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1、 基于LabVIEW 的虚拟示波器设计 I 摘 要 虚拟示波器就是虚拟仪器技术 NI 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 灵活高效的软件能帮 助您创建完全自定义的用户界面 模块化的硬件能方便地提供全方位的系统 集成 标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求 这也正是NI 近 30 年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在 虚拟仪器的突出特点之一在于在很大程度上用系统软件的升级替代了仪器 设备硬件的更换 这将节省大量的资金投入 代表了仪器仪表技术的发展方向 能够与计算机技术结合 将计算机资源与仪器硬件 数字信号处理技术与不同 功能的软件模块结合
2、组成不同的仪器功能 如今 虚拟仪器已在超大规模集成 电路测试 模拟 数字电路测试 现代家用电器测试 电子元件 电力电子器件 测试以及军事 航天 生物医学 工厂测试 电工技术等领域的可移动式现场 测试工作中得到应用 任何基于虚拟仪器技术的设备仍然需要利用数据采集卡 实现数据的采集工作 以供系统进行进一步的分析处理 虚拟示波器的出现改变了原有示波器的整体设计思路 用软件代替了硬 件 将传统仪器由硬件实现的数据分析与显示功能 改由功能强大的计算机及 其显示器来完成 使工程技术人员可以用一部笔记本电脑到现场就可以轻松完 成信号的采集 处理及频谱分析和波形分析 关键字 关键字 LabVIEWLabVIE
3、W 虚拟仪器 虚拟示波器 虚拟仪器 虚拟示波器 基于LabVIEW 的虚拟示波器设计 II Abstract Virtual oscilloscope Virtual Instrument Technology NI using a high performance modular hardware combined with efficient and flexible software to complete a variety of test measurement and automation applications A flexible and efficient software
4、 can help you create a fully customizable user interface modular hardware can provide a full range of system integration software and hardware platform can meet the standard of synchronization and timing applications This is the NI nearly 30years always lead the test and measurement industry develop
5、ment trend of the reason At the same time only with efficient software modular I O hardware and software and hardware platform for the integration of the three major components in order to give full play to the virtual instrument technology of high performance scalability less development time as we
6、ll as excellent integration of these four advantages Virtual instrument is one of the prominent characteristics is to a large extent with system software upgrade replacement equipment hardware replacement it will save a lot of capital investment on behalf of the instrument technology development dir
7、ection Now virtual instrument has been in very large scale integrated circuit testing analog digital circuit testing modern test household appliances electronic components power electronic device test as well as military aerospace biomedical factory testing electrical technology in the field of mobi
8、le site testing application Based on virtual instrument technology equipment still requires the use of a data acquisition card data collection work for further analysis and processing system Keywords Keywords LabVIEWLabVIEW VirtualVirtual instrumentinstrument VirtualVirtual oscilloscopeoscilloscope
9、基于LabVIEW 的虚拟示波器设计 III 目目录录 摘摘 要要 I I AbstractAbstract IIII 目录目录 IIIIII 第第 1 1 章章 虚拟仪器技术虚拟仪器技术 1 1 1 1 虚拟仪器的概念 1 1 2 虚拟仪器的构成和特点 1 1 3 虚拟仪器研究背景和发展趋势 2 1 4 虚拟仪器在各个领域的应用 2 第第 2 2 章章 LabVIEWLabVIEW 4 4 2 1 LabVIEW 的概述 4 2 2 LabVIEW 的基本构成 4 2 3 LabVIEW 的软件设计基本原理 5 2 4 LabVIEW 的运行和调试 5 2 4 1 LabVIEW 的运行 5
10、 2 4 2 LabVIEW 的调试 6 第第 3 3 章章 虚拟示波器的设计虚拟示波器的设计 7 7 3 1 示波器的基本功能介绍 7 3 2 虚拟示波器的控制系统要求 8 3 3 虚拟示波器的设计步骤 8 第第 4 4 章章 虚拟示波器测试虚拟示波器测试 1616 4 1 虚拟示波器的测试方法 16 4 1 1 频率不变 幅值改变时的频谱测试分析 16 4 1 2 幅值保持不变 频率改变时的频谱测试分析 17 4 1 3 改变触发控制的频谱测试 19 4 2 结论 20 第第 5 5 章章 总结与展望总结与展望 2121 参考文献参考文献 2222 致致 谢谢 2323 基于LabVIEW
11、 的虚拟示波器设计 1 第1 章 虚拟仪器技术 1 11 1 虚拟仪器的概念虚拟仪器的概念 虚拟仪器是微电子领域与计算机技术的飞速发展及测量技术与计算机深 层次相结合的一种革命性的产物 是现代计算机技术 通信技术和测量技术 相结合的产物 是传统仪器概念的一次巨大变革 是仪器产业发展的一个重 要方向 的出现使得人类的测试技术进入了一个新的发展纪元 虚仪器技 术 NI 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 虚拟仪器的 虚拟 二字主要包含一下两方面的含义 1 虚拟仪器的面 板是虚拟的 2 虚拟仪器测量功能是通过对图形化软件流程图的编程来实现 的 1 21
12、 2 虚拟仪器的构成和特点虚拟仪器的构成和特点 构成 1 虚拟仪器的硬件构成 虚拟仪器的硬件系统一般分为计算机硬件平台和测控功能硬件 计算机硬 件平台可以是各种类型的计算机 如台式计算机 便携式计算机 工作站 嵌 入式计算机等 它管理着虚拟仪器的软件资源 是虚拟仪器的硬件基础 因此 计算机技术在显示 存储能力 处理器性能 网络 总线标准等方面的发展 导致了虚拟仪器系统的快速发展 2 虚拟仪器的软件构成 测试软件是虚拟仪器的主心骨 NI 公司在提出虚拟仪器概念并推出第一批 实用成果时 就用软件就是仪器来表达虚拟仪器的特征 强调软件在虚拟仪器 中的重要位置 NI 公司从一开始就推出丰富而又简洁的虚
13、拟仪器开发软件 还 可以根据不同的测试任务 在虚拟仪器开发软件的提示下编制不同的测试软件 来实现当代科学技术复杂的测试任务 特点 1 性能高 虚拟仪器技术是在 PC 技术的基础上发展起来的 所以完全 继承 了以现 成即用的 PC 技术为主导的最新商业技术的优点 包括功能超卓的处理器和文件 I O 使您在数据高速导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析 此外 不断 基于LabVIEW 的虚拟示波器设计 2 发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势 2 扩展性强 NI 的软硬件工具使得我们不再受限于当前的技术中 这得益于 NI 软件的 灵活性 只需更新计算机或测量硬件 就
14、能以最少的硬件投资和极少的 甚至 无需软件上的升级即可改进整个系统 最终以较少的成本加速产品上市的时间 3 开发时间少 在驱动和应用两个层面上 NI 高效的软件构架能与计算机 仪器仪表和通 讯方面的最新技术结合在一起 NI 设计这一软件构架的初衷就是为了方便用户 的操作 同时还提供了灵活性和强大的功能 使我们轻松地配置 创建 发布 维护和修改高性能 低成本的测量和控制解决方案 4 无缝集成 虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念 NI 的虚拟仪器软件平 台为所有的 I O 设备提供了标准的接口 帮助我们轻松地将多个测量设备集成 到单个系统 减少了复杂性 1 31 3 虚拟仪器研究背景和发
15、展趋势虚拟仪器研究背景和发展趋势 虚拟仪器技术的开发和应用起源于 1986 年美国 NI 公司设计的 LabVIEW 软 件 这是一种基于图形的开发 调试和运行的软件平台 它的发展大致可以分 为三个阶段 第一个阶段是利用计算机来增强传统仪器的功能把传统的仪器通 过串行口和计算机连接起来后就可以用计算机控制仪器了 第二阶段主要是在 功能硬件上实现了很大的技术进步 第三阶段形成了虚拟仪器体系结构的基本 框架 这主要是采用了面向对象的编程技术构筑起了虚拟仪器的平台 并逐渐 成为标准的软件开发工具 这三个阶段几乎是同步进行的 目前 我国正研制 PC 虚拟仪器 产品已达到一到的批量 国内专家预测 未来的
16、几年内 我过有 50 的仪器为虚拟仪器 届时 国内将有大批企业使用 虚拟仪器 它将会逐步取代传统的测试仪器而成为测试仪器的主流 1 41 4 虚拟仪器在各个领域的应用虚拟仪器在各个领域的应用 虚拟仪器系统开放 灵活 可与计算机技术保持同步发展 以提高精确度 降低成本 并大大节省用户的开发时间 因此已经才测量领域得到广泛的应用 1 监控方面 基于LabVIEW 的虚拟示波器设计 3 用虚拟仪器系统可以随时采集和记录从传感器传来的数据 并对之进行统 计 数字滤波 频域分析等处理 从而实现监控功能 2 检测方面 在实验室中 利用虚拟仪器开发工具开发专用虚拟仪器系统 可以把一台 个人计算机 变成一组检测仪器 用于数据 图像采集 控制与模拟 3 教育方面 现在 随着虚拟仪器系统的广泛应用 越来越多的教学部门也开始用它来 建立教学系统 不及大大节省了开支 而且由于虚拟仪器系统具有灵活 可重 用性强等优点 使得教学方法也变得更加灵活了 基于LabVIEW 的虚拟示波器设计 4 第2 章 LabVIEW 2 12 1 LabVIEWLabVIEW 的概述的概述 LabVIEW Laboratory V
