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
一、设计要求-----------------------------------------------------(3)
二、设计思路与预期功能--------------------------------------(3)
三、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)
四、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)
一、设计要求
(1)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。
(2)界面要求:
参数控制、控制按钮、波形显示。
(3)观察仿真结果并进行分析。
(4)对该虚拟示波器进行性能评价。
二、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。
三、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。
四、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.