基于虚拟仪器的双通道示波器设计

1本科毕业设计（论文）题目：基于虚拟仪器的双通道示波器设计学号：074821549姓名：陈浩东班级：07光电A2专业：信息显示与光电技术学院：电子与电气工程学院入学时间：2007年指导教师：张卫纲日期：2011年4月28日2毕业设计（论文）独创性声明本人所呈交的毕业论文是在指导教师指导下进行的工作及取得的成果。除文中已经注明的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名：陈浩东日期：2011.4.283基于虚拟仪器的双通道示波器设计摘要摘要：虚拟仪器(简称VI)是电子测量技术与计算机技术深层次结合、具有良好发展前景的新一类电子仪器。其核心思想是通过软件将计算机硬件与仪器硬件有机的结合，利用计算机的强大的数据处理能力，由用户根据软件定义的界面来操作计算机，完成对被测信号的采集、分析、处理、判断及显示等一系列功能，从而实现仪器的功能。虚拟仪器的出现标志着自动测试技术与电子测量仪器技术进入一个崭新的发展时期，随着科学技术的发展，虚拟仪器将成为未来仪器的必然趋势。随着测控技术、通信技术和计算机技术的飞跃发展,20世纪80年代提出的虚拟仪器技术也迅速发展起来．并且不断改进原有的测量技术，扩大虚拟仪器的测控功能和应用领域。虚拟仪器的核心思想是“软件就是仪器”。即利用强大的计算机资源使本来需要硬件实现的技术软件化，以最大限度地降低系统成本，增强系统功能和灵活性。介绍一种虚拟双通道示波器的设计与实现过程。该仪器是基于图形化编程语言LabVIEW8．2开发的，具有数据采集、波形显示、数据存储、回放测量、输出打印、网上传送等功能。试验结果表明，该仪器工作性能稳定，测量精度高，功能可以不断扩展，而且人机友好界面清晰．适合不同层次的人员使用。示波器是在科学研究和工程设计中广泛应用的一种通用仪器。与传统的示波器相比，本研究设计的虚拟示波器主要具有以下优点：1)功能和性能指标可以扩展；2)操作面板简单清晰，初学者易掌握；3)具有强大的网络通信能力。此外，还具有数据采集、数据显示、数据存储、数据回放、数据网络传送等功能。关键词：虚拟仪器；双通道示波器；LabVlEW4thedesignofdualchannelvirtuaoscilloscopeABSTRACTAbstract：Withtherapiddevelopmentofthemonitoringandcontroltechnology,communicationtechnologyandcomputertechnology,virtualinstrumenttechnologywasalsorapidlydevelopedwhichhadbeenproposedonthe20thcentury,80yearsanditcontinuouslyimproveditsoriginalmeasurementtechnique.Thiscouldexpandthemeasurementandcontrolfunctionsandapplicationareasofthevirtualinstrument.Thecoreideaofthevirtualinstrumentis“Softwareistheinstrument”!Itmeansusingthepowerfulcomputerresourcestoreducesystemcostandenhancethesystemfunctionalityandflexibilitywithhighlimitofthetechnicalsoftwarethathasbeenachievedwiththehardware.Thisarticledealswiththedesignofdualchannelvirtuaoscilloscope．TheinstrumentwasdevelopedbasedongraphlanguagenamedLabVIEW，anditcanperformvarioustaskssuchasacquiringdata，displayingwaveform，storingdata，measuringplayback，printingdata，andonlinetransmission.Theexperimentalresultsshowthattheinstrumentenjoyssuchadvantagesassteadyperformance，precisemeasurement，expandedfunctionsandfriendlyinterface.Sopeopleatvariouslevelsmayuseit．Oscilloscopeisakindofgeneralinstrumentwhichhasbeenusedinscientificresearchandengineeringdesign.Tobecomparedwithtraditionaloscilloscopes,thisresearchdesignofthevirtualoscilloscopemainlyhasthefollowingadvantages:1)Functionalityandperformanceindicatorscanbeextended.2)Operationpanelisclearandsimpleforbeginnerstograsp.3)Italsohasastrongnetworkofcommunicationscapabilities.Furthermoreithasmanyfunctionssuchasdataacquisition,datapresentation,datastorage,dataplayback,transmitingdatanetworksandsoon.Keywords:virtualinstrument；dualchannelvirtualoscilloscope；LabVIEW5目录1绪论……………………………………………………………………11虚拟仪器简介………………………………………………………21.1虚拟仪器简介……………………………………………………………………21.2虚拟仪器的特点和优势…………………………………………………………31.3虚拟仪器的未来测评……………………………………………………………42设计与实现……………………………………………………………42.1设计目的……………………………………………………………………42.2双通道示波器VI的运行操作…………………………………………………52.3双通道示波器VI的程序框图…………………………………………………52.3.1触发器功能块…………………………………………………………………62.3.2通道选择功能块………………………………………………………………62.3.3水平分度调节功能块………………………………………………………62.3.4幅值分度调节功能块………………………………………………………62.3.5主体控制……………………………………………………………62.3.6波形显示窗口……………………………………………………………62.4双通道示波器VI控件的设计过程……………………………………………72.4.1前界面的创建和设计………………………………………………………82.4.2触发源功能块选择…………………………………………………………222.4.3通道输入信号的生成和选择………………………………………………232.4.4触发器子VI的创建………………………………………………………252.4.5触发电平SLOPE.VI的创建…………………………………………………262.4.6通道选择功能的设计………………………………………………………282.4.7水平分度调节处理功能块…………………………………………………292.4.8竖直幅值分度调节处理功能块……………………………………………292.4.9双通道示波器的信息显示…………………………………………………302.4.10程序输入输出程序块………………………………………………………3162.5小结………………………………………………………………………313结论……………………………………………………………………313.1实际波形效果图………………………………………………………………313.2小结……………………………………………………………………………33致谢……………………………………………………………………34参考文献………………………………………………………………3511绪论在数字电路实验中，需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果。常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波器、逻辑分析仪等。万用表和逻辑笔使用方法比较简单，而逻辑分析仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中应用还不十分普遍。示波器是一种使用非常广泛，且使用相对复杂的仪器。本章从使用的角度介绍一下示波器的原理和使用方法。示波器工作原理是：示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等示波器用来测量交流电或脉冲电流波的形状的仪器，由电子管放大器、扫描振荡器、阴极射线管等组成。除观测电流的波形外，还可以测定频率、电压强度等。凡可以变为电效应的周期性物理过程都可以用示波器进行观测。示波器分为数字示波器和模拟示波器。模拟示波器采用的是模拟电路（示波管，其基础是电子枪）电子枪向屏幕发射电子,发射的电子经聚焦形成电子束,并打到屏幕上。屏幕的内表面涂有荧光物质,这样电子束打中的点就会发出光来。而数字示波器则是数据采集，A/D转换，软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。数字示波器一般支持多级菜单，能提供给用户多种选择，多种分析功能。还有一些示波器可以提供存储，实现对波形的保存和处理。利用示波器能观察各种不同电信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同信号的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。双踪示波器是由两个通道的y轴前置放大电路、门控电路、电子开关、混合电路、延迟电路、y轴后置放大电路、触发电路、扫描电路、x轴放大电路、z轴放大电路、校准信号电路、示波管和高低压电源供给电路等组成。观察信号波形时，被测信号ＵＡ、ＵＢ，通过ＣＨＡ、ＣＨＢ两个输入端输入示波器，先分别送到y轴前置放大电路yＡ和yＢ进行放大。因通道yＡ和通道yＢ都受电子开关的控制，所以ＵＡ，ＵＢ两信号轮换着输送到后面的混合电路，延迟电路，y轴后置放大电路，加到示波管的垂直偏转板上。为了适应各种不同的测试需要，电子开关可有五种不同的工作状态，即ＣＨＡ、ＣＨＢ、交替、断续、ＡＤＤ等。这五种工作状态由显示方式开关来控制。当显示方式开关置于交替位置时，电子开关为一双稳态电路。它受由扫描电路来得闸门信号控制，使得y轴两个前置通道随着扫描电路闸门信号的变化而交替地工作。每秒钟交替转换次数与由扫描电路产生的扫描信号的重复频率有关。交替工作状态适用于观察频率不太低的被测信号。2为了观察被测试