《低频模拟信号波形显示分析器设计的论文本科毕设论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《低频模拟信号波形显示分析器设计的论文本科毕设论文.doc（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、西安工程大学本科毕业设计(论文)低频模拟信号波形显示分析器设计的论文摘 要传统的示波器其功能完全依靠硬件实现，功能单一且维护费用高，更重要的是功能一旦确定便不能更改。利用LabVIEW做成的虚拟仪器是将虚拟技术，计算机技术，总线技术，和软件技术紧密结合在一起，利用计算机强的数字处理能力实现了仪器的大部分功能，打破了传统仪器的框架，形成了一种新的仪器模式。为此，本文提出了低频模拟信号显示分析器。 低频模拟信号显示分析器的设计主要分为上位机和下位机两部分，下位机主要是利用C8051F340单片机对信号采样并将得到的信号通过USB接口发送给PC机。上位机主要是由PC机端的GUI界面进行波形显示、存储
2、、频谱分析，而且PC机端的GUI界面主要利用LabVIEW来实现。软件上，下位机主要是对波形进行采样并通过USB发给PC机，上位机上利用LabVIEW虚拟仪器设计一个示波器进行波形显示和频率分析。硬件上，先将产生的模拟信号发送到A/D转换器上,使其转换为数字信号,然后发送到PC机上。LabVIEW内置信号采集、测量分析与数据显示功能，同时还保证了系统的灵活性。经过调试，最后验证本设计实现了以上所提到的功能，具有合理可行性。 经过对本设计的功能进行仔细分析，在论文开始得出了系统的总体设计方案，接着从硬件、软件两部分对系统的设计方案进行了详细描述，最后又通过系统的调试和分析验证了系统功能特性。关键
3、词：C8051F340，频谱分析，LabVIEW，PC机，USBABSTRACT Traditional oscilloscope function completely dependent on hardware implementation with single function and the high cost of maintenance, it is more important function cannot change once established. Using the LabVIEW virtual instrument is made of the virtual
4、technology, computer technology, bus technology, and software technology closely together. It use computer powerful digital processing ability realize the instrument most of the functions, breaking the traditional instruments of the framework, formed a new instrument mode. To this end, this paper pr
5、esents a low frequency analog signal display analyzer design. Low frequency analog signal analyzer design is mainly divided into two parts of the upper machine and lower machine. Lower machine mainly used C8051F340 MCU of signal sampling and signal will be sent to PC through USB interface. Upper mac
6、hine mainly by the PC to the GUI interface for waveform display store spectrum analysis. On the software, I/O port, timer, ADC, initialized clock, and then to generate the waveform sampling and via USB to a PC Then the waveform sampling and via USB to a PC. In the PC using the LabVIEW virtual instru
7、ment design an oscilloscope waveform display and frequency analysis. On the hardware, we will produce the first on the analog signal sent to the A/D converter, so that it is converted to digital signals . PC to the GUI interface displayed waveform and frequency spectrum analysis. After debugging, fi
8、nally validate this design realized the function of the above mentioned, innovative and use value.According to the analyze of the application, it comes into being the design scheme of the system in the beginning, then gives the detail description from hardware and software both sides, finally gets t
9、he verification of the system function through the system debugging and analyze.KEY WORDS：C8051F340，LabVIEW, spectral, analysis, personal computer, USB 目 录前 言1第1章 系统原理与方案31.1 基本原理31.1.1 采样的基本原理31.1.2 API实现USB通信原理41.1.3 LabVIEW软件设计基本原理51.2 系统方案设计61.2.1 系统功能61.2.2 系统方案71.2.2.1系统结构框架71.2.2.2 器件选择71.2.2
10、.3 软件环境111.2.2.4 测试方案111.3 论文章节安排12第2章 硬件设计132.1 硬件功能描述132.2 硬件总体设计132.3 硬件详细设计142.3.1 单片机最小系统142.3.1.1供电电路152.3.1.2复位电路162.3.1.3 JTAG电路172.3.2 USB通信与供电电路172.3.2.1 USB通信电路172.3.2.2电源电路182.4 系统硬件原理图设计182.5 系统整体PCB图设计19第3章 软件设计203.1软件功能概述203.1.1下位机203.1.2 上位机203.2 软件总体设计203.3软件详细设计223.3.1下位机程序设计223.3.
11、1.1 初始化233.3.1.2数据采集并通过USB发送243.3.2 上位机程序设计253.3.2.1前面板.253.3.2.2后面板.263.4 程序代码31第4章 系统调试324.1调试目的324.1.1验证USB通信324.1.2验证被测信号功能324.1.3验证LabVIEW界面功能324.1.4整体调试324.2调试方案334.2.1验证USB通信成功334.2.2硬件方面检测334.2.3检测被测信号344.2.4整体调试344.3 调试结果344.4 调试过程中遇到的问题及解决方案454.5结论与分析46第5章 结论与展望475.1结论475.2展望47参考文献49致 谢51附
12、录 原理图52附录 单片机系统原53附录主程序54附录实物图59前 言 自从1986年美国NI(National Instrument)公司提出虚拟仪器的概念以来,随着计算机技术和测量技术的发展,虚拟仪器技术也得到很快的发展。虚拟仪器是指:利用现有的PC机，加上特殊设计的仪器硬件和专用软件，形成既有普通仪器的基本功能，又有一般仪器所没有的特殊功能的新型仪器。与传统的仪器相比其特点主要有：具有更好的测量精度和可重复性；测量速度快；系统组建时间短；由用户定义仪器功能。虚拟仪器以软件为核心，其软件又以美国NI公司的LabVIEW虚拟仪器软件开发平台最为常用。LabVIEW是一种图形化的编程语言，主要
13、用来开发数据采集，仪器控制及数据处理分析等软件，功能强大。目前，该开发软件在国际测试、测控行业比较流行,在国内的测控领域也得到广泛应用。信号波形显示分析器是在科学研究和工程设计中广泛应用的一种通用仪器。LabVIEW作为一个图形化编程软件，是开发测试系统的一种功能强大、方便快捷的编程工具。其良好的相通性、开放性、专用性，使测试系统的开发周期短、成本低、质量高。基于LabVIEW的虚拟信号波形显示分析器具有机交互性好、易于操作等特点，能够广泛的应用与于科研、生产等领域1。传统文本编程语言根据指令的先后顺序决定程序执行顺序，但LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了
14、VI 及函数的执行顺序。LabVIEW 提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。用户界面在LabVIEW 中被称为前面板。使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码，又称G 代码。LabVIEW 的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图。LabVIEW尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念。因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工
15、作效率。利用LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件。针对以上现状，本设计提出以下方案：总体设计主要分为上位机和下位机两部分，下位机主要是利用C8051F340单片机对信号采样并将得到的信号通过USB接口发送给PC机，上位机主要是由PC机端的GUI界面进行波形显示、频谱分析，而且PC机端的GUI界面主要利用LabVIEW来实现。论文共分为五章。第一章提出设计中的一些基本原理和相关硬件、软件的基本介绍。第二章是系统硬件设计的介绍，包括硬件的功能描述和硬件的总体设计及详细设计。第三章是系统软件的设计，针对对系统软件的功能、总体设计和各个部分的具体设计实现作详细的介绍。第四章系统的调试和分析部分，这章主要对调试的过程作了详尽的描述，并对调试
