基于labview的雙通道示波器設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于labview的雙通道示波器設(shè)計(jì)design of dual channel virtual oscilloscope based on labview學(xué)院（部）： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2013 年 6 月 10 日安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于labview的雙通道示波器設(shè)計(jì)摘要虛擬儀器是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)飛速發(fā)展的產(chǎn)物，它正逐步取代傳統(tǒng)的電子儀器，是現(xiàn)代電工電子測量儀器的發(fā)展方向。虛擬儀器主要由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理、數(shù)據(jù)輸出與顯示三部分模塊組成。本文主要介紹雙通道虛擬示波器的設(shè)計(jì)。這種儀器是基于被命名為labview圖形化語言而發(fā)展形成的

2、，并且它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、顯示波形、數(shù)據(jù)存儲、測量錄音、打印數(shù)據(jù)和在線傳輸?shù)榷喾N功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示這種儀器擁有以下優(yōu)勢，例如穩(wěn)定的顯示、精準(zhǔn)的測量、功能擴(kuò)展和方便不同水平的人員操作的友好的交互界面。關(guān)鍵詞：虛擬儀器, 雙通道示波器, labviewdesign of dual channel virtual oscilloscope based on labviewabstractthe hypothesized instrument is the modern computer software and hardware technology rapid development produc

3、t, it is substituting for traditional gradually the electronic instrumentation, is the modern electrician electronic surveying instrument development direction. the hypothesized instrument mainly by the data acquisition, data analysis processing, the data output and demonstrated three parts of modul

4、es compose.this article deals with the design of dual channel virtual oscilloscope.the instrument was developed based on graph language named labview,and it can perform various tasks such as acquiring data,displaying waveform,storing data,measuring playback,printing data,and online transmission.the

5、experimental results show that the instrument enjoys such advantages as steady performance,precise measurement,expanded functions and friendly interface so people at various levels may use it. keywords: virtual instrument, dual channel virtual instrument, labviewi目錄摘要iabstractii1 緒論11.1研究背景及動態(tài)11.2本文

6、的研究意義及內(nèi)容21.2.1研究意義21.2.2研究內(nèi)容21.3 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀32 虛擬示波器的介紹42.1 虛擬儀器的簡介42.2 虛擬示波器的功能42.3 虛擬示波器的組成部分52.4 虛擬示波器的工作原理53 采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)73.1 數(shù)據(jù)采集技術(shù)簡介73.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)93.2.1 系統(tǒng)硬件配置103.2.2 通信協(xié)議113.2.3 主機(jī)通信程序113.2.4 下位機(jī)的串行通信程序設(shè)計(jì)123.3數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)133.3.1 labview通訊資源visa簡介133.3.2 在labview中調(diào)用c語言164 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)174.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)及要求174.2 虛擬示波器簡介174

7、.3 雙通道示波器vi的主體及程序184.3.1 仿真信號采集模塊194.3.2 通道選擇模塊194.3.3水平分度調(diào)節(jié)模塊194.3.4 幅值分度調(diào)節(jié)模塊204.3.5 波形存儲、停止模塊204.4 雙通道示波器vi的設(shè)計(jì)過程204.4.1 前面板的創(chuàng)建和設(shè)計(jì)214.4.2 各模塊功能實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)305 波形仿真部分345.1 仿真部分簡介345.2 仿真波形參數(shù)設(shè)置345.3 仿真波形效果圖34結(jié)論37附錄38參考文獻(xiàn)46致謝47i1 緒論在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)中，需要使用若干儀器、儀表觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果。常用的電子測量儀器有萬用表、邏輯筆、普通示波器、存儲示波器、邏輯分析儀等。萬用表和邏輯筆使用方

8、法比較簡單，而邏輯分析儀和存儲示波器目前在數(shù)字電路教學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用還不十分普遍。示波器是一種使用非常廣泛，且使用相對復(fù)雜的儀器。示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖象，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上，就可產(chǎn)生細(xì)小的光點(diǎn)。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等等。示波器用來測量交流電或脈沖電流波的形狀的儀器，由電子

9、管放大器、掃描振蕩器、陰極射線管等組成。除觀測電流的波形外，還可以測定頻率、電壓強(qiáng)度等。凡可以變?yōu)殡娦?yīng)的周期性物理過程都可以用示波器進(jìn)行觀測。示波器分為數(shù)字示波器和模擬示波器。模擬示波器采用的是模擬電路（示波管，其基礎(chǔ)是電子槍）電子槍向屏幕發(fā)射電子,發(fā)射的電子經(jīng)聚焦形成電子束,并打到屏幕上。屏幕的內(nèi)表面涂有熒光物質(zhì),這樣電子束打中的點(diǎn)就會發(fā)出光來。 而數(shù)字示波器則是數(shù)據(jù)采集，a/d轉(zhuǎn)換，軟件編程等一系列的技術(shù)制造出來的高性能示波器。數(shù)字示波器一般支持多級菜單，能提供給用戶多種選擇，多種分析功能。還有一些示波器可以提供存儲，實(shí)現(xiàn)對波形的保存和處理。利用示波器能觀察各種不同電信號幅度隨時間變化的

10、波形曲線，還可以用它測試各種不同信號的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等等。1.1研究背景及動態(tài)隨著計(jì)算機(jī)、通信、微電子技術(shù)的日益完善，以及以internet為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時代的到來和信息化要求的不斷提高，傳統(tǒng)的通信方式突破了時空限制和地域限制，大范圍通信變得越來越容易，對測控系統(tǒng)的組建也產(chǎn)生了越來越大的影響。一個大的復(fù)雜測試系統(tǒng)的輸入、輸出、結(jié)果分析往往分布在不同的地理位置，僅用一臺計(jì)算機(jī)并不能勝任測試任務(wù)，需要由分布在不同地理位置的若干計(jì)算機(jī)共同完成整個測試任務(wù)。集成測試越來越不能滿足復(fù)雜測試任務(wù)的需要，因此，“網(wǎng)絡(luò)化儀器”的出現(xiàn)成為必然。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到虛擬信號發(fā)生器中是虛擬儀

11、器發(fā)展的大趨勢。同傳統(tǒng)的編程語言相比，采用labview圖形化編程方式可以節(jié)省大約80%的程序開發(fā)時間，并且其運(yùn)行速度幾乎不受影響，其一般特征是將虛擬信號發(fā)生器、外部設(shè)備、被測點(diǎn)以及數(shù)據(jù)庫等資源納入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)資源共享，共同完成測試任務(wù)。使用網(wǎng)絡(luò)化虛擬信號發(fā)生器，可在任何地點(diǎn)、任意時刻獲取測量數(shù)據(jù)。和以pc為核心的虛擬信號發(fā)生器相比，網(wǎng)絡(luò)化將虛擬儀器的發(fā)展產(chǎn)生一次革命，網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器將把單臺虛擬儀器實(shí)現(xiàn)的三大功能（數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、及圖形化顯示）分開處理，分別使用獨(dú)立的基本硬件模塊實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的三大功能，以網(wǎng)線相連接，實(shí)現(xiàn)信息資源的共享?！熬W(wǎng)絡(luò)就是儀器”概念的確立，使人們明確了今后儀器儀表的研

12、發(fā)戰(zhàn)略，促進(jìn)并加速了現(xiàn)代測量技術(shù)手段的發(fā)展與更新。1.2本文的研究意義及內(nèi)容1.2.1研究意義示波器、是科研機(jī)關(guān)、企業(yè)研發(fā)實(shí)驗(yàn)室、大專院所的必備測量設(shè)備，而虛擬示波器系統(tǒng)集成了示波器、信號發(fā)生器和頻譜分析模塊，具有很大的應(yīng)用價值，主要為： 1) 可以加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)基礎(chǔ)建設(shè)。實(shí)驗(yàn)室儀器儀表的現(xiàn)代化水平反映了實(shí)驗(yàn)室技術(shù)基礎(chǔ)，而基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的虛擬示波器系統(tǒng)極大地降低了儀器成本，使大部分學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室都能配備，這給學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作帶來了極大的方便。同時，虛擬示波器系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和測量技術(shù)的完美結(jié)合，不僅提高實(shí)驗(yàn)儀器的技術(shù)含量，還符合實(shí)驗(yàn)室儀器儀表現(xiàn)代化的教學(xué)要求。 2) 縮短測量系統(tǒng)的開發(fā)時間。虛擬示

13、波器系統(tǒng)提供良好的性能擴(kuò)展能力，用戶可以通過自定義模塊快速開發(fā)出一整套測量系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的開發(fā)效率。 3) 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)測量。有的測量環(huán)境十分惡劣，用傳統(tǒng)儀器測量數(shù)據(jù)可能會使測量人員的人身安全受到威脅，用虛擬示波器系統(tǒng)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)測量，使測量人員遠(yuǎn)離危險(xiǎn)環(huán)境。 4) 儀器智能化。虛擬示波器系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與測量技術(shù)的完美結(jié)合，利用它可以實(shí)現(xiàn)24小時無人值守的參數(shù)測量、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存盤等功能，為數(shù)據(jù)的實(shí)時測量提供保障。 總之，虛擬示波器系統(tǒng)是虛擬儀器在測量方面的典型應(yīng)用，具有十分實(shí)用的價值。1.2.2研究內(nèi)容本文所研究的內(nèi)容主要是利用虛擬儀器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出一個具有傳統(tǒng)示波器功能的簡單電子數(shù)字示

14、波器，并且相對于傳統(tǒng)示波器，本文所研究的示波器有其相對的一些優(yōu)勢，例如本文研究的示波器可以實(shí)時存儲數(shù)據(jù)、打印波形等功能，而且這種示波器不拘泥于形式，可以根據(jù)實(shí)際情況的需要刪減和擴(kuò)展一些功能，所付出的勞動只是在示波器主程序中做出一些修改。在本文第二章中，主要介紹了虛擬儀器的概念、特點(diǎn)和優(yōu)勢、系統(tǒng)組成、優(yōu)勢及發(fā)展現(xiàn)狀，闡述與本論文編程有關(guān)的虛擬儀器在示波器中的應(yīng)用。第三章是介紹雙通道示波器的硬件部分，主要闡述了數(shù)據(jù)采集卡對外界信號的采集，單片機(jī)的電路設(shè)計(jì)，通過visa與串口進(jìn)行通信等內(nèi)容。第四章是全文的重點(diǎn)，詳細(xì)闡述了雙通道示波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，展示了示波器在測量信號時的各種功能。因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)情況中條件

15、的限制沒能用到一些硬件，本章中還設(shè)置了仿真信號的輸入，使之產(chǎn)生了仿真波形顯示。1.3 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀虛擬儀器從二十世紀(jì)八十年代開始引起人們關(guān)注，之后迅速發(fā)展。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，其所涉及領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，在對電子測量、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、測量分析、航天測控、工程過程控制等領(lǐng)域逐步替代了很大部分的傳統(tǒng)測量儀器，產(chǎn)生了很大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。在過去的幾十年里，儀器測量技術(shù)得到了長足的發(fā)展，發(fā)展過程大致經(jīng)歷三個階段，即模擬儀器、數(shù)字儀器和智能儀器。但共同特點(diǎn)是“信號采集和控制、分析與處理、結(jié)果的表達(dá)與輸出三大功能模塊，而這些模塊原來只能由廠家來制造定義、，那樣的話就會使儀器功能固定化、靈活性差。在如今的計(jì)算機(jī)技術(shù)支

16、持下，將儀器與計(jì)算機(jī)結(jié)合進(jìn)行測試，如將儀器的信號分析處理、結(jié)果輸出表達(dá)放到計(jì)算機(jī)上完成，或?qū)x器的三大功能設(shè)計(jì)模塊全部放到計(jì)算機(jī)上來完成，是完全可以實(shí)現(xiàn)的，在這種需求的背景條件下順理成章誕生了虛擬儀器。虛擬儀器的概念最初是由美國國家儀器公司（national instruments corp，簡稱ni）于1986年提出，ni公司在80年代研制和推出了許多總線系統(tǒng)的虛擬儀器，后來，美國hp公司，tektronic公司，racal公司也在此方面有了很多進(jìn)展。虛擬儀器在國外發(fā)展很快，以ni公司為首的很多公司已經(jīng)在市場上推出了大量基于虛擬儀器技術(shù)的電子儀器產(chǎn)品。據(jù)“世界儀表及自動化”雜志預(yù)測，虛擬儀器

17、在21世紀(jì)中期將占到儀器市場50%左右的份額。虛擬儀器在本世紀(jì)發(fā)展很快，大有取代傳統(tǒng)儀器的趨勢。近年來，世界很多公司推出了不少虛擬儀器軟件開發(fā)平臺，使儀器的使用者可以開發(fā)組建自己需要的虛擬儀器。其中，比較具有代表性的是ni公司labview平臺和labwindows/cvi平臺。相比而言，labwindows是為熟悉c語言的傳統(tǒng)軟件開發(fā)人員所設(shè)計(jì)的。虛擬儀器的研究必將是測量儀器界的一次新的潮流。2 虛擬示波器的介紹2.1 虛擬儀器的簡介虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應(yīng)用。自1986年問世以來，世界各國的工程師和科學(xué)家們都已將ni lab

18、view圖形化開發(fā)工具用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的各個環(huán)節(jié)，從而改善了產(chǎn)品質(zhì)量、縮短了產(chǎn)品投放市場的時間，并提高了產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)效率。使用集成化的虛擬儀器環(huán)境與現(xiàn)實(shí)世界的信號相連，分析數(shù)據(jù)以獲取實(shí)用信息，共享信息成果，有助于在較大范圍內(nèi)提高生產(chǎn)效率。虛擬儀器提供的各種工具能滿足我們?nèi)魏雾?xiàng)目需要。20年來，無論是初學(xué)乍用的新手還是經(jīng)驗(yàn)豐富的程序開發(fā)人員，虛擬儀器在各種不同的工程應(yīng)用和行業(yè)的測量及控制的用戶中廣受歡迎，這都?xì)w功于其直觀化的圖形編程語言。虛擬儀器的圖形化數(shù)據(jù)流語言和程序框圖能自然地顯示您的數(shù)據(jù)流，同時地圖化的用戶界面直觀地顯示數(shù)據(jù)，使我們能夠輕松地查看、修改數(shù)據(jù)或控制輸入。 美國國家儀器公司n

19、i（nationalinstruments）提出的虛擬測量儀器（vi）概念，引發(fā)了傳統(tǒng)儀器領(lǐng)域的一場重大變革，使得計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得以長驅(qū)直入儀器領(lǐng)域，和儀器技術(shù)結(jié)合起來，從而開創(chuàng)了“軟件即是儀器”的先河。 “軟件即是儀器”這是ni公司提出的虛擬儀器理念的核心思想。從這一思想出發(fā)，基于電腦或工作站、軟件和io部件來構(gòu)建虛擬儀器。io部件可以是獨(dú)立儀器、模塊化儀器、數(shù)據(jù)采集板（daq）或傳感器。ni所擁有的虛擬儀器產(chǎn)品包括軟件產(chǎn)品（如labview）、gpib產(chǎn)品、數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品、信號處理產(chǎn)品、圖像采集產(chǎn)品、dsp產(chǎn)品和vxi控制產(chǎn)品等。2.2 虛擬示波器的功能虛擬示波器是利用高性能的硬件模塊和高

20、效靈活的軟件來實(shí)現(xiàn)普通儀器的功能和許多拓展功能的一種軟硬件系統(tǒng)。虛擬示波器比傳統(tǒng)示波器價格要便宜，而且還具有波形觸發(fā)、存儲、顯示、測量、波形數(shù)據(jù)分析處理等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，得到了越來越多的普及。采用當(dāng)前示波器廣泛使用的usb接口，使得虛擬儀器與計(jì)算機(jī)接口更加方便，通信速度更高；使用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片（adc）進(jìn)行高速采樣；使用高性能的單片機(jī)進(jìn)行控制，使用高速大容量的存儲器（ram）實(shí)時保存采樣數(shù)據(jù)，提高了采樣的性能；使用labview語言設(shè)計(jì)上位機(jī)應(yīng)用程序，可以實(shí)現(xiàn)波形顯示，以及對數(shù)據(jù)的分析與處理。2.3 虛擬示波器的組成部分(1) 信號采集與控制。是由計(jì)算機(jī)和儀器硬件組成硬件平臺，實(shí)現(xiàn)對信號的采集、測

21、量、轉(zhuǎn)換與控制。(2) 數(shù)據(jù)分析與處理。虛擬示波器充分利用計(jì)算機(jī)的存儲、運(yùn)算功能，并通過軟件實(shí)現(xiàn)對輸入數(shù)據(jù)信號的分析與處理。處理內(nèi)容包括數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)值分析等。從數(shù)據(jù)分析上看，虛擬示波器比傳統(tǒng)儀器具有更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力。(3) 測量結(jié)果的顯示。虛擬示波器充分利用計(jì)算機(jī)的資源，如顯示器、存儲器等，把測量結(jié)果進(jìn)行多種方式的表達(dá)與輸出，其輸出形式包括通過總線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，通過光盤、磁盤的拷貝輸出，在硬盤上存儲數(shù)據(jù)以及通過計(jì)算機(jī)屏幕等圖形接口的輸出方式。2.4 虛擬示波器的工作原理模擬信號經(jīng)同軸電纜進(jìn)入采集卡的輸入通道，經(jīng)過前置濾波電路、衰減電路、可變增益放大電路，將信號處理成a/d

22、轉(zhuǎn)換器可以處理的標(biāo)準(zhǔn)電平，經(jīng)過a/d采樣量轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)字信號兵緩存到卡上的存儲器。其支持軟件直接通過usb接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)內(nèi)存，同時對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行分析處理、顯示、存儲及打印輸出等。虛擬示波器是采用計(jì)算機(jī)的虛擬技術(shù)，用以模擬通用示波器面板操作和處理功能，也就是使用個人計(jì)算機(jī)及其接口電路來采集現(xiàn)場或?qū)嶒?yàn)室信號，并通過圖形用戶界面（gui）來模仿示波器的操作面板，完成信號采集、調(diào)理、分析、處理和顯示輸出等功能。一般開發(fā)的虛擬示波器，是在數(shù)據(jù)采集硬件的支持下，配備一定功能的軟件，完成波形的存儲、分析、顯示等功能。一般測試儀器由信號采集。信號處理和結(jié)果顯示三大部分組成，這三部分均由硬件構(gòu)成。

23、虛擬示波器也是由這三大部分組成，但是除了信號采集部分是由硬件實(shí)現(xiàn)以外，其他兩部分都是由軟件實(shí)現(xiàn)。虛擬示波器總體上包括數(shù)據(jù)采集、觸發(fā)控制、波形顯示、參數(shù)測量、頻譜分析、波形存儲等模塊組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。圖2-1 虛擬示波器的結(jié)構(gòu)框圖3 采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 數(shù)據(jù)采集技術(shù)簡介硬件介紹：計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡組成了虛擬示波器的硬件平臺的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)采集卡是虛擬示波器的重要組成部件，其性能指標(biāo)直接影響虛擬示波器的采樣速率、精度等主要指標(biāo)。cpu的速度及計(jì)算機(jī)的內(nèi)存影響示波器處理數(shù)據(jù)的速度；計(jì)算機(jī)的硬盤決定了數(shù)據(jù)存儲的容量。labview中數(shù)據(jù)采集庫包含了許多有關(guān)采樣和生成數(shù)據(jù)的函數(shù)，它們與ni的

24、插卡式或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品協(xié)同工作。數(shù)據(jù)采集卡價格低廉、操作攜帶方便，因此大大的降低了每個通道的成本。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)是采集原始信號，其主要指標(biāo)有采樣精度、采樣速度。采樣精度由轉(zhuǎn)換器的位數(shù)來決定，而采樣速度是與采樣頻率不可分的。從提高精度的角度出發(fā)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)與采樣頻率之間是相互制約的。數(shù)據(jù)采集卡的選擇主要與采樣率、測量通道、分辨率和測量精度有關(guān)。采樣率即在單位時間內(nèi)的測量次數(shù)，一般用hz即采樣頻率來表示，也有的用ss表示。采樣率的選擇，取決于被測量的信號的變化速度，根據(jù)奈奎斯特采樣定理，所需的采樣頻率應(yīng)為所測信號的最高頻率分量的兩倍以上，即應(yīng)選用100khz的板卡才能完成最高頻率為50

25、khz的被測信號的測量工作。本虛擬數(shù)字存儲示波器是在對傳統(tǒng)示波器進(jìn)行分析后，基于多功能daq采集卡和labview開發(fā)平臺來設(shè)計(jì)的具有數(shù)字存儲示波器功能的電子測試儀器，主要由數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)處理部分、波形顯示部分、波形存儲等部分組成，可以完成對信號的輸入及獲取、信號電壓參數(shù)及時間頻率參數(shù)的自動測量、信號的波形顯示及存儲回放等功能。該示波器主要由數(shù)據(jù)采集daq（data acquisition）、接口總線、硬件驅(qū)動程序和虛擬數(shù)字示波器軟件構(gòu)成。圖3-1所示為虛擬數(shù)字示波器的整體組成結(jié)構(gòu)圖。信號檢測電路時信號調(diào)理輔助電路，接收傳感器傳送過來的物理信號，并從混合信號中提取出待測的微弱信號，輸出的多

26、路信號時已經(jīng)放大濾波和電平變換后的標(biāo)準(zhǔn)信號，送入數(shù)據(jù)采集卡板（由硬件程序驅(qū)動工作），通過系統(tǒng)總線送進(jìn)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。在使用daq卡之前必須對daq卡的硬件進(jìn)行配置，這些控制程序用到了相應(yīng)的底層daq驅(qū)動程序。該虛擬儀器的軟件是以labview開發(fā)環(huán)境為平臺，采用的是自頂而下的設(shè)計(jì)方法，首先，有要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)功能來制定一個整體框架。由一個采集開關(guān)啟動整個儀器采集過程，在采集狀態(tài)下，可以進(jìn)行參數(shù)的測量顯示；同時，還可以進(jìn)行時基的設(shè)置、觸發(fā)通道的設(shè)置、觸發(fā)模式的設(shè)置等；對于顯示面板上的波形可以任意地進(jìn)行位置的調(diào)整、縮放；對于當(dāng)前的波形能夠保存到硬盤上或u盤上；同樣，也能把硬盤或u盤上的數(shù)據(jù)讀到顯示面板

27、上（這是將停止數(shù)據(jù)的采集）并還能進(jìn)行參數(shù)的測量。該示波器的主要控制結(jié)構(gòu)有：手動設(shè)置掃描率的控制結(jié)構(gòu)，存儲控制結(jié)構(gòu)，采集控制結(jié)構(gòu)，測量控制結(jié)構(gòu)，通道選擇控制結(jié)構(gòu)，時基、幅值分度控制結(jié)構(gòu)。在這個總體框架的基礎(chǔ)上來進(jìn)行各個模塊的具體設(shè)計(jì)，并分別測量，測試通過后再把它們連接起來，構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)，最后進(jìn)行整個系統(tǒng)性能的調(diào)試，直到調(diào)試結(jié)果符合要求為止。圖3-1 虛擬示波器結(jié)構(gòu)圖計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡組成了虛擬示波器的硬件平臺的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)采集卡是虛擬示波器的重要組成部件，其性能指標(biāo)直接影響虛擬示波器的采樣速率、精度等主要指標(biāo)。cpu的速度及計(jì)算機(jī)的內(nèi)存影響示波器處理數(shù)據(jù)的速度；計(jì)算機(jī)的硬盤決定了數(shù)據(jù)存儲的容

28、量。labview中數(shù)據(jù)采集庫包含了許多有關(guān)采樣和生成數(shù)據(jù)的函數(shù)，它們與ni的插卡式或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品協(xié)同工作。數(shù)據(jù)采集卡價格低廉、操作攜帶方便，因此大大的降低了每個通道的成本。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)是采集原始信號，其主要指標(biāo)有采樣精度、采樣速度。采樣精度由轉(zhuǎn)換器的位數(shù)來決定，而采樣速度是與采樣頻率不可分的。從提高精度的角度出發(fā)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)與采樣頻率之間是相互制約的。數(shù)據(jù)采集卡的選擇主要與采樣率、測量通道、分辨率和測量精度有關(guān)。采樣率即在單位時間內(nèi)的測量次數(shù)，一般用hz即采樣頻率來表示，也有的用ss表示。采樣率的選擇，取決于被測量的信號的變化速度，根據(jù)奈奎斯特采樣定理，所需的采樣頻率應(yīng)為所測

29、信號的最高頻率分量的兩倍以上，即應(yīng)選用100khz的板卡才能完成最高頻率為50khz的被測信號的測量工作。沒有軟件，甚至沒有好的軟件，數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)不可能發(fā)揮很大的作用。數(shù)據(jù)系統(tǒng)一個主要方面是驅(qū)動軟件的使用。驅(qū)動軟件是直接對數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)來進(jìn)行設(shè)計(jì)的軟件層，管理著系統(tǒng)的操作以及和計(jì)算機(jī)資源的組合，比如cpu中斷、dma傳送、存儲器等。驅(qū)動軟件在保持高性能、提高給用戶易于理解的基礎(chǔ)的同時，隱藏了復(fù)雜、詳細(xì)的硬件及程序設(shè)計(jì)。ni一daq就是n1公司高性能數(shù)據(jù)采集及驅(qū)動程序。數(shù)據(jù)采集技術(shù)是電子測量儀器的基礎(chǔ)，當(dāng)然也是虛擬儀器的基礎(chǔ)。只有當(dāng)數(shù)據(jù)采集部分正確工作，整個虛擬儀器系統(tǒng)才能正確工作。3.2

30、 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡稱 das(dataaequisitionsystem)是信息科學(xué)的重要分支，它不僅應(yīng)用在現(xiàn)代智能檢測系統(tǒng)中，而且在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)、國防軍事及科學(xué)研究等方面都得到廣泛應(yīng)用，無論是過程控制狀態(tài)檢測、還是故障診斷、質(zhì)量檢測，都離不開數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)、智能儀器與外界物理世界聯(lián)系的橋梁，是獲取信息的重要途徑。其核心是計(jì)算機(jī)，它對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)處理。它所處理的是數(shù)字信號，因此輸入的模擬信號必須進(jìn)行模數(shù)(a/d)轉(zhuǎn)換，將模擬信號量化:，變成數(shù)字信號。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原理框圖如3-2所示，它由多路開關(guān)、采樣/保持器、放大器、a/d轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)等組成。

31、數(shù)據(jù)采集要經(jīng)過采樣和量化兩個必要步驟。采樣過程是將被測的連續(xù)信號離散化，從連續(xù)信號中抽取采樣時刻的信號值，由多路開關(guān)、采樣/保持器完成。如果被測信號變化緩慢，也可以不用采樣/保持器。多路開關(guān)將各路信號輪流切換到輸入端，對各路信號分時采樣。a/d轉(zhuǎn)換器將采樣信號量化，將轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號輸入到計(jì)算機(jī)中。放大器、濾波器可根據(jù)被測信號的大小及干擾的強(qiáng)弱選用。有的系統(tǒng)不采用公用放大器，而根據(jù)信號特點(diǎn)單獨(dú)配置。圖3-2 數(shù)據(jù)采集卡結(jié)構(gòu)圖3.2.1 系統(tǒng)硬件配置本次采用adc0809與at89c51單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)。adc0809與單片機(jī)at89c51的硬件接口方式一般有：查詢方式、中斷方式和等待延時方式。

32、本設(shè)計(jì)采用查詢方式。由于adc0809芯片內(nèi)部沒有時鐘脈沖源我選擇利用單片機(jī)8051提供的地址鎖存控制輸入信號alk經(jīng)d觸發(fā)器二分頻后作為adc0809的時鐘輸入。當(dāng)cpu訪問外存儲器時，alk的輸出作為外部鎖存地址的低字節(jié)的控制信號；又因adc0809的時鐘頻率有一定的范圍101280khz取時鐘頻率為6mhz。則alk端輸出的頻率為1mhz，再經(jīng)二分頻后為500khz。符合adc0809對時鐘的要求。由于adc0809內(nèi)部設(shè)有地址鎖存器所以通道地址由p2口的低3位直接與adc0809的a、b、c相連。通道基本地址為0000h-0007h。模擬量直接adc0809的in0一in7輸入。數(shù)字量

33、由adc0809的dod7輸出并直接接到單片機(jī)89c51的io口的po口 (p0el作為輸人e1)，adc0809其 他 引腳 如 ：start、oe、alk、a、b、c等直接接到單片機(jī) 的p2口(p2口作為輸出口)。最后adc0809的結(jié)束信號端口直接接到單片機(jī)p3.7口。接口電路如圖3-3。圖3-3 adc0809與at89c51的接口電路本通信系統(tǒng)采用at89c51作為下位機(jī),pc 機(jī)作為上位機(jī),二者通過rs-232串口接收或發(fā)送數(shù)據(jù)和指令。傳輸介質(zhì)為二芯屏蔽電纜。rs-232信號和單片機(jī)串口信號的電平轉(zhuǎn)換采用max232,它是具有雙驅(qū)動器、雙接收器的通信器接口電路,不需外接電容而進(jìn)行倍

34、壓及電壓極性轉(zhuǎn)換,只需+5v供電,電源電流為5ma ,傳輸率200kb/s。串行接口電路原理見圖3-4。圖3-4串行接口電路原理圖3.2.2 通信協(xié)議 系統(tǒng)中pc機(jī)承擔(dān)主控任務(wù),負(fù)責(zé)該測控系統(tǒng)的通信參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)的采集處理及對單片機(jī)運(yùn)行的控制。單片機(jī)接收pc機(jī)的指令,根據(jù)指令信息實(shí)現(xiàn)對波形的發(fā)生和結(jié)束,并對波形的頻率、幅值、相位、偏移量等進(jìn)行實(shí)時調(diào)節(jié)。其通信協(xié)議為:采用rs-232異步通信方式,51單片機(jī)串行口共有4 種工作方式,這里采用單片機(jī)串口通信的方式1,該方式為8位異步串行通信方式,其波特率是可變的,1位起始位,8位數(shù)據(jù)位,1位停止位,無奇偶校驗(yàn),若晶振頻率為11.0592mhz,取波

35、特率為9 600b/s。下位機(jī)按接收到的指令工作, 若主控機(jī)發(fā)出無效或錯誤指令, 將不作任何控制。3.2.3 主機(jī)通信程序在主機(jī)通信程序設(shè)計(jì)中,采用圖形化語言labview作為編程語言它把高級語言中的函數(shù)封裝為圖形功能模塊,圖標(biāo)間的連線表示各個功能模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞。編程方式簡單、直觀、便于使用。串口通信功能模塊包括串口初始化模塊、串口讀模塊以及串口寫模塊,通過這些模塊就可以實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)的控制。主程序運(yùn)行后, 首先設(shè)置串口,如選擇端口、設(shè)置波特率等；然后啟動測控系統(tǒng), 并可以通過按鈕控制波形的生成、結(jié)束和頻率、幅值等的調(diào)整。圖3-5串口通信的流程圖3.2.4 下位機(jī)的串行通信程序設(shè)計(jì)89c51

36、單片機(jī)的程序采用匯編語言寫成。利用匯編語言直接對相關(guān)硬件進(jìn)行操作,具有開銷小、效率高的特點(diǎn)。在編寫單片機(jī)程序時應(yīng)當(dāng)注意的是必須保證pc機(jī)與單片機(jī)串口通信時的波特率一致。如果兩者不同的話, 就無法進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸而導(dǎo)致通信失敗。所以在單片機(jī)程序中初始化時應(yīng)當(dāng)根據(jù)單片機(jī)晶振和串口通信方式對寄存器進(jìn)行設(shè)置。在本系統(tǒng)中,單片機(jī)除了負(fù)責(zé)串口通信外,還承擔(dān)著波形發(fā)生的作用。通過軟件生成波形會帶來很大的硬件消耗,因此必須注意與串口通信的協(xié)調(diào)。圖3-6 集串口通信和軟件生成波形的算法流程圖3.3數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)3.3.1 labview通訊資源visa簡介visa是虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)框架（virtual instr

37、umentation software architecture ）的簡稱。它本身不提供儀器編程能力，是一個調(diào)用底層代碼來控制硬件的高層api（應(yīng)用程序接口），為高級儀器驅(qū)動程序和低級i/o驅(qū)動程序之間提供了一個層，使得高級儀器驅(qū)動程序和硬件無關(guān)，更大大提高了儀器（目前主要是vxi儀器，cpib儀器，rs232儀器）的互換性。在labview里使用visa，必須安裝ni-visa程序包，安裝后與串口通信相關(guān)的visa函數(shù)位于serial子模板上，如下圖3-7所示：圖3-7 serial子模板其中共有8個操作函數(shù)，下面分別介紹在串口通訊中常用到的4個函數(shù)-visa配置串口、visa寫入、visa

38、讀取、visa關(guān)閉，如下圖所示。 圖3-8 visa配置串口功能：設(shè)定波特率，數(shù)據(jù)位，停止位，奇偶校驗(yàn)位，流控制，超時處理，終止符和終止符使能等參數(shù)，將visa資源名稱指定的串口按特定設(shè)置初始化。 圖3-9 visa寫入功能：將“寫入緩沖區(qū)”的數(shù)據(jù)寫入visa資源名稱指定的串口。 圖3-10 visa讀取功能：從visa資源名稱所指定的串口中讀取指定字節(jié)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)返回至讀取緩沖區(qū)。 圖3-11 visa關(guān)閉功能：關(guān)閉visa資源名稱指定的串口會話或事件對象。由labview設(shè)計(jì)的visa顯示界面，如下圖3-10所示：圖3-10 visa顯示界面注釋： 1、點(diǎn)擊“visa資源名稱”右邊的下

39、拉按鈕會出現(xiàn)刷新提示，單擊刷新，可以連接到當(dāng)前工作的串口上。 2、所用labview串口通訊程序的波特率設(shè)置為9600，無奇偶校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)位，一位停止位。圖3-11 visa程序框圖3.3.2 在labview中調(diào)用c語言在進(jìn)行一些數(shù)據(jù)處理和開發(fā)數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動子程序時，labview的圖形化編程語言就難以實(shí)現(xiàn)。通過cin 技術(shù)，可以在labview調(diào)用c 語言源代碼。c 語言是目前公認(rèn)的功能非常強(qiáng)大的程序語言，labview通過與c 語言接口，可增強(qiáng)其整體功能。windows系統(tǒng)下，通過cin 技術(shù)在labview 8.6程序中利用visual c + + 6.0 開發(fā)環(huán)境調(diào)用c語言源代碼。

40、步驟為：框圖程序設(shè)計(jì)、建立模塊文件、編譯cin 源代碼、在labview 8.6中調(diào)入.lsb 文件。c語言程序見附錄。 4 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)及要求示波器是以短暫掃跡的形式顯示一個量的瞬時值的儀器，也是一種測量、觀察、記錄的儀器，在科研和實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用十分廣泛。傳統(tǒng)的模擬示波器把需要觀察的兩個電信號加至示波管的x、y通道以控制電子束的偏移，從而獲得熒光屏上關(guān)于兩個電信號關(guān)系的顯示波形。這種模擬示波器體積大、重量輕、成本高、價格貴，并不適合于對非周期的、單次信號的測量?；诙喙δ躣aq卡和labview平臺開發(fā)的虛擬數(shù)字示波器，具有結(jié)構(gòu)簡單、開發(fā)成本低等優(yōu)點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。數(shù)

41、字示波器主要由軟件控制完成信號的采集、處理和顯示。系統(tǒng)軟件總體上包括數(shù)據(jù)采集、波形顯示、參數(shù)測量、及波形存儲和回放等模塊。(1) 數(shù)據(jù)采集:主要完成數(shù)據(jù)采集的控制，包括設(shè)備號、通道選擇控制、采樣速率、采樣點(diǎn)數(shù)等，另外選擇采集的波形類型。(2) 波形顯示:對采集到的波形進(jìn)行觸發(fā)控制和時基控制后再顯示波形，可以實(shí)現(xiàn)單信道顯示和雙信道顯示，以及對波形運(yùn)算后的輸出顯示，有:a、b、a&b、xy模式。(3) 參數(shù)測量:完成電壓參數(shù)、頻率參數(shù)的測量功能。(4) 結(jié)果整形、打印、保存模塊:讀取已存在文件中的波形數(shù)據(jù)，并將當(dāng)前的波形參數(shù)寫到文檔中，打印波形。4.2 虛擬示波器簡介虛擬數(shù)字示波器是把模擬信號轉(zhuǎn)換

42、成數(shù)字形式( 一串二進(jìn)制數(shù)) , 進(jìn)行顯示或進(jìn)行存儲的存儲式示波器.由它的波形是用數(shù)字方式存儲的。該數(shù)字示波器的軟件是以labview開發(fā)環(huán)境為平臺，采用的是自頂而下的設(shè)計(jì)方法，首先，有要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)功能來制定一個整體框架。由一個采集開關(guān)啟動整個儀器采集過程，在采集狀態(tài)下，可以進(jìn)行參數(shù)的測量；同時，還可以進(jìn)行時基的設(shè)置、觸發(fā)通道的設(shè)置、觸發(fā)模式的設(shè)置等；對于顯示面板上的波形可以任意地進(jìn)行位置的調(diào)整、縮放；對于當(dāng)前的波形能夠保存到硬盤上或u盤上；同樣，也能把硬盤或u盤上的數(shù)據(jù)讀到顯示面板上（這是將停止數(shù)據(jù)的采集）并還能進(jìn)行參數(shù)的測量；還可以把當(dāng)前的波形打印出來。此外，應(yīng)用高效數(shù)字信號處理技術(shù)，還可

43、實(shí)現(xiàn)fft算法，對頻域信號進(jìn)行分析。該虛擬示波器主要包括以下基本模塊：顯示信號采集模塊、通道選擇模塊、水平分度調(diào)節(jié)模塊、幅值分度調(diào)節(jié)模塊、數(shù)據(jù)保存模塊等。在對示波器主要功能了解的基礎(chǔ)上來進(jìn)行各個模塊的具體設(shè)計(jì)，并分別測量，測試通過后再把它們連接起來，構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)，最后進(jìn)行整個系統(tǒng)性能的調(diào)試，直到調(diào)試結(jié)果符合要求為止。4.3 雙通道示波器vi的主體及程序如下圖圖4-1和圖4-2所示，分別為本章所創(chuàng)建的雙通道示波器的前面板及后面板程序框圖。雙通道示波器的運(yùn)行主要是通過后面板程序框圖的幾個模塊來編程實(shí)現(xiàn)的。接下來將對這幾個主要的功能模塊要實(shí)現(xiàn)的功能和作用分別進(jìn)行介紹。圖4-1 雙通道示波器前面

44、板4-2 雙通道示波器程序框圖4.3.1 仿真信號采集模塊波形信號的輸入一般是通過數(shù)據(jù)采集卡從外界采集再傳輸?shù)接?jì)算機(jī)與主程序進(jìn)行互動，本章數(shù)據(jù)采集的是仿真信號，即在主程序中直接輸入采樣頻率、采樣數(shù)、信號頻率、信號幅值等產(chǎn)生仿真波形。信號類型選項(xiàng)控制輸入的波形類型，將采樣頻率、采樣數(shù)捆綁成簇構(gòu)成信號的采樣信息，頻率、幅值、相角作為產(chǎn)生波形的自帶參數(shù)，這些參數(shù)決定了示波器仿真信號的產(chǎn)生，與采樣信息一起構(gòu)成了仿真信號的采集模塊。4.3.2 通道選擇模塊通道選擇功能塊通過調(diào)節(jié)選擇，可以表明示波器顯示哪一通道信號，可以選擇的通道信號為通道a、通道b以及通道a和通道b兩路信號同時顯示。常見的一般示波器都可

45、以進(jìn)行單通道信號顯示或兩路通道信號顯示。通道選擇以及示波器中的信號顯示同樣是一般示波器的主要功能之一。本章在創(chuàng)建雙通道示波器進(jìn)行簡單的期間模擬時，對這部分功能進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)和模擬。4.3.3水平分度調(diào)節(jié)模塊通道選擇功能塊通過調(diào)節(jié)選擇，可以表明示波器顯示哪一通道信號，可以選擇的通道信號為通道a、通道b以及通道a和通道b兩路信號同時顯示。常見的一般示波器都可以進(jìn)行單通道信號顯示或兩路通道信號顯示。通道選擇以及示波器中的信號顯示同樣是一般示波器的主要功能之一。本章在創(chuàng)建雙通道示波器進(jìn)行簡單的期間模擬時，對這部分功能進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)和模擬。4.3.4 幅值分度調(diào)節(jié)模塊通道選擇功能塊通過調(diào)節(jié)選擇，可以表明示波器顯

46、示哪一通道信號，可以選擇的通道信號為通道a、通道b以及通道a和通道b兩路信號同時顯示。常見的一般示波器都可以進(jìn)行單通道信號顯示或兩路通道信號顯示。通道選擇以及示波器中的信號顯示同樣是一般示波器的主要功能之一。本章在創(chuàng)建雙通道示波器進(jìn)行簡單的期間模擬時，對這部分功能進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)和模擬。4.3.5 波形存儲、停止模塊一般的虛擬儀器示波器都有數(shù)據(jù)存儲、波形打印等模塊，這是虛擬示波器相對于傳統(tǒng)示波器的優(yōu)勢之一。本章介紹的示波器可以在波形測量結(jié)束后，將輸出的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。停止按鈕可結(jié)束示波器對信號的采集與測量，是主程序停止運(yùn)行。4.4 雙通道示波器vi的設(shè)計(jì)過程打開labview8.6的運(yùn)行程序，彈出

47、啟動界面，選擇雙通道虛擬示波器項(xiàng)目，如圖4-3所示。雙擊打開該項(xiàng)目，出現(xiàn)項(xiàng)目關(guān)系，單擊“新建”按鈕或從“文件”菜單選擇“新建vi”后創(chuàng)建新的labview控件，彈出新的vi前程序框圖。圖4-3 打開labview8.6程序項(xiàng)目此時，單擊“保存”按鈕或從“文件”菜單選擇“保存”后，輸入名稱“雙通道虛擬示波器”保存，如圖4-4所示。圖中左側(cè)的文檔列表中，顯示了項(xiàng)目關(guān)系圖，包括在該項(xiàng)目下的所有已經(jīng)創(chuàng)建的labview的vi項(xiàng)目名稱，以及依賴關(guān)系和程序生成規(guī)范；中間為創(chuàng)建的前程序框圖，在前程序框圖的標(biāo)題中已經(jīng)顯示所保存的文件名；在運(yùn)行界面右側(cè)，同時顯示出前面板的控件面板、工具面板和及時幫助對話框。本章

48、在創(chuàng)建雙通道示波器的步驟中，首先進(jìn)行雙通道示波器運(yùn)行界面的設(shè)計(jì)，然后，利用labview提供的vi控件進(jìn)行程序編程部分的工作，和前面的創(chuàng)建過程有所不同。前面的設(shè)計(jì)創(chuàng)建過程首先通過程序框圖的設(shè)計(jì)之后，再進(jìn)行前面板的設(shè)計(jì)。這兩種不同的創(chuàng)建過程對一般的labview控件的創(chuàng)建過程比較常用，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。此外，在創(chuàng)建非常復(fù)雜的labview控件vi的過程中，這兩種創(chuàng)建和設(shè)計(jì)過程需要根據(jù)具體情況進(jìn)行交叉進(jìn)行，能夠完成功能比較完善、界面比較美觀的labview的vi。圖4-4 創(chuàng)建vi并保存后的界面4.4.1 前面板的創(chuàng)建和設(shè)計(jì)在本章創(chuàng)建雙通道的設(shè)計(jì)過程中，首先對該labview的vi前界面進(jìn)行整體創(chuàng)建和

49、設(shè)計(jì)。前界面的主要創(chuàng)建設(shè)計(jì)為：創(chuàng)建波形圖顯示控件，用于示波器的波形圖顯示；創(chuàng)建信號輸入面板，對信號類型進(jìn)行選擇；創(chuàng)建通道選擇面板，可以對示波器可以顯示的通道波形進(jìn)行選擇；創(chuàng)建定位面板，可以對示波器的水平分度和幅值分度進(jìn)行調(diào)節(jié)；創(chuàng)建程序控制面板，對示波器控件的程序功能進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。1示波器波形圖控件的創(chuàng)建具體的示波器圖形控件創(chuàng)建步驟如下。在labview前面板，選擇波形圖控件，選擇順序?yàn)椤翱丶?jīng)典經(jīng)典圖形波形圖”或“新式”“圖形”“波形圖”?？梢灾苯釉谇懊姘暹x擇，也可以在前面板單擊鼠標(biāo)右鍵，再按照以上順序進(jìn)行選擇，如圖4-5所示。根據(jù)基本的設(shè)計(jì)構(gòu)想創(chuàng)建簡單雙通道示波圖形的界面布局，將該波形圖控

50、件放在labview前面板左上角。圖4-5波形圖控件的選擇過程示波器波形圖控件的屬性設(shè)置。在波形圖控件上，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單上選擇“屬性”彈出屬性對話框，此時，可以設(shè)置示波器波形圖控件的屬性選項(xiàng)。根據(jù)示波器波形圖控制的情況，設(shè)置相應(yīng)的屬性選項(xiàng)卡。（1）外觀選項(xiàng)卡屬性設(shè)置。外觀屬性頁設(shè)置的屬性直接和波形圖控件的外觀特性有關(guān)。設(shè)置時，取消構(gòu)選“標(biāo)簽”的“可見”、“標(biāo)題”的“可見”及“顯示圖例”復(fù)選框，從而使示波器波形圖控件的顯示更加接近真實(shí)的物理示波器面板，在添加曲線欄設(shè)置曲線為2條。設(shè)置如圖4-6所示。（2）顯示格式選項(xiàng)卡屬性設(shè)置。該屬性頁能夠?qū)Σㄐ螆D控件的x和y軸的現(xiàn)實(shí)數(shù)值格式及精

51、度進(jìn)行設(shè)置和調(diào)節(jié)。設(shè)置時，將x軸和y軸的“數(shù)據(jù)類型”均設(shè)置為浮點(diǎn)數(shù)、“精度類型”均選擇“精度位數(shù)”、“位數(shù)”選擇3，具體如圖4-7所示。圖4-6 波形圖圖屬性外觀選項(xiàng)卡設(shè)置圖4-7波形圖格式與顯示格式選項(xiàng)卡設(shè)置（4）標(biāo)尺選項(xiàng)卡屬性設(shè)置。標(biāo)尺屬性頁設(shè)置的屬性對波形圖控件顯示標(biāo)簽、網(wǎng)絡(luò)線等屬性都有比較重要的影響。設(shè)置 “y軸”標(biāo)尺選項(xiàng)卡的屬性設(shè)置，勾選“顯示標(biāo)尺標(biāo)簽”復(fù)選框。 “刻度樣式與顏色”屬性中，“主刻度”、“輔刻度”和“標(biāo)記文本”的顏色均設(shè)置為綠色?！熬W(wǎng)絡(luò)樣式與顏色”中，“主網(wǎng)絡(luò)”設(shè)置為綠色、“輔網(wǎng)絡(luò)”設(shè)置為“t”型樣式?！皒軸”的屬性設(shè)置中，“自動調(diào)整標(biāo)尺”選項(xiàng)中的最小值和最大值分別調(diào)整

52、為0和0.1。其他屬性的設(shè)置與“y軸”設(shè)置相同。（5）波形圖屬性對話框的其他設(shè)置。其他設(shè)置選項(xiàng)，如游標(biāo)屬性頁的設(shè)置、說明信息屬性頁的設(shè)置以及數(shù)據(jù)綁定屬性頁的設(shè)置，這些屬性的設(shè)置在前面章節(jié)中已經(jīng)作過簡單的介紹。感興趣的讀者可以根據(jù)需要設(shè)置相應(yīng)的一些屬性。而對于數(shù)據(jù)幫定等屬性頁的設(shè)置，設(shè)計(jì)到比較高級的數(shù)據(jù)處理功能，可以和數(shù)據(jù)庫及其他相關(guān)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)綁定的設(shè)置與顯示，本章對這些屬性暫時不予以介紹。感興趣的讀者可以按照屬性頁中的提示來完成相應(yīng)的屬性設(shè)置。圖4-8 波形圖曲線選項(xiàng)卡設(shè)置2布置雙通道示波器界面的其他面板如前文所述，本章創(chuàng)建雙通道波形圖vi控件，首先創(chuàng)建該波形圖控件的外觀界面。根

53、據(jù)外觀界面的整體布局，需要在前面板界面上，布置多個面板，用于對不同調(diào)節(jié)功能、說明功能和控件功能的調(diào)節(jié)、顯示和完成控件目的。需要布置的主要包括以下一些面板：信號采集面板（用于采集簡單雙通道示波器的仿真信號）、程序控制面板（控制簡單雙通道示波器的信息存儲和程序終止命令的執(zhí)行任務(wù)）、通道選擇面板（選擇示波器不同通道的信號，如單通道還是雙通道信號顯示）和定位面板（水平分度的調(diào)節(jié)及數(shù)值分度的調(diào)節(jié)和顯示）。（1）面板選擇和設(shè)置在實(shí)現(xiàn)時，這些面板都選擇使用“上凸盒”控件顯示，從而達(dá)到比較美觀的外觀效果在labview8.6設(shè)計(jì)的前面板，選擇“上凸盒”控件的順序?yàn)椤翱丶揎椛贤购小笨梢酝ㄟ^控件選板進(jìn)行選擇，也

54、可以通過單擊右鍵鼠標(biāo)后再按照以上順序進(jìn)行選擇。選擇這些控件后，按照需要改變這些控件的大小，布置幾個面板。同時，再者些不同的面板上，添加“文字”標(biāo)簽，用于說明具體的面板功能。經(jīng)過以上的布局調(diào)整之后，簡單雙通道示波器的前面布局如圖4-9所示，結(jié)構(gòu)相對比較緊湊、比較美觀。圖4-9簡單的雙通道示波器界面的面板布局3.前面板各模塊控件的添加（1）通道選擇面板的創(chuàng)建在通道選擇面板上選擇添加“下拉列表”控件，選擇順序?yàn)椤翱丶?jīng)典下拉列表”如圖4-10所示。改變所添加控件的大小和寬度，使之外觀比較適合于顯示。在選擇的下拉列表控件上單擊右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“屬性”，修改屬性對話框中的屬性選項(xiàng)卡。在“外觀

55、”選項(xiàng)卡中，標(biāo)簽選擇可見，標(biāo)簽名為“單通道選擇”，其他的不變?！皵?shù)據(jù)類型”“數(shù)據(jù)輸入”“顯示格式”等選項(xiàng)卡參數(shù)不用設(shè)置，在“編輯項(xiàng)”選項(xiàng)卡中，勾選有序值復(fù)選框，并分別添加三個有序值，分別為“a”，“b”，“a&b”。 這3項(xiàng)分別表示，示波器只顯示通道a中的信號和只顯示通道b中的信號、同時顯示兩路通道的信號。另一控件“單雙選擇”與“單通道選擇”控件的添加類似，將控件標(biāo)簽改為“單雙選擇”，將有序值選項(xiàng)添加2個有序值，分別對應(yīng)“單通道”，“雙通道”。此控件控制雙通道示波器信號輸入的單雙通道選擇。圖4-10 下拉列表控件的選擇（2）信號輸入與采集面板的創(chuàng)建在信號輸入模塊，添加“枚舉”控件和“數(shù)值”控件，“枚舉”控件控制波形信號的類型，“數(shù)值”控件控制輸入信號的頻率與幅值參數(shù)。選擇“控件經(jīng)典經(jīng)典下拉列表及枚舉枚舉”添加枚舉控件。右鍵單擊該控件選擇“屬性”對該控件的選項(xiàng)卡進(jìn)行設(shè)置。在“外觀”選項(xiàng)卡中，標(biāo)簽“可見”復(fù)選框不選，選擇標(biāo)題“可見”復(fù)選框，標(biāo)題名輸入“a信號類型”，“顯示格式”選項(xiàng)卡選擇“十進(jìn)制”格式，“編輯項(xiàng)”選項(xiàng)卡添加4個選項(xiàng)，分別為“sine wave”、“triangle wave”、“square wave”、“sawtooth wave”。同樣，另一控