LabView虚拟示波器实验报告.docx
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LabView虚拟示波器实验报告
内蒙古科技大学
本科生课程设计论文
题目：
虚拟示波器设计
姓名：
余凯
学号：
1067106234
专业：
自动化
班级：
二班
指导教师：
肖俊生
2013年12月5日
一、设计题目：
虚拟示波器的设计
二、设计目的：
1、了解示波器的相关原理及使用方法。
2、学习数据采集卡的使用。
3、掌握虚拟仪器的设计思想和方法。
4、熟悉掌握labview软件语言的编程及使用。
三、设计要求：
1、运行、停止
2、可显示两路图形，X、Y轴调整
3、显示模式：
单通道、多通道模式，运算模式（两通道相加、两通道相减等）。
4、测量：
频率、周期、幅值、上升时间、占空比等参数
5、高级功能：
FFT、存储、网络等
四、设计思路：
虚拟示波器的主要功能是对采集到的数据进行实时显示，并完成对对输入信号的电压、频率和周期等参数的测定，对原始信号进行滤波、频谱分析，并能显示处理后的波形。
由于LabVIEW是基于模块化程序设计的思想，因此在开发过程中也应遵循这一思想。
在总体方案确定后，根据不同功能分别组件个功能模块，最后再集成和调试。
软件总体包括通道选择、波形显示、电压测量、功率测量等模块，最终实现开发一个能够对多种控制参数进行设置、实时采集、处理、显示的虚拟示波器。
五、设计实现过程：
1.简介
虚拟仪器（VI-ViItuaIInstrument）是指通过应用程序将通用计算机与功能化硬件结合起来，用户可通过友好的图形界面操纵计算机，就像在操纵自己定义、自己设计的单个仪器一样，从而完成对被丈量的采集、处理、分析、判定、显示、数据存储等。
在这种仪器系统中，各种复杂测试功能、数据分析和结果显示都完全由计算机软件完成，在很多方面较传统仪器有无法相比的优点，如使用灵活方便、测试功能丰富、价格低廉、一机多用等，这些使得虚拟仪器成为未来电子丈量仪器发展的主要方向之一。
虚拟示波器与传统的示波器相比，其优点主要体现在：
1）价格便宜，节省实验经费。
2）采用图形化编程语言LabVlEW，软件开发效率高，可操作性和可维护性好。
可以通过软件编程形成增加或修改仪器功能。
3）虚拟示波器具有开放性，能够通过升级采集卡来提高其性能。
2.数据采集模块设计
数据采集模块是虚拟示波器软件的核心，主要完成数据采集的控制，包括对设备号、通道号、信号连接方式、采样率、采样点数及采样方式的设置和控制。
数据采集模块中用到的主要VI节点有：
DAQmx创建通道节点、DAQmx采样时钟VI实例、DAQmx开始任务节点、DAQmx读取节点、DAQmx停止任务节点和DAQmx消除任务节点，使用到的程序结构为While循环结构。
数据采集程序框图设计如下图：
3.信号测量模块的设计
对信号进行采集后，需要对信号进行一定的处理，如对洗好进行测量、滤波处理及频谱分析。
波形测量模块应可以测量直流和交流两种电压信号。
对于直流信号只需要测量他的直流电压值，对于交流信号主要完成对电压波形的频率、周期、最大值、最小值、峰峰值和均方值等参数的测量，并且能够显示测量值。
在测量前首先选择被测信号，这可以通过LabVIEW中的条件结构来是实现。
信号产生之后自然而然就要对其进行采集和发送，而完成信号采集和发送任务的则是两个DAQ助手的子模块，以下就是完成对信号采集和发送的两个程序：
在做信号采集是一定得注意利用信号合并模块（
）把两路信号合并过后同时采集，DAQ写模块的参数也得设定成多通道，最后还得利用属性节点对应信号频率的变化实时修改采集信号的采样率。
仿真信号基本参数设置：
首先，在前面板中做一个“上凸盒”。
在前面板中，点击右键，从“Express”中的“数值输入控件”中，选择“旋钮输入控件”，将其拖入前面板中，总共需要的旋钮，并分别命名为“频率”、“幅值”、“周期”、“占空比”。
信号采集程序框图设计如下图;
4.频谱分析模块设计
频域分析可以将复杂的信号分解成单一的频率成分，因此一些在时域中难以分析的信号，在频域中他的特征可以看得一目了然。
通过频谱分析模块可以观察波形的幅度谱和相位谱，这里采用LabVIEW中的FFT频谱VI节点来计算信号的频谱。
5．波形显示模块设计
波形显示模块的功能是对采集到的信号进行实时显示，并能显示经过处理后的波形，还能进行时间、幅值调节。
6.完整的程序框图的前面板
完成各个功能模块的设计，将各个模块放置于While循环内，并进行连线，将各个模块组织起来，就构成了完整的示波器程序框图。
在进行各模块的设计时，每设计一个模块，都要针对每个模块进行一个简单的调试，以初步验证所设计的模块能否达到设计的要求。
通过对模块进行调试可以将模块内的错误清除。
在完成整个程序设计后，需要进行最终调试，可以使用LabVIEW提供的各种工具进行调试，只有将模块内部错误清除，才能减轻最终程序调试的难度。
调试完成后，需要对前面板进行必要的设计。
示波器的前面板就是人机交互界面，即用户进行各项操作的界面，用于设置输入设置和观察输出量。
在设计前面板时，主要考虑界面美观、操作简捷方便，用户可以通过前面板上的开关和旋钮模拟传统仪器的操作，通过键盘和鼠标实现虚拟示波器的控制。
完成示波器前面板的框图如下：
六、设计心得：
这门课的学习使我又学到了一门新的知识，虽然不是很精通，最起码有了基础。
通过本次设计，对我影响最深的就是查阅大量的资料了，因为我们初学这门课，而且要做好一门设计，必须熟练软件的各项功能和应用，还有就是在学习中带着问题去学习效率会很高，这是我的又一收获。
在做设计前要有一个清晰的思路，在设计时要不断的修改和完善。
这次设计也是我发现自己的不足，就是理论太差，在实践中遇到的问题更多，会浪费很多时间，所以学好理论也是非常重要的。
通过本次设计我意识到了理论和实践的重要性，学会了耐心。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的时间训练，给我很多专业知识以及专业技能上的提升。
我认为，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。
而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。
这对于我们的将来也有很大的帮助。
以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。
就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。
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