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1、本科毕业论文（设计）题 目 基于LabVIEW的虚拟示波器设计学 生 指导教师 讲师年 级 2011级专 业 电子信息工程二级学院 信息工程学院信息工程学院2015年5月郑重声明本人的毕业论文（设计）是在指导教师 的指导下独立撰写完成的。如有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权的行为，本人愿意承担由此产生的各种后果，直至法律责任，并愿意通过网络接受公众的监督。特此郑重声明。毕业论文（设计）作者（签名）： 年 月 日基于LabVIEW的虚拟示波器设计摘要虚拟仪器技术发展很快，以美国国家仪器公司为代表的一批厂商已经在市场上推出了基于虚拟仪器技术而设计的商品化仪器产品。在美国虚拟仪器系统及
2、其图形编程语言，已作为各大学理工科学生的一门必修课。虚拟仪器发展至今已经算是比较成熟，和传统仪器相比有明显的优势虚拟仪器技术拥有强大的模块化硬件和高效灵活的软件使其能完成各类测试、测量和自动化的应用，极大的提高了产品开发和生产效率。本次虚拟示波器设计软件是基于美国NI公司的LabVIEW。LabVIEW在是在计算机上进行数据采集、数据分析处理。实现虚拟示波器的功能主要有从外界采样模拟信号，转化为相应的数字信号，在计算机上实现波形的显示，并能够进行简单的波形处理，可以显示波形的最大值、最小值、平均值，并能够根据需要放大波形的倍数，最后进行调试完成。关键词：LabVIEW 虚拟仪器 虚拟示波器ID
3、esign of Oscillogrape based on LabVIEWXing Long Directed by Jia SumeiLecturerABSTRACTVirtual instrument technology is developing rapidly now,national instruments as a representative of a number of manufacturers have been launched in the market based on virtual instrument technology and design instru
4、ment the commercialization of the products.Virtual instrument system in the United States and its graphical programming language,has been as a required course for the university of science and engineering students.Since the virtual instrument development is very mature, and has obvious advantage in
5、comparison to traditional instruments virtual instrument technology has a strong modular hardware and highly efficient and flexible software can make it do all kinds of test, measurement and automation applications, greatly improve the efficiency of product development and production.The virtual osc
6、illoscope design software is based on the NI company LabVIEW. LabVIEW is in on the computer for data acquisition, data analysis and processing. Realize the function of the virtual oscilloscope mainly include sampling analog signals from the outside world, into the corresponding digital signal, reali
7、zes the waveform display on the computer, and able to perform simple waveform processing, can display the waveform of maximum, minimum, average, and can according to need to amplify multiples of waveform, the final debugging.KEY WORDS：LabVIEW Virtual instrument Virtual oscilloscopeII目 录1 绪论22 虚拟仪器的概
8、述32.1 虚拟仪器的基本概念32.1.1 虚拟仪器的产生32.1.2 虚拟仪器的概念32.1.3 虚拟仪器的结构42.1.4 虚拟仪器的特点42.2 虚拟仪器发展现状42.2.1 虚拟仪器的现状42.2.2 虚拟仪器的发展趋势52.3 LabVIEW图形化编程语言52.3.1 什么是LabVIEW52.3.2 LabVIEW的特点63 虚拟示波器的原理63.1 数字示波器63.2 虚拟示波器74 虚拟示波器的总体设计84.1 虚拟示波器的设计方案84.2 虚拟示波器的主要功能95 虚拟示波器的软件设计105.1 虚拟示波器的波形显示105.2 虚拟示波器的其功能125.2.1 虚拟示波器的存
9、储和读取125.2.2 虚拟示波器参数测量显示145.2.3 虚拟示波器应用程序文件生成165.2.4 虚拟示波器其他子程序166 结论18参考文献19致谢20I1 绪论测量仪器发展至今，大体发展可分为四个时期，即模拟仪器、分立式元件仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。传统仪器和虚拟仪器相比，不管是开发或者应用，都缺乏灵活性。第四代虚拟示波器是现代计算机技术、通信技术和测量技术相结合的产物，也是传统仪器观念的一次巨大变革。随着科技发展时代前进虚拟技术也在迅速的发展，虚拟仪器技术在很多方面打破了传统仪器的观念，虚拟仪器灵活多变的编程方式和传统仪器产生了巨大的差异，不仅包含传统仪器的特点及功能也
10、灵活的发展出更多的功能和新的领域。虚拟仪器就是在这种背景下产生的，其主要是应用计算机强大的信息处理能力，使本来需要硬件实现的技术软件化，最大程度地降低了系统的成本，增强系统的灵活性。具体发展如图1-1所示。图1-1 测量仪器的发展示波器的发展大致为初期发展、中期然后发展至今。初期主要为模拟示波器：二十世纪四十年代是电子示波器兴起的时代，这个时期产生了近代示波器的基础。五十年代电子示波器的带宽达到100MHz。六十年代出现带宽6GHz的取样示波器、带宽4GHz的行波示波管、1GHz的存储示波管。七十年代模拟式电子示波器达到高峰，测试数字电路又增添逻辑示波器和数字波形记录器。模拟示波器从此没有更大
11、的进展，开始让位于数字示波器。二十世纪八十年代数字示波器异军突起，模拟示波器逐渐从退至后台。进入中期数字示波器独领风骚：八十年代的数字示波器处在转型阶段。进入九十年代，数字示波器除了提高带宽到1GHz以上，更重要的是它的全面性能超越模拟示波器。此时的数字示波器已经比较成熟并且综合了模拟示波器的优点，并且发展出自己的特点。2 虚拟仪器的概述2.1 虚拟仪器的基本概念虚拟仪器技术利用强大的模块化硬件和高效灵活的软件完成各类测试、测量和自动化的应用。虚拟仪器技术于1986年问世以后，LabVIEW图形化开发工具已经被世界各国的工程师和科学家们应用于产品设计周期的各个环节中 ，改善了产品的质量并且减少
12、了产品投放市场的时间，产品开发和生产效率获得极大的提高，使用集成化的虚拟仪器环境分析实际的信号数据以获取实用信息，共享信息结果，有利于在较大范围内提高生产效率。虚拟仪器具备的多方面的功能能满足我们对大部分项目需求。2.1.1 虚拟仪器的产生20世纪70年代，伴随个人计算机技术的出现，人们开始思考用电脑来处理传统仪器测试的数据；20世纪80年代，计算机技术的进一步发展，计算机主板上有了多个扩展槽，并研发出插在计算机里的数据采集卡，这时系统已经可以做一些简单的数据采集工作，由计算机进行对数据的处理，形成了虚拟仪器技术的雏形。电脑强大的运算及分析能力以及相关的硬件及软件，组合成所需的各种仪器，对一些
13、信号进行处理，这既是虚拟仪器的兴起。2.1.2 虚拟仪器的概念虚拟仪器（VirtualInstruments.简称VI）的概念，是美国国家仪器公司（NationalInstrumentsCorp.简称NI）于1986年提出。NI公司还提出了“软件即仪器”的口号，引起了仪器和自动化工业的一场革命。虚拟仪器的出现使得传统的测量工作产生了巨大变化，传统仪器封闭固定，而虚拟仪器的出现初次使使用者能根据自身需求去改变仪器的面板显示及运行程序。虚拟仪器参照传统仪器功能，在传统仪器的基础上进行拓展及创新，其方便快捷的程序编写以及灵活的操作面板编辑，使其在应用于测量测试任务是异常便利，正因其高效强大的能力结合
14、计算机硬件使其有了飞速的发展，图形化的编程语言以及直观的面板表现，使其能更容易被使用者所接受，也因此能被广泛的应用在各个领域和环境。一般虚拟仪器主要是由硬件和软件构成，计算机的便利灵活结合虚拟仪器的功能，使测量更加高效，也使数据的存储、读取、分享更加便利灵活。2.1.3 虚拟仪器的结构虚拟仪器的构成主要是计算机、虚拟仪器的软件、仪器采集硬件、以及各种接口模块等组成的，其中硬件是输入输出的通道，而软件则是整个虚拟仪器的核心所在。不同标准虚拟仪器分类也有所不同：从虚拟仪器采用的软件分类有应用LabWindows软件、LabVIEW软件、SignalExpress软件等等；从采用总线方式分类有PCI
15、、GPIB、VXI、PXI等方式的虚拟仪器系统，其中问世最早的是GPIB在1978年，VXI问世于1987而PXI则是近年1997年才问世的。不仅是总线，接口方式的不同也区分不同的虚拟仪器种类：PC插卡式，并口式，串口USB方式等，问世最早的要算是PC插卡式，80年代就问世了，并口式方式的虚拟仪器是在1995年问世的，串口USB方式的虚拟仪器也在1999年问世。2.1.4 虚拟仪器的特点虚拟仪器经过很长时间发展后，如今已经算是比较成熟，和传统仪器相比有明显的优势，比如说：开放、灵活、可与计算机技术保持同步发展、系统性能升级方便通过网络下载升级程序即可、价格低廉、仪器间资源可重复利用率高、用户可定义仪器功能、可以与网络及周边设备方便互连、软件使得开发和维护费用降至最低、技术更新周期短等优点。2.2 虚拟仪器发展现状2.2.1 虚拟仪器的现状虚拟仪器技术目前在国外发展迅速，以美国国家仪器公
