虚拟双踪示波器设计报告.docx

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虚拟双踪示波器设计报告

项目二：

虚拟双踪示波器设计训练

学院名称：

专业：

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

2012年9月

设计要求-----------------------------------------------------（3）

设计思路与预期功能--------------------------------------（3）

系统设计介绍-----------------------------------------------（4）

1.整体设计方案-------------------------------------------------（4）

2.设计步骤-------------------------------------------------------（5）

（1）通道A、B的选择及波形发生----------------------------（5）

（2）波形控制和调节部分--------------------------------------（6）

（3）A、B两通道波形显示的程序框图设计-----------------（8）

测试与结果------------------------------------------------（10）

1.A通道（B通道）单独显示波形------------------------（10）

2.A、B两通道同时显示波形-----------------------------（11）

3.A、B两通道交替显示波形---------------------------（12）

4.A、B两通道断续显示波形---------------------------（13）

五、性能分析-------------------------------------------------------（14）

六、课设体会-------------------------------------------------------（14）

七、参考文献-------------------------------------------------------（15）

设计要求

编写LABVIEW虚拟示波器实验程序，要求可以对两路信号进行观察与测量。

界面要求：

参数控制、控制按钮、波形显示。

观察仿真结果并进行分析。

对该虚拟示波器进行性能评价。

设计思路与预期功能

本设计的想法是尽量与现实中的面板相一致，实现示波器最基本的显示和调节功能。

所以本设计我设计了包含CHA和CHB的双通道示波器，即双踪示波器。

设计时考虑的是以下几个部分:

（1）CHA和CHB通道设计及选择。

设置两个控件控制CHA和CHB选通状况，分别输入正弦波、三角波、方波和锯齿波。

（2）波形产生。

由于没有外界信号输入设备，所以不能用外部数据采集的方法输入信号波形，那么自己设计一个信号发生器，使两个通道都能实现基本模拟信号正弦波、三角波、方波、锯齿波的输入。

（3）波形显示。

采用波形图控件。

（4）波形控制部分。

包括CHA信号幅度调节和幅度偏移、CHB信号幅度调节和幅度偏移、同时开的时候两个信号叠加开关。

（5）停止示波器。

通过while循环的停止按钮设置示波器停止工作。

系统设计介绍

1.整体设计方案

本设计的VI在创建过程中，首先创建前面板，然后进行程序框图的编写。

在程序的编写中，使用了条件结构，while循环结构以及常用的数据处理函数，同时还用到了信号生成控件VI、旋钮控件VI等多个labVIEW控件。

在程序框图的编写过程中，创建了多个labVIEW子VI，用于双通道示波器部分功能的实现，完整的设计框图如下所示：

图1虚拟双踪示波器前面板

图2虚拟双踪示波器程序框图

2.设计步骤

（1）通道A、B的选择及波形发生

在程序框图面板上调用一个子VI，程序框图如下：

图3子VI程序框图

利用基本函数发生器创建波形发生模块，实现信号源的选择。

具体效果如下：

图4波形选择模块

图4即构成了波形选择模块，其中的“信号”即为调用的子VI。

前面板上菜单下拉列表功能的实现如下图，B通道的实现同理可得。

图5菜单下拉列表的功能

（2）波形控制和调节部分

这部分是为了获得显示波形的详细信息而设计的，其结构如下图：

图6单频信息控件

图6是提取单频信号控件，可以在前面板上显示信号的幅值和频率。

图7幅度偏移

图7是实现幅度的偏移，公式为x1+x2（x1为输入信号，x2为偏移量）。

图8双通道可同时显示波形

图8为了实现两个通道同时显示，通过前面板双通道的设置，可很方便地实现两个信号的比较观测。

图9延迟时间

图9是为了更清楚的观测而设置的，运行期间信号变化很快，不利于做详细的观测比较，解决该问题的方法是设置一个延迟时间模块。

（3）A、B两通道波形显示的程序框图设计

图10A通道单独显示波形

图10即为A通道单独显示波形的程序框图，利用了一个条件选择结构，此时前面板上显示的只有A通道的波形。

图11B通道单独显示波形

图11即为B通道单独显示波形的程序框图，前面板输出的只有B通道的波形。

图12A、B两通道同时显示波形

图12即为A、B两通道同时显示波形的程序框图，此时前面板同时显示两个波形，具体显示的情形在测试结果中会做介绍。

图13A、B两通道交替显示波形

图13即为A、B两通道交替显示波形的程序框图，此时前面板将分别交替显示A通道和B通道中的波形，可以调节前面板上的“延迟时间”旋钮，更好的来观察波形交替显示的情形。

图14A、B两通道断续显示波形

图14即为A、B两通道断续显示波形的程序框图，前面板中的“通道选择”中选择“断续”，断续可选择A或B或A+B，调节延迟时间，此时波形将以断续的形式出现，具体情形在测试结果中做介绍。

测试与结果

1.A通道（B通道）单独显示波形

正弦波三角波

方波锯齿波

图15单通道波形显示

前面板上，“通道选择”选择A或B，“CHA”和“CHB”可分别下拉选择正弦波、三角波、方波、锯齿波，这时，屏幕上显示的即为图15所示的几个波形，都是单独显示的，可以调节幅值、频率等旋钮来改变波形的幅值和频率等。

2.A、B两通道同时显示波形

正弦波+正弦波正弦波+三角波

正弦波+方波正弦波+锯齿波

图16双通道波形显示

前面板上，“通道选择”选择“A+B”，“CHA”和“CHB”可分别下拉选择正弦波、三角波、方波、锯齿波，这时，屏幕上显示的即为图16所示的几组波形，可以调节幅值、频率等旋钮来改变波形的幅值和频率等。

3.A、B两通道交替显示波形

图17正弦波和方波交替显示

图17是正弦波和方波交替显示的情形，先显示完正弦波再显示方波，由于动态无法表示，只能以上图的截图形式来表示。

当然也可以选择“正弦波、三角波”“方波、锯齿波”等等的组合形式，同理可得。

4.A、B两通道断续显示波形

图18三角波和方波断续显示

图18为三角波和方波的断续显示情形，由于动态无法表示，只能以上面的三张截图来展现，显示顺序即为三张截图的顺序，这里选取的“A+B”通道，当然也可以选取A通道或者B通道，波形也可以任意选择，这里就不多做说明。

五、性能分析

（1）本程序界面友好，基本与实物图相符，生动形象，对于波形输出具有实时的动态效果。

（2）在两通道交替显示波形和断续显示波形时，波形会很快的闪动，此时可以适当的增加延迟时间，以便更好的观察波形的变化。

（3）本设计中，两通道都可以正常的显示波形，交替和断续也都可以实现，唯一的缺陷就是X轴不能随着移动变化，设计有待改善提高。

六、课设体会

虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。

世界各国的工程师和科学家们都已将NILabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。

使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。

虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。

通过本次虚拟双踪示波器的设计，让我切身体会到LabVIEW的强大功能，其可以让我们节省很多制作硬件的费用。

为了完成任务，我看了很多有关于LabVIEW的视频教程，基本掌握了循环结构、顺序结构、条件结构。

虽然此次实训只有三个礼拜，但我会在以后的学习时间里，继续扩展对该软件的学习，提高自己的能力。

七、参考文献

1.杨乐平,李海涛,杨磊.LabVIEW程序设计与应用（第二版）.北京：

电子工业出版社，2007.

2.刘君华.基于LabVIEW的虚拟仪器设计.北京：

电子工业出版社，2003.

3.黄松林,吴静.虚拟仪器设计教程.北京：

清华大学出版社，2008.

4.陆绮荣.基于虚拟仪器技术个人实验室的构建.北京：

电子工业出版社.