測(cè)控儀器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)---基于labview 的數(shù)字示波器設(shè)計(jì)

1、<p>　　測(cè)控儀器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　班 級(jí)：

2、 </p><p>　　專 業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 </p><p>　　學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 </p><p>　　時(shí) 間： </p><p>　　地 點(diǎn)： 機(jī)械工程學(xué)院機(jī)房 </p><p>　

3、　指導(dǎo)教師： </p><p>　　測(cè)控儀器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：基于Labview 的數(shù)字示波器設(shè)計(jì)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求：</b></p><p><b>　　一、主要功能模塊</b></p><

4、;p>　　數(shù)字示波器主要由軟件控制完成信號(hào)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(cè)量、頻譜分析及波形存儲(chǔ)和回放等五大模塊，功能結(jié)構(gòu)框圖如下：</p><p><b>　　1．?dāng)?shù)據(jù)采集模塊</b></p><p>　　主要完成數(shù)據(jù)采集的控制，包括觸發(fā)控制、通道選擇控制、時(shí)基控制等。其中：</p><p>　　1）觸發(fā)

5、控制包括觸發(fā)模式、觸發(fā)斜坡、觸發(fā)電平控制；</p><p>　　2）通道選擇主要控制單通道或雙通道測(cè)量；</p><p>　　3）時(shí)基控制主要控制采集卡掃描率、每一通道掃描次數(shù)(取樣數(shù))。</p><p><b>　　2．波形顯示模塊</b></p><p>　　軟件需提供五種波形顯示模式：</p><

6、;p>　　1）A、B、A&B 模式：通過(guò)顯示通道選擇按鍵A 和B，可以任意顯示某一通道或兩通道輸入信號(hào)的波形。</p><p>　　2）XY 模式：當(dāng)兩通道都處于選通狀態(tài)時(shí)，使用此模式來(lái)顯示李沙育(Lissajous)圖形、測(cè)量相位差或頻率。</p><p>　　3）A＋B，A－B 模式：當(dāng)兩通道處于選通狀態(tài)時(shí)，使用此模式顯示兩通道信號(hào)代數(shù)相加、相減后的波形。</p&g

7、t;<p><b>　　4）A&A 積分</b></p><p><b>　　5）A&A 微分</b></p><p><b>　　3．參數(shù)測(cè)量模塊</b></p><p>　　主要模擬HP54603B 的參數(shù)測(cè)量功能，完成包括Vrms 等19 個(gè)電壓參數(shù)和頻率、周期等7

8、 個(gè)時(shí)間參數(shù)的測(cè)量，并顯示其測(cè)量結(jié)果。</p><p><b>　　4．頻譜分析模塊</b></p><p>　　采用快速FFT 算法，完成頻域信號(hào)分析?？蓪?shí)現(xiàn)的頻譜分析控制包括：</p><p>　　1）Window 選擇，提供9 種頻譜分析窗口；</p><p>　　2）Log/Linear 選擇，提供3 種坐標(biāo)顯示

9、模式；</p><p>　　3）DisplayUnit 選擇，提供8 種單位。</p><p>　　5．?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)和回放模塊</p><p>　　按鍵“寫(xiě)盤”控制是否進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；按鍵“讀盤”控制是否從數(shù)據(jù)文件中讀取數(shù)據(jù)。主面板提供了兩個(gè)文件名輸入框，前—個(gè)為信號(hào)波形數(shù)據(jù)文件名輸入框，后一個(gè)為采樣周期文件名輸入框，這兩個(gè)文件由寫(xiě)盤功能和讀盤功能共用。從軟盤或硬盤上讀取

10、的數(shù)據(jù)同實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)一樣，能夠進(jìn)行自動(dòng)參數(shù)測(cè)量以及顯示波形，并保留在顯示窗口(顯示模式可以設(shè)置為三種模式中的任意一種)，還可以根據(jù)需要設(shè)置進(jìn)行頻譜分析。</p><p><b>　　二、主要控制結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　1．測(cè)量控制結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　通過(guò)邏輯按鍵“測(cè)量”控制是否進(jìn)行測(cè)量；通

11、過(guò)邏輯按鍵“通道”控制通道選擇。</p><p>　　2．自動(dòng)調(diào)整掃描率控制結(jié)構(gòu)</p><p>　　由邏輯按鍵組“自動(dòng)”、“手動(dòng)”來(lái)控制是自動(dòng)調(diào)整掃描率，還是手動(dòng)調(diào)整掃描率。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一．前言……………………………………………………………………………… 5<

12、;/p><p>　　二．示波器設(shè)計(jì)方案………………………………………………………………… 6</p><p>　　三．示波器工作原理與設(shè)計(jì)步驟…………………………………………………… 8</p><p>　　Ⅰ.模擬采集模塊……………………………………………………… 8</p><p>　?、?時(shí)基控制…………………………………………………………

13、… 10</p><p>　?、?波形顯示模塊……………………………………………………… 10</p><p>　　Ⅳ.參數(shù)測(cè)量模塊……………………………………………………… 13</p><p>　?、?頻譜分析模塊……………………………………………………… 15</p><p>　　Ⅵ.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和回放模塊……………………………………………

14、… 17</p><p>　?、?波形打印模塊……………………………………………………… 18</p><p>　?、?主要控制結(jié)構(gòu)……………………………………………………… 19</p><p>　　四．遇到的問(wèn)題及解決方法………………………………………………… 20</p><p>　　五．總結(jié)…………………………………………………………

15、…………… 21</p><p>　　附錄：前面板和程序框圖……………………………………………………… 22</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在測(cè)量領(lǐng)域中需要不斷更新測(cè)量設(shè)備，以滿足越來(lái)越高的測(cè)量要求。在我國(guó)，傳統(tǒng)儀器技術(shù)還比較落后，目前有大批陳舊的測(cè)試儀器等待更新。這些儀器的測(cè)量精度和可

16、靠性均低于國(guó)外，并且自動(dòng)化程度較低。高檔儀器基本上依靠國(guó)外進(jìn)口，每年都消耗國(guó)家大量外匯。然而，花大量資金購(gòu)買的儀器，可能我們只需要其中的一部分功能，同時(shí)有些其他應(yīng)用的功能要求，該儀器卻滿足不了。這些情況無(wú)疑是大大浪費(fèi)了投資。設(shè)想要是能將儀器稍微改動(dòng)以實(shí)現(xiàn)更大的使用范圍該多好。但是這對(duì)于傳統(tǒng)儀器來(lái)說(shuō)是非常困難的。虛擬儀器的出現(xiàn)，將徹底改變這種局面。利用計(jì)算機(jī)豐富的軟硬件資源，用戶可以隨心所欲地根據(jù)自己的需求，設(shè)計(jì)自己的儀器系統(tǒng)，滿足多種多

17、樣的應(yīng)用需求。數(shù)字示波器是在科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用的一種通用儀器。目前高精度、具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力的示波器，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴。所以虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器的設(shè)計(jì)有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；虛擬示波器能充分發(fā)揮虛擬儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能豐富、價(jià)格低廉、能重復(fù)開(kāi)發(fā)、可用戶自定義的優(yōu)勢(shì)。設(shè)計(jì)的虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器，可同時(shí)顯示、記錄和存儲(chǔ)多通道輸入的波形，并且可以對(duì)波形進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，具有一定的研究意義。</p><p>　　結(jié)合

18、虛擬儀器技術(shù)和軟件編程技術(shù)，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)虛擬示波器。整個(gè)系統(tǒng)分為硬件和軟件兩個(gè)部分。硬件部分主要由計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集模塊組成。數(shù)據(jù)采集模塊采用阿爾泰公司的PCI2003數(shù)據(jù)采集卡，由于硬件部分主要是購(gòu)買的成熟產(chǎn)品，本論文的研究重點(diǎn)放在軟件的編制和實(shí)現(xiàn)上。</p><p>　　本課題的主要工作是首先進(jìn)行虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器(簡(jiǎn)稱為虛擬示波器)的整體設(shè)計(jì)；熟悉數(shù)據(jù)采集卡的使用；掌握虛擬儀器的軟件編程環(huán)境LabVI

19、EW的使用：用圖形化編程語(yǔ)言LabVIEW實(shí)現(xiàn)虛擬示波器的數(shù)據(jù)采集模塊、參數(shù)測(cè)量模塊、頻譜分析模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和讀取模塊以及濾波模塊的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　示波器設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　虛擬示波器由硬件設(shè)備與接口、設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件和虛擬儀器面板組成。其中硬件設(shè)備與接口包括儀器接口設(shè)備和計(jì)算機(jī)，設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件是直接控制各種硬件接口的驅(qū)動(dòng)程序。本設(shè)計(jì)的

20、信號(hào)處理與結(jié)果顯示都由軟件完成，并以虛擬儀器面的形式在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示與真實(shí)儀器面板操作性對(duì)應(yīng)的各種控件。本虛擬數(shù)字存儲(chǔ)示波器是在對(duì)傳統(tǒng)示波器進(jìn)行分析后，基于多功能DAQ采集卡和LabVIEW開(kāi)發(fā)平臺(tái)來(lái)設(shè)計(jì)的具有數(shù)字存儲(chǔ)示波器、數(shù)字萬(wàn)用表、數(shù)字頻率計(jì)三者功能與一體的一個(gè)功能強(qiáng)大的電子測(cè)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(chǔ)和回放以及頻譜分析等部分組成，可以完成對(duì)信號(hào)的輸入及獲取、信號(hào)電壓參數(shù)及時(shí)間頻率參數(shù)的自動(dòng)

21、測(cè)量、信號(hào)的波形顯示及存儲(chǔ)回放和信號(hào)的頻譜分析等功能。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(dòng)程序和虛擬數(shù)字示波器軟件構(gòu)成。圖2.1所示為虛擬數(shù)字示波器的整體組成結(jié)構(gòu)圖。信號(hào)檢測(cè)電路時(shí)信號(hào)調(diào)理輔助電路，接收傳感器傳送過(guò)來(lái)的物理信號(hào)，并從混合信號(hào)中提取出待測(cè)的微弱信號(hào)，輸出的多路信號(hào)時(shí)已經(jīng)放大濾波和電平變換后的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，送入數(shù)據(jù)采集卡板（由硬件程序驅(qū)動(dòng)工作）</p><p&g

22、t;　　圖1 虛擬數(shù)字示波器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　該虛擬儀器的軟件是以LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境為平臺(tái)，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(lái)制定一個(gè)整體框架。由一個(gè)采集開(kāi)關(guān)啟動(dòng)整個(gè)儀器采集過(guò)程，在采集狀態(tài)下，可以進(jìn)行參數(shù)的測(cè)量顯示；同時(shí)，還可以進(jìn)行時(shí)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(duì)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(duì)于當(dāng)前的波形能夠保存到硬盤上或U盤上；同樣，也能

23、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(cè)量；還可以把當(dāng)前的波形打印出來(lái)。此外，應(yīng)用高效數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，還可實(shí)現(xiàn)FFT算法，對(duì)頻域信號(hào)進(jìn)行分析。</p><p>　　該示波器的主要控制結(jié)構(gòu)有：自動(dòng)/手動(dòng)設(shè)置掃描率的控制結(jié)構(gòu)，寫(xiě)盤/讀盤控制結(jié)構(gòu)，采集控制結(jié)構(gòu)，測(cè)量控制結(jié)構(gòu)，打印控制結(jié)構(gòu)，通道選擇控制結(jié)構(gòu)，以及頻譜分析控制結(jié)構(gòu)。在這個(gè)總體框架的基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行各個(gè)模塊的具體設(shè)計(jì)，并分別

24、測(cè)量，測(cè)試通過(guò)后再把它們連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，最后進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)性能的調(diào)試，直到調(diào)試結(jié)果符合要求為止。主程序流程圖及模塊條用如圖所示。</p><p>　　另外，主面板的設(shè)計(jì)要力求簡(jiǎn)單、方便、使用、美觀。</p><p>　　示波器工作原理與設(shè)計(jì)步驟</p><p><b>　　1.工作原理：</b></p><p&g

25、t;　　虛擬數(shù)字示波器的原理是對(duì)信號(hào)波形進(jìn)行密集的采樣，采樣值被數(shù)字化后存儲(chǔ)起來(lái)，當(dāng)重建波形時(shí)便從緩沖區(qū)取數(shù)，然后用清晰、均勻一致的軌跡映現(xiàn)在屏幕上。對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后存入數(shù)據(jù)文件，由軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)分析、處理，并在屏幕上顯示處理結(jié)果。兩通道示波器，可以同時(shí)分析掃描兩路信號(hào)，這種功能的實(shí)現(xiàn)得益于計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力，計(jì)算機(jī)只需要多做一組或幾組運(yùn)算即可。</p><p>　　本虛擬數(shù)字示波器的設(shè)計(jì)雙通道臺(tái)式

26、數(shù)字存儲(chǔ)示波器的功能，并在儀器分析和處理功能上有所擴(kuò)展。儀器主要功能包括：雙通道信號(hào)輸入、觸發(fā)控制、通道控制、時(shí)基控制、波形顯示、參數(shù)自動(dòng)測(cè)量、頻譜分析、波形存儲(chǔ)和回放等。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)步驟</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)步驟：</b></p><p><b>　?、?模擬采集模塊&

27、lt;/b></p><p>　　由于DAQ數(shù)據(jù)采集模塊是建立在數(shù)據(jù)采集卡的基礎(chǔ)上，所以，本設(shè)計(jì)采用一個(gè)虛擬采集模塊代替DAQ數(shù)據(jù)采集模塊。</p><p>　　該模塊應(yīng)用兩個(gè)基本函數(shù)發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生兩仿真信號(hào)分別用來(lái)模擬A、B通道信號(hào)，其采樣信息通過(guò)對(duì)簇sample/pol的掃描率和掃描數(shù)解除捆綁后再捆綁組成的新簇輸入。通過(guò)前面板還可以調(diào)整仿真信號(hào)的參數(shù)（波形類型、頻率、幅值）和屏幕刷

28、新速度，最后經(jīng)提取波形成分將信號(hào)的幅值信息組成一個(gè)二維數(shù)組。模塊圖標(biāo)如圖1.1所示。</p><p>　　圖1.1 模擬采集模塊圖標(biāo)（圖片用作子VI時(shí)用）</p><p>　　模塊程序框圖如圖1.2所示。</p><p>　　圖1.2 模擬采集模塊程序框圖</p><p>　　圖1.3 模擬采集模塊前面板</p><p&g

29、t;<b>　?、?時(shí)基控制</b></p><p>　　圖2.1 時(shí)基控制模塊程序框圖</p><p>　　圖2.2 時(shí)基控制模塊前面板</p><p><b>　?、?波形顯示模塊</b></p><p>　　軟件提供了五種波形顯示模式：</p><p>　　A B A&

30、amp;B模式：在此模式下，通過(guò)顯示通道選擇按鍵“A”和“B”，可以任意顯示某一通道或兩通道輸入信號(hào)的波形。</p><p>　　XY模式：當(dāng)A、B兩通道都處于選通狀態(tài)時(shí)，使用此模式來(lái)顯示李沙育（Lissajous）圖形、測(cè)量相位差或頻率。</p><p>　　A+B A-B模式：當(dāng)A、B兩通道都處于選通狀態(tài)時(shí)，使用此模式顯示兩通道信號(hào)代數(shù)相加、相減后的波形。</p><

31、;p>　　A&A積分模式：當(dāng)A通道處于選通狀態(tài)時(shí)，使用此模式顯示A通道信號(hào)和A通道信號(hào)對(duì)采樣間隔的離散積分的波形。</p><p>　　A&A微分模式：當(dāng)A通道處于選通狀態(tài)時(shí)，使用此模式顯示A通道信號(hào)和A通道信號(hào)對(duì)采樣間隔的離散求導(dǎo)的波形。</p><p>　　對(duì)于前三種模式其橫坐標(biāo)是時(shí)間參數(shù)，首先對(duì)掃描數(shù)求倒數(shù)，然后看其是否小于等于掃描周期（乘1000后以毫秒為單位

32、），若小于（即掃描數(shù)×以毫秒為單位的掃描周期大于等于1毫秒），則單位顯示ms；若不小于（即掃描數(shù)×以毫秒為單位的掃描周期小于1毫秒），則單位顯示為us，同時(shí)橫坐標(biāo)時(shí)間參數(shù)通過(guò)條件變量把數(shù)值擴(kuò)大1000倍。前面板單位的顯示是通過(guò)一個(gè)布爾輸出來(lái)顯示的。通過(guò)對(duì)電壓二維數(shù)組的索引分別提取A、B兩波形的幅值數(shù)據(jù)，在根據(jù)對(duì)應(yīng)的通道按鈕來(lái)決定是否將其數(shù)據(jù)清零，然后根據(jù)A、B基值的位置相應(yīng)的改變其幅值數(shù)據(jù)，最后通過(guò)對(duì)橫縱坐標(biāo)的參數(shù)數(shù)

33、值捆綁成簇，以便顯示在display顯板（即XY圖）。A的積分和微分運(yùn)算分別通過(guò)積分X(t)和微分X(t)節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)波形數(shù)據(jù)離散積分和微分，其求導(dǎo)時(shí)間參數(shù)采用掃描周期（即采樣間隔）。而A、B圖形采樣模式的改變時(shí)通過(guò)一個(gè)條件結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　圖3.1波形顯示模塊圖標(biāo)（圖片用作子VI時(shí)用）</p><p>　　圖3.2波形顯示模塊程序框圖</p><p&g

34、t;　　圖3.2波形顯示模塊前面板</p><p><b>　　Ⅳ.參數(shù)測(cè)量模塊</b></p><p>　　本模塊主要模擬HP 54603B的參數(shù)測(cè)量功能，完成包括Vrms等12個(gè)電壓參數(shù)和頻率、周期等7個(gè)時(shí)間參數(shù)的測(cè)量，并顯示其測(cè)量結(jié)果。</p><p>　　模塊圖標(biāo)如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 參

35、數(shù)測(cè)量模塊圖標(biāo)</p><p>　　圖4.2 參數(shù)測(cè)量模塊程序框圖</p><p>　　圖4.3 參數(shù)測(cè)量模塊前面板</p><p><b>　　如圖所示：</b></p><p>　　利用數(shù)組最大值與最小值（Array Max&Min）節(jié)點(diǎn)求出最大值、最小值和峰峰值。</p><p>　

36、　利用交流和直流分量估計(jì)（AC&DC Estimator）節(jié)點(diǎn)求出直流和交流分量。</p><p>　　分別利用均方根節(jié)點(diǎn)（RMS.vi）和均值節(jié)點(diǎn)（Mean.vi）求均方根值和平均值。</p><p>　　利用脈沖參數(shù)節(jié)點(diǎn)（Pulse Parameters.vi）可以求時(shí)域參數(shù)。如上升時(shí)間、下降時(shí)間、電壓頂部、電壓底部、電壓幅值、延遲時(shí)間和持續(xù)時(shí)間，并通過(guò)對(duì)掃描周期的運(yùn)算可求出正

37、寬度、負(fù)寬度和占空比。</p><p>　　利用應(yīng)用程序控制→屬性節(jié)點(diǎn)可以控制調(diào)用模塊時(shí)前面板的顯示。</p><p>　　點(diǎn)擊暫?？梢詴和?shù)測(cè)量，點(diǎn)擊返回可以退出參數(shù)測(cè)量前面板。當(dāng)按鍵暫停按鍵未按下時(shí)，第一個(gè)條件結(jié)構(gòu)執(zhí)行假時(shí)的程序進(jìn)行參數(shù)測(cè)量；當(dāng)暫停按鍵按下時(shí)，第一個(gè)條件結(jié)構(gòu)執(zhí)行真時(shí)的空程序，參數(shù)測(cè)量暫停。返回按鍵未按下時(shí)，第二個(gè)條件結(jié)構(gòu)執(zhí)行假時(shí)的程序，通過(guò)對(duì)應(yīng)用程序控制屬性節(jié)點(diǎn)的調(diào)用

38、和一個(gè)布爾真常量，使其前面板始終處于打開(kāi)狀態(tài)，且輸出（送入測(cè)量按鍵的局部變量）為真，該子VI持續(xù)運(yùn)行；當(dāng)返回按鍵按下時(shí)，第二個(gè)條件結(jié)構(gòu)執(zhí)行真時(shí)的程序，通過(guò)對(duì)應(yīng)用程序控制屬性節(jié)點(diǎn)的調(diào)用和一個(gè)布爾假常量，是其前面板由打開(kāi)轉(zhuǎn)為關(guān)閉狀態(tài)，且輸出（送入測(cè)量按鍵的局部變量）變?yōu)榧?，分析按鍵被彈起，該子VI停止運(yùn)行。</p><p><b>　?、?頻譜分析模塊</b></p><p&

39、gt;　　采用快速FFT算法，完成頻域信號(hào)分析?？蓪?shí)現(xiàn)的頻譜分析控制包括：</p><p>　　利用按窗函數(shù)縮放(Scaled Window.vi)完成信號(hào)加窗，提供9種頻譜分析窗口；</p><p>　　利用頻譜單位轉(zhuǎn)換(Spectrum Unit Conversion.vi) 完成Log/Linear選擇，提供3種坐標(biāo)顯示模式和8種頻譜單位；</p><p>　

40、　利用頻譜分析顯示模塊子VI完成頻譜分析結(jié)果的顯示和主VI對(duì)其的調(diào)用。</p><p>　　首先根據(jù)通道的選擇提取要分析的信號(hào)（A信號(hào)或B信號(hào)），然后完成信號(hào)加窗，自功率譜的輸出，最后完成對(duì)顯示坐標(biāo)及頻譜單位的轉(zhuǎn)換，并送入頻譜分析顯示模塊，另外通過(guò)功率和頻率估計(jì)節(jié)點(diǎn)來(lái)提取信號(hào)基頻，供其他模塊使用。通過(guò)分析邏輯按鍵和一個(gè)條件結(jié)構(gòu)決定是否調(diào)用其顯示模塊。</p><p>　　頻譜分析顯示模塊是

41、將輸入的df（頻譜間隔）和頻譜通過(guò)捆綁成簇，然后送入頻譜圖（XY圖）顯示，輸入的頻譜單位通過(guò)一字符顯示控件顯示在頻譜圖相應(yīng)位置。另外，通過(guò)在其前面板上添加了暫停和返回按鍵和兩個(gè)條件結(jié)構(gòu)，使其可以暫停分析和關(guān)閉該子VI。當(dāng)按鍵暫停按鍵未按下時(shí)，第一個(gè)條件結(jié)構(gòu)執(zhí)行假時(shí)的程序進(jìn)行頻譜分析；當(dāng)暫停按鍵按下時(shí)，第一個(gè)條件結(jié)構(gòu)執(zhí)行真時(shí)的空程序，頻譜分析暫停。返回按鍵未按下時(shí)，第二個(gè)條件結(jié)構(gòu)執(zhí)行假時(shí)的程序，通過(guò)對(duì)應(yīng)用程序控制屬性節(jié)點(diǎn)的調(diào)用和一個(gè)布爾真

42、常量，使其前面板始終處于打開(kāi)狀態(tài)，且輸出（送入分析按鍵的局部變量）為真，該子VI持續(xù)運(yùn)行；當(dāng)返回按鍵按下時(shí)，第二個(gè)條件結(jié)構(gòu)執(zhí)行真時(shí)的程序，通過(guò)對(duì)應(yīng)用程序控制屬性節(jié)點(diǎn)的調(diào)用和一個(gè)布爾假常量，是其前面板由打開(kāi)轉(zhuǎn)為關(guān)閉狀態(tài)，且輸出（送入分析按鍵的局部變量）變?yōu)榧?，分析按鍵被彈起，該子VI停止運(yùn)行。</p><p>　　圖5.1頻譜分析顯示模塊圖標(biāo)</p><p>　　圖5.2頻譜分析顯示模塊程序

43、框圖</p><p>　?、?數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和回放模塊</p><p>　　傳統(tǒng)的示波器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)一般是易失性的存儲(chǔ)器，但這樣保存的數(shù)據(jù)容易丟失，而該虛擬示波器使用的存儲(chǔ)工具是軟盤或硬盤，數(shù)據(jù)不易丟失且攜帶方便，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的保存和讀取，對(duì)波形的事后分析有很大的意義。</p><p>　　按鍵“寫(xiě)盤”控制是否進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；按鍵“讀盤”控制是否從數(shù)據(jù)文件中讀取數(shù)據(jù)。主面板提供

44、了一個(gè)文件名輸入框，這一個(gè)文件由寫(xiě)盤功能和讀盤功能共用。從軟盤或硬盤上讀取的數(shù)據(jù)同實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)一樣，能夠進(jìn)行自動(dòng)參數(shù)測(cè)量、顯示波形以及波形打印，并保留在顯示窗口（顯示模式設(shè)置為五種模式中的任意一種）。模塊的程序框圖如圖6.1所示。</p><p>　　在該模塊的設(shè)計(jì)中應(yīng)用了多個(gè)局部變量，使用時(shí)要注意選擇正確，另外，通過(guò)對(duì)數(shù)組寫(xiě)入時(shí)的轉(zhuǎn)置，可以使我們?cè)诓炜磾?shù)據(jù)文件時(shí)看到完整的數(shù)據(jù)。</p><

45、p>　　圖6.1 讀盤寫(xiě)盤程序框圖</p><p><b>　?、?波形打印模塊</b></p><p>　　一般的數(shù)字示波器都沒(méi)有打印功能，這在一定程度上限制了示波器的功能。為了完善該示波器的功能，本虛擬示波器的設(shè)計(jì)添加了一個(gè)波形打印模塊，將主面板的波形數(shù)據(jù)送到波形打印模塊子VI顯示面板，模塊程序框圖如圖7.1所示。</p><p>　

46、　當(dāng)按下打印按鍵時(shí)，完成主VI對(duì)子VI波形數(shù)據(jù)和單位的傳輸，它沒(méi)有循環(huán)，打印原理就是執(zhí)行一次波形的顯示。該子VI運(yùn)行時(shí)用獲取日期/時(shí)間字符串(Get Data/Time String)節(jié)點(diǎn)可以獲取系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間，并顯示在打印波形顯示面板的右上部。通過(guò)對(duì)VI屬性中打印選項(xiàng)的設(shè)置使每次VI執(zhí)行結(jié)束自動(dòng)打印前面板，如圖7.2所示，其他打印選項(xiàng)可根據(jù)需要自由選擇。</p><p><b>　?、?主要控制結(jié)構(gòu)&l

47、t;/b></p><p><b>　　測(cè)量控制結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　通過(guò)邏輯按鍵“測(cè)量”控制是否進(jìn)行測(cè)量；通過(guò)邏輯按鍵“通道”控制通道選擇，且在測(cè)量過(guò)程中可隨時(shí)切換測(cè)量通道。</p><p>　　自動(dòng)調(diào)整掃描率控制結(jié)構(gòu)</p><p>　　由邏輯按鍵“自動(dòng)”和“手動(dòng)”來(lái)控制是否根據(jù)掃描數(shù)來(lái)自動(dòng)調(diào)整掃描

48、率，兩個(gè)按鍵之間通過(guò)使用一個(gè)事件結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行自動(dòng)/手動(dòng)按鍵的切換，使一個(gè)按鍵變化的時(shí)候，另一個(gè)按鍵也相應(yīng)變換一次。</p><p><b>　　模擬信號(hào)控制</b></p><p>　　可通過(guò)對(duì)模擬信號(hào)選擇內(nèi)參數(shù)的調(diào)整，來(lái)改變使用的兩模擬信號(hào)的類型及相關(guān)數(shù)據(jù)；可通過(guò)刷新控制滑動(dòng)條實(shí)現(xiàn)屏幕刷新的快慢程度。</p><p><b>　　按鍵

49、總體使用情況</b></p><p>　　當(dāng)主模塊運(yùn)行時(shí)，如果采集按鍵沒(méi)有按下，則可使用的功能包括“寫(xiě)盤”、“讀盤”、“測(cè)量”、“波形打印”等；當(dāng)采集按鍵按下時(shí)，可使用全部功能模塊，但當(dāng)進(jìn)行“讀盤”操作時(shí)，采集按鍵將會(huì)自動(dòng)彈起。</p><p>　　遇到的問(wèn)題及解決辦法</p><p>　　設(shè)計(jì)前不知道如何下手-上網(wǎng)搜些資料，結(jié)合著前面選控件，分析程序框

50、圖的原理，利用后面板傷得控件連線實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。</p><p>　　有些控件看前面容易選錯(cuò)-結(jié)合著后面板上的控件可以確定，例如枚舉菜單欄的枚舉控件和數(shù)值菜單欄的數(shù)值輸入控件。</p><p>　　設(shè)計(jì)各個(gè)模塊時(shí)，注意，一些控件得事先設(shè)好默認(rèn)值。</p><p>　　連線錯(cuò)誤-選中那根線，會(huì)顯示是錯(cuò)在哪里，例如前后類型不匹配等，做出相應(yīng)修改。</p>&

51、lt;p>　　設(shè)計(jì)的各個(gè)子模塊中，也出現(xiàn)了很多關(guān)于類型不匹配的問(wèn)題，特別是枚舉型輸入的連接經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤，還有連接的各個(gè)波形圖，波形圖表，XY圖，更是需要有人嘗試著連接，直到?jīng)]有斷線出現(xiàn)。</p><p>　　模塊完成后調(diào)試出現(xiàn)問(wèn)題-按運(yùn)行按鈕，錯(cuò)誤時(shí)彈出對(duì)話框，點(diǎn)擊所顯示錯(cuò)誤會(huì)自動(dòng)指向問(wèn)題所在，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題。</p><p>　　做子VI時(shí)注意各接線端的功能，不能弄錯(cuò)。<

52、/p><p>　　在調(diào)用子VI時(shí)，在前面板的控制中如測(cè)量，分析模塊在執(zhí)行時(shí)會(huì)有相應(yīng)的子模塊彈出和關(guān)閉，可以通過(guò)在各子模塊中，利用文件—VI屬性，進(jìn)行自定義操作即可解決該問(wèn)題。</p><p>　　在總程序框圖設(shè)計(jì)時(shí)，最常出現(xiàn)的問(wèn)題也是與子VI的連接錯(cuò)誤，有多種可能性，例如，用簇時(shí)，需要將總程序的各個(gè)單項(xiàng)連接順序與子VI中簇的順序相同；枚舉連接case結(jié)果時(shí)，也需要將總程序與子程序一一對(duì)應(yīng)。&l

53、t;/p><p>　　在調(diào)用子VI時(shí)，在前面板的控制中如測(cè)量，分析模塊在執(zhí)行時(shí)會(huì)有相應(yīng)的子模塊彈出和關(guān)閉，可以通過(guò)在各子模塊中，利用文件—VI屬性，進(jìn)行自定義操作即可解決該問(wèn)題。</p><p>　　對(duì)背景顏色及文字顏色進(jìn)行調(diào)整時(shí)，沒(méi)有找到背景顏色的調(diào)整，后來(lái)經(jīng)同學(xué)指點(diǎn)，在查看—工具選板中可以找到顏色調(diào)整，移動(dòng)等功能。</p><p>　　做總圖前面板時(shí)不知道如何將各功

54、能塊分塊-運(yùn)用修飾菜單欄里的控件劃區(qū)。</p><p>　　13.模塊調(diào)試都對(duì)，但調(diào)試總圖時(shí)波形顯示不出來(lái)-可能是某模塊所選控件選得不對(duì)，雖在模塊單獨(dú)運(yùn)行時(shí)無(wú)誤但是所實(shí)現(xiàn)的功能不符合。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　剛拿到設(shè)計(jì)題目時(shí)，感到這個(gè)設(shè)計(jì)很難，因?yàn)楹芏喔拍?、原理和術(shù)語(yǔ)都不曾見(jiàn)過(guò)。所以，做設(shè)計(jì)之前，我花了很

55、長(zhǎng)時(shí)間來(lái)了解設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中所給的執(zhí)行文件，并通過(guò)書(shū)籍和網(wǎng)絡(luò)來(lái)搜尋相關(guān)設(shè)計(jì)資料。等到基本掌握?qǐng)?zhí)行文件的各個(gè)模塊的相關(guān)功能后，我開(kāi)始了各個(gè)子VI的設(shè)計(jì)工作。設(shè)計(jì)過(guò)程是辛苦的，但結(jié)果是快樂(lè)的，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程基本上就是一個(gè)調(diào)試、修改、再調(diào)試、再修改的過(guò)程。有時(shí)候?yàn)榱艘粋€(gè)功能的實(shí)現(xiàn)可能要花去整整一個(gè)下午和一個(gè)晚上的時(shí)間，而當(dāng)你完成后有時(shí)卻發(fā)現(xiàn)有更簡(jiǎn)便的方法，可是這個(gè)時(shí)候卻一點(diǎn)也不感到失落，因?yàn)槟鞘亲约邯?dú)立思考的結(jié)果，也許復(fù)雜，但正因復(fù)雜才得了別人沒(méi)有

56、的經(jīng)驗(yàn)。各子VI設(shè)計(jì)調(diào)試好后，便是建立主程序模塊將它們連接起來(lái)，進(jìn)行整體的功能調(diào)試，調(diào)試，修改，再調(diào)試，再修改……循環(huán)的過(guò)程很痛苦，主要是沒(méi)有顯示任何錯(cuò)誤，卻沒(méi)有波形出現(xiàn)，老師的答疑很大程度上有了很好的促進(jìn)作用，結(jié)局了部分問(wèn)題，同學(xué)們都在一起討論了彼此的問(wèn)題，使得問(wèn)題基本迎刃而解。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)---基于LabVIEW的虛擬數(shù)字示波器設(shè)計(jì)是測(cè)控儀器設(shè)計(jì)專業(yè)課程與LabVIEW課程重要的綜合性與

57、實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐不僅可以檢測(cè)我們對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度，更有助于培養(yǎng)我們獨(dú)立學(xué)習(xí)、搜尋所需信息的能力，而對(duì)于越來(lái)越多專業(yè)課的學(xué)習(xí)，這次課程設(shè)計(jì)更發(fā)揮著很大的作用，所以我們要認(rèn)真對(duì)待此次設(shè)計(jì)，對(duì)于以后的專業(yè)學(xué)習(xí)會(huì)有很大的幫助。</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　總圖前面板</b></p>