大量資金購(gòu)買的儀器，可能我們只需要其中的一部分功能，同時(shí)有些其他應(yīng)用的功能要求，該儀器卻滿足不了。設(shè)想要是能將儀器稍微改動(dòng)以實(shí)現(xiàn)更大的使用范圍該多好。虛擬儀器的出現(xiàn)，將徹底改變這種局面。數(shù)字示波器是在科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì) 中廣泛應(yīng)用的一種通用儀器。所以虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器的設(shè)計(jì)有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；虛擬示波器能充分發(fā)揮虛擬儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能豐富、價(jià)格低廉、能重復(fù)開發(fā)、可用戶自定義的優(yōu)勢(shì)。 結(jié)合虛擬儀器技術(shù)和軟件編程技術(shù)，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)虛擬示波器。硬件部分主要由計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集模塊組成。 本課題的主要工作是首先進(jìn)行虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器 (簡(jiǎn)稱為虛擬示波器 )的整體設(shè)計(jì)；熟悉數(shù)據(jù)采集卡的使用；掌握虛擬儀器的軟件編程環(huán)境 LabVIEW的使用：用圖形化編程語(yǔ)言 LabVIEW實(shí)現(xiàn)虛擬示波器的數(shù)據(jù)采集模塊、參數(shù)測(cè)量模塊、頻譜分析模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和讀取模塊以及濾波模塊的設(shè)計(jì)。其中硬件設(shè)備與接口包括儀器接口設(shè)備和計(jì)算機(jī)，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。 本虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器是在對(duì)傳統(tǒng)示波器進(jìn)行分析后，基于多功能 DAQ 采集卡和 LabVIEW 開發(fā)平臺(tái)來設(shè)計(jì)的具有數(shù)字存儲(chǔ)示波器、數(shù)字萬用表、數(shù)字頻率計(jì)三者功能與一體的一個(gè)功能強(qiáng)大的電子測(cè)試儀器，主要由數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)處理部分、波形顯示部分、波形存儲(chǔ)和回放以及頻譜分析等部分組成，可以完成對(duì)信號(hào)的輸入及獲取、信號(hào)電壓參數(shù)及時(shí)間頻率參數(shù)的自動(dòng)測(cè)量、信號(hào)的波形顯示及存儲(chǔ) 回放和信號(hào)的頻譜分析等功能。圖 所示為虛擬數(shù)字示波器的整體組成結(jié)構(gòu)圖。在使用 DAQ卡之前必須對(duì) DAQ卡的硬件進(jìn)行配置，這些控制程序用到了相應(yīng)的底層 DAQ 驅(qū)動(dòng)程序。由一個(gè)采集開關(guān)啟動(dòng)整 7 個(gè)儀器采集過程，在采集狀態(tài)下，可以進(jìn)行參數(shù)的測(cè)量顯示；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上或 U 盤上；同樣，也能把硬盤或 U 盤上的數(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。 該示波器的主要控制結(jié)構(gòu)有：自動(dòng) /手動(dòng)設(shè)置掃描率的控制結(jié)構(gòu)，寫盤 /讀盤控制結(jié)構(gòu)，采集控制結(jié)構(gòu)，測(cè)量控制結(jié)構(gòu)，打印控制結(jié)構(gòu)，通道選擇控制結(jié)構(gòu)，以及頻譜分析控制結(jié)構(gòu)。主程序流程圖及模塊條用如圖所示。 Y Y N N Y 初始化 讀盤？ 采集？ 功能按鍵按下？ 波形顯示 執(zhí)行相應(yīng)功能模塊 讀入波形數(shù)據(jù) N 8 示波器工作原理與設(shè)計(jì)步驟 ： 虛擬數(shù)字示波器的原理是對(duì)信號(hào)波形進(jìn)行密集的采樣，采樣值被數(shù)字化后存儲(chǔ)起來，當(dāng)重建波形時(shí)便從緩沖區(qū)取數(shù)，然后用清晰、均勻一致的軌跡映現(xiàn)在屏幕上。兩通道示波器，可以同時(shí)分析掃描兩路信號(hào)，這種功能的實(shí)現(xiàn)得益于計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力，計(jì)算機(jī)只需要多做一組或幾組運(yùn)算即可。儀器主要功能包括：雙通道信號(hào)輸入、觸發(fā)控制、通道控制、時(shí)基控制、波形顯示、參數(shù)自動(dòng)測(cè)量、頻譜分析、波形存儲(chǔ)和回放等。 該模塊應(yīng)用兩個(gè)基本函數(shù)發(fā)生器來產(chǎn)生兩仿真信號(hào)分別用來模擬 A、 B 通道信號(hào)，其采樣信息通過對(duì)簇 sample/pol 的掃描率和掃描數(shù)解除捆綁后再捆綁組成的新簇輸入。模塊圖標(biāo)如圖 所示。 9 圖 模擬采集模塊程序框圖 圖 模擬采集模塊前面板 10 Ⅱ .時(shí)基控制 圖 時(shí)基控制模塊程序框圖 圖 時(shí)基控制模塊前面板 Ⅲ .波形顯示模塊 軟件提供了五種波形顯示模式： ? A B Aamp。 ? XY 模式：當(dāng) A、 B 兩通道都處于選 通狀態(tài)時(shí)，使用此模式來顯示李沙育（ Lissajous）圖形、測(cè)量相位差或頻率。 ? Aamp。 11 ? Aamp。 12 對(duì)于前三種模式其橫坐標(biāo)是時(shí)間參數(shù)，首先對(duì)掃描數(shù)求倒數(shù)，然后看其是否小于等于掃描周期（乘 1000 后以毫秒為 單位），若小于（即掃描數(shù)以毫秒為單位的掃描周期大于等于 1 毫秒），則單位顯示 ms；若不小于（即掃描數(shù)以毫秒為單位的掃描周期小于 1 毫秒），則單位顯示為 us，同時(shí)橫坐標(biāo)時(shí)間參數(shù)通過條件變量把數(shù)值擴(kuò)大 1000 倍。通過對(duì)電壓二維數(shù)組的索引分別提取 A、 B 兩波形的幅值數(shù)據(jù)，在根據(jù)對(duì)應(yīng)的通道按鈕來決定是否將其數(shù)據(jù)清零，然后根據(jù) A
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