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虚拟示波器设计

设计题目：

虚拟示波器

设计目的：

1、数据集卡设计虚拟示波器，实现双通道的采集与显示，利用LabVIEW设计完成。

2、通过实验，了解虚拟仪器基本原理和概念，在此基础上掌握利用相关软，硬件平台完成虚拟仪器设计与实现的方法和步骤，

3、培养创新意识和综合实践能力。

设计要求：

利用数据采集卡设计虚拟示波器，实现双通道显示，时间轴，幅值轴可调，必须采用硬件实现数据的输入输出，完成传统示波器面板控件功能。

基本设计思路：

用DAQ输入模块将信号送入数据采集卡PCI6221再用DAQ输出模块将信号采集回来用波形图显示，便可验证所产生的信号，利用条件结构实现通道的选择，通过其可设置频率、幅值的调节，即可进行双路、单路等各信号输出的选择，然后用While循环使输出信号连续的动起来，所产生的信号通过波形图来显示。

程序流程图：

设计实现过程：

（1）利用DAQ数据采集卡设置信号的输入

在程序框图中右键选输入找出DAQ，用两个，双击进行属性设置；具体设置如下：

双击进行属性设置，在

输入选A0、A1,即得采集输入模块

，通过其便可将所产生的信号送入采集卡，在第二个DAQ也双击得

选A0、A1、Nsample及RES得到采样输出模块

，并进行rate、numberofsamples的输入控件设置，值得强调的是必须在编程中选定时设置

延迟时间来作缓冲，因为经过采集卡输入到输出是需要一定时间后信号才能连续输出的，这时便可将信号从数据卡中信号输出，通过波形图便可验证所产生信号的实用性。

为保证顺利运行将采样输出也用条件结构永远为真来控制。

（2）通过“条件结构”来分配通道

在程序框图中，右键在编程—结构中如图，即可拖出条件结构

，

，

此条件结构通过设置条件分支来进行通道1、2、双通道波形信号的选择。

条件分支的设置可在前面板输入控件中选择“滑动杆”

在程序框图中将

连入分支选择中，对其进行属性设置得到通道选择如图，

作为所产生波形通道的选择。

在真假选择中通过右键增加输入分支分别为0、1、2，对应通道1、2、双通道。

将相关参数设置控件放条件结构内，如图a，图b,图c.

图a通道一的框图程序

图b通道二的框图程序

图c双通道的框图程序

其他输入控件放条件外，如“幅值1”，“幅值2”，“频率1”，“频率2”以实现对通道幅值，频率的控制，“垂直调节1”和“垂直调节2”以及对CH1,CH2通道幅值轴的调节。

（3）“创建波形”模块及基本参数设置

在程序框图中右键选择编程如下图,选中波形找到创建波形，将此模块放条件结构内用于产生波形信号，下图分别为通道0，通道1，双通道的波形产生。

图a

“创建波形”基本参数设置：

由“即时帮助”

可以得知其相关参数的设置，在前面板中，击右键，从Express中的数值输入控件中，选择旋钮输入控件，并将其拖入前面板中，之后，按住Ctrl键不放，一次拖动复制2个旋钮，并分别命名为“频率1”、“频率2”，控制波形的上下平移，连接“波形成分”，将采集的信号连接“波形”，然后将波形输出到“波形图”

。

（4）波形输出问题

通过“创建波形”已经产生了各类信号，但要通过在前面板中右键图形显示控件—波形图如下：

选出波形图，用于显示信号波形。

波形图的相关参数的设置：

通道的幅值，频率的设置以及幅值轴的调节由图a可以实现，时间轴的调节则如图

利用对波形图创建属性节点，如“x标尺，范围：

次增量”，“x标尺，范围：

最大值”，“x标尺，范围，最小值”等参数的设置。

信号的相关参数的显示。

（5）循环显示波形

用while结构实现循环显显示波形的功能，将上述已画好的程序框图全部嵌套在while结构中。

（6）电源及运行状态监控：

在前面板上布尔控件中选择“开关按钮”和“指示灯“，

用来作为电源开关，当程序运行起来时指示灯亮，此时按便可结束程序运行同时指示灯灭。

在程序框图中是通过非门来连接的

前面板的设计与修饰：

在前面板中右键选择新式—修饰—平面框，拖出用鼠标拉大将所有控件全部放入，如图b,再在工具栏点查看—工具选板，点字体A及字体颜色对各类字体进行设置即可。

经过一系列的修饰后，设计的示波器的前面板如下图c：

　图b

图c

调试过程概述：

当用DAQ输出模块显示时将采集卡PCI6221的输入AI0与输出AO0相连，AI1与AO1相连，输入地线DGND与输出地线DGND相连。

当点击运行时其采回来的信号波只有一小部分显示，无法看到整体波，此时停止运行，将采样速度与采样点均设为1000，便可看到整个波形。

当改变频率、幅值、及上下平移时波形都可按照要求输出。

实验完整程序框图及前面板如下图：

图1通道一的信号波形显示

图2通道二的信号波形显示

图3双通道的信号波形显示

完整的程序框图如下：

图4双通道示波器的完整程序

实习总结：

在这次设计中，充分运用课堂中学习到的知识，在设计的过程中对LabVIEW软件更加了解与熟练，虽然课堂学的东西远远不能满足实际要求，但至少使自己学到一些知识。

由于知识掌握所限，与传统的示波器相比有些功能无法设计与实现，设计出来的虚拟示波器只可以实现示波器的一部分功能。

通过这次设计，我更加明白理论与实际的差距，我们应该多动手，多思考，提高自己的实践动手能力。