【正文】 各個(gè)功能模塊就是由這些代碼構(gòu)成。在程序的前面板上所有控件都是以各種圖形形式出現(xiàn)，例如旋鈕、按鈕、圖表、圖形、開關(guān)等，這些控件使得前面板看起來更像真實(shí)儀器的操作面板，如圖42所示。圖42 示波器前面板 虛擬示波器的程序框圖 虛擬示波器所有功能的實(shí)現(xiàn)都是通過對后面板的程序框圖進(jìn)行編程來實(shí)現(xiàn)，本次設(shè)計(jì)的核心部分就是對后面板程序框圖的設(shè)計(jì)，如圖43 所示是虛擬示波器的中的程序框圖。圖43 示波器后面板 各模塊具體設(shè)計(jì)步驟本次設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，利用子VI來創(chuàng)建自己的模塊化來簡化設(shè)計(jì)的難度，便于程序框圖的設(shè)計(jì)和理解。主要分為如下7部分：信號發(fā)生、通道選擇、濾波、頻譜分析、時(shí)間調(diào)節(jié)、幅值調(diào)節(jié)和參數(shù)測量模塊?，F(xiàn)詳細(xì)介紹各個(gè)模塊的功能及設(shè)計(jì)過程。 信號發(fā)生子VI本次測量信號部分采用的是LabVIEW內(nèi)部系統(tǒng)自帶的基本信號發(fā)生器來制作仿真信號模塊；這些發(fā)生器有正弦波、方波、鋸齒波、三角波發(fā)生器，如圖44所示三種信號發(fā)生器圖標(biāo)。使用這幾種信號發(fā)生器來產(chǎn)生所需的測量信號既方便又節(jié)省資金，這非常有利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。三種信號發(fā)生器的各接線端子都有其特定的功能和意義，重置相位輸入端是確定的初始相位，默認(rèn)值為True。如果重置相位的值為真，則LabVIEW可設(shè)置初始相位為相位輸入；如果為假，則LabVIEW可設(shè)置信號發(fā)生器的初始相位為上一次VI執(zhí)行時(shí)相位輸出的值。采樣輸入端是信號發(fā)生器的采樣數(shù)，默認(rèn)值為128。幅值輸入端是信號發(fā)生器輸出信號的幅值， 。頻率輸入端是信號發(fā)生器輸出信號的頻率，單位為周期/采樣的歸一化單位。相位輸入端是重置相位輸入端為真時(shí)信號發(fā)生器的初始相位。相位輸出端是信號發(fā)生器產(chǎn)生信號的下一個(gè)采樣的相位，以度為單位。錯(cuò)誤輸出端子返回VI的任何錯(cuò)或警告。將錯(cuò)誤連接至錯(cuò)誤代碼至錯(cuò)誤簇轉(zhuǎn)換VI，可將錯(cuò)誤代碼或警告轉(zhuǎn)換為錯(cuò)誤簇。 圖44 三種信號發(fā)生器 在形成的信號中需要加入噪聲信號，如圖45為高斯信號白噪聲VI的詳細(xì)信息。其中初始化、采樣、錯(cuò)誤與三種信號發(fā)生器的端口相同；標(biāo)準(zhǔn)差輸入端是高斯概率密度函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差，默認(rèn)值為1 。種子輸入端是用來確定隨機(jī)數(shù)生成的內(nèi)部狀態(tài)。當(dāng)初始化為真時(shí)，若種子大于0則VI將通過種子生成內(nèi)部狀態(tài)，若種子小于等于0則VI將通過隨機(jī)數(shù)生成內(nèi)部狀態(tài)；初始化為假時(shí)，VI將忽略種子默認(rèn)值為1 。高斯信號輸出端時(shí)返回符合高斯分布的隨機(jī)信號。圖45 高斯噪聲信號發(fā)生器在前面板中用簇選板將控制信號產(chǎn)生的個(gè)物理參數(shù)集合成一個(gè)簇元素作為輸入信號，再添加一個(gè)數(shù)組元素作為產(chǎn)生信號的輸出。如圖46所示信號發(fā)生器的前面板。圖46 信號發(fā)生模塊前面板在程序框圖中信號發(fā)生器調(diào)用LabVIEW中的case語句來實(shí)現(xiàn)，在此控件屬性的邊界欄中編輯4個(gè)分支標(biāo)簽，分別為關(guān)閉、正弦波、方波、三角波，將正弦波、方波、三角波放入這四個(gè)分支中，其中在分支0中將正弦波信號發(fā)生器的幅值設(shè)置為0以此來實(shí)現(xiàn)無信號輸出的關(guān)閉狀態(tài)。這樣就實(shí)現(xiàn)了信號發(fā)生器的關(guān)閉，正弦信號，方波信號，三角波信號四種狀態(tài)。最后再將這四種信號和高斯噪聲信號相加形成帶有噪聲的仿真信號。如圖47所示。圖47 信號發(fā)生模塊后面板 通道選擇模塊虛擬示波器的通道選擇功能可以用LabVIEW的case語句來實(shí)現(xiàn)，包括A、B和Aamp。B三種顯示模式。將滑動(dòng)桿的輸出數(shù)字作為條件結(jié)構(gòu)的分支，來形成A、B、Aamp。B三個(gè)分支結(jié)構(gòu)，然后再在這三個(gè)分支中添加信號發(fā)生子VI，在后面板中右鍵，在彈出的對話框中選擇“選擇子VI”選項(xiàng)，選擇自己制作的信號發(fā)生子VI將其拖到通道選擇模塊的程序框圖中。最后將AB通道的控制信號連接到該子VI完成了通道選擇模塊的設(shè)計(jì)并制作成一子VI。如圖48所示。圖48 通道選擇模塊程序框圖 濾波器模塊虛擬示波器濾波功能在處理數(shù)據(jù)時(shí)非常重要，這次利用LabVIEW自帶的濾波模塊設(shè)計(jì)濾波器子VI。數(shù)字濾波器可以用比較低的階數(shù)達(dá)到比較好的濾波效果，IIR濾波器的類型有巴特沃斯濾波器、切比雪夫?yàn)V波器、反切比雪夫?yàn)V波器、貝塞爾濾波器、橢圓濾波器等。如表41所示各濾波器。表41 濾波器圖標(biāo)列表函數(shù)節(jié)點(diǎn)名稱函數(shù)節(jié)點(diǎn)圖標(biāo)巴 特 沃 斯 濾 波 器切 比 雪 夫 濾 波 器（端口如上）反 切 比 雪 夫 濾 波 器（端口如上）貝 塞 爾 濾 波 器（端口如上）這四種濾波器的端口相同各端口功能如下，濾波器類型端口用來指定濾波器的帶通，分別有低通、高通、帶通、帶阻四種類型。X是濾波器的輸入信號。采樣頻率是X的采樣頻率并且必須大于0，默認(rèn)值為1Hz，當(dāng)采樣頻率小于等于0時(shí)VI可設(shè)置濾波后的X為空數(shù)組并返回錯(cuò)誤。 ，若濾波器類型為低通或高通時(shí)忽略該參數(shù)，為帶通或帶阻時(shí)必須大于低通截止頻率。低通截止頻率必須滿足Nyquist準(zhǔn)則，若低通截止頻率小于0或大于采樣頻率的一半，VI可設(shè)置濾波后的X為空數(shù)組并返回錯(cuò)誤。階數(shù)指定濾波器的階數(shù)必須大于0，默認(rèn)值為2，如階數(shù)小于等于0將輸出空數(shù)組并返回錯(cuò)誤。初始化控制內(nèi)部狀態(tài)的初始化，默認(rèn)值為假。VI第一次運(yùn)行時(shí)或初始化的值為假時(shí)，LabVIEW可使內(nèi)部狀態(tài)初始化為0 。如初始化的值為真，LabVIEW可使內(nèi)部狀態(tài)初始化為VI實(shí)例上一次調(diào)用時(shí)的最終狀態(tài)。如需處理由小數(shù)據(jù)塊組成的較大數(shù)據(jù)序列，可為第一個(gè)塊設(shè)置輸入為假，然后設(shè)置為真，對其它的塊繼續(xù)進(jìn)行濾波。濾波后的X為該數(shù)組包含濾波后的采樣。LABVIEW軟件有現(xiàn)成的濾波模塊,我們可以直接調(diào)用濾波模塊的子VI。點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵或選擇函數(shù)模板選擇條件結(jié)構(gòu)，有四個(gè)分支，分別是巴特沃斯濾波器，切比雪夫?yàn)V波器，反切比雪夫?yàn)V波器和貝塞爾濾波器。點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇信號處理中的這四個(gè)濾波器，分別放入四個(gè)分支結(jié)構(gòu)中去來連接成所需的濾波器子模塊，如圖49所示。圖49 濾波器選擇子模塊程序框圖將上述的濾波器選擇子VI放到分支結(jié)構(gòu)中，以滑動(dòng)桿的輸出量為為分支結(jié)構(gòu)的控制量來控制實(shí)現(xiàn)AB通道的濾波功能，如圖410所示。如圖410 濾波器控制模塊程序框圖濾波模塊前面板如圖411所示，有調(diào)節(jié)濾波器的運(yùn)行的各種參數(shù)，例如采樣頻率、階數(shù)、高低截止頻率和濾波器類型選擇，在運(yùn)行時(shí)通過改變這些輸入量來達(dá)到控制其濾波效果。圖411濾波器模塊前面板 頻譜分析模塊在對數(shù)字信號分析處理時(shí)頻域分析是最常用和最重要的方法。很多在時(shí)域內(nèi)毫無規(guī)律難以分析的信號，但是當(dāng)把這些信號放在頻域內(nèi)分析往往就可以把復(fù)雜的信號分解成簡單的信號，其信號特性也就非常明顯了。傅里葉變換是頻域分析的主要計(jì)算分析方法。 LabVIEW 系統(tǒng)中共有兩類頻域分析函數(shù)，一類是譜分析函數(shù)面板中的幅度譜、相位譜、功率譜等；另一類在變換函數(shù)面板中的各種變換函數(shù)，如傅里葉變換、小波變換等。如圖 412 所示此次頻譜分析模塊中用到的函數(shù)。該功率譜VI的X為輸入序列，功率譜返回的是X的雙邊功率譜，如果輸入信號以伏特為單位（V），功率譜的單位為伏特rms平方；如果輸入信號不是以伏特為單位，則功率譜的單位為輸入信號單位rms平方。圖412 功率譜分析函數(shù) 將上述的功率譜分析控件放到三個(gè)選擇分支中以滑動(dòng)桿的輸出值來決定選擇那條分支以此來實(shí)現(xiàn)A通道、B通道、AB通道的頻譜分析功能。如圖413所示頻譜分析模塊的程序框圖。圖413 濾波器控制模塊程序框圖 時(shí)基調(diào)節(jié)模塊時(shí)基也稱為水平偏轉(zhuǎn)因數(shù)，指示波器顯示器在水平方向(X軸)上每小格所代表的時(shí)間常量，常以s/div或ms/div表示。水平分度調(diào)節(jié)處理功能模塊使用創(chuàng)建的常量數(shù)值作為波形圖控件的水平分度變化的輸入，可實(shí)現(xiàn)顯示波形在水平方向上的伸縮和變化。在實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能模塊時(shí)，首先將水平旋鈕“時(shí)間”的輸出作為條件結(jié)構(gòu)選擇器的終端輸入，然后根據(jù)不同的選擇條件在相應(yīng)的分支中創(chuàng)建簇常量作為波形圖控件標(biāo)尺范圍的屬性節(jié)點(diǎn)的設(shè)定值。這里使用的是X標(biāo)尺范圍（）的屬性節(jié)點(diǎn)，用來調(diào)節(jié)X標(biāo)尺的范圍和分度增量。在程序框圖面板的波形圖控件上右鍵單擊，在菜單中選擇“創(chuàng)建——屬性節(jié)點(diǎn)——X標(biāo)尺范圍 ——全部元素”即可創(chuàng)建此屬性節(jié)點(diǎn)，其輸入數(shù)據(jù)類型為簇5元素，從上向下依次為最小值，最大值，增量，二級增量和起始值。如圖414時(shí)基調(diào)節(jié)模塊的程序框圖。圖414 時(shí)基調(diào)節(jié)程序框圖 LabVIEW中的引用句柄可對文件、目錄、設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行操作?？墒褂貌煌愋偷囊镁浔丶⒁镁浔斎牖蜉敵鯲I。其中引用句柄的添加方法如下，在前面板中點(diǎn)擊右鍵在彈出的函數(shù)選板中選擇“經(jīng)