虚拟双踪示波器设计报告

JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 电子测量与虚拟仪器综合训练项目二：虚拟双踪示波器设计训练学院名称： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 2012年9月目 录一、 设计要求-（3）二、 设计思路与预期功能-（3）三、 系统设计介绍-（4）1.整体设计方案-（4）2.设计步骤-（5）（1）通道A、B的选择及波形发生-（5）（2）波形控制和调节部分-（6）（3）A、B两通道波形显示的程序框图设计-（8）四、 测试与结果-（10）1. A通道（B通道）单独显示波形-（10）2. A、B两通道同时显示波形-（11）3. A、B两通道交替显示波形-（12）4. A、B两通道断续显示波形-（13）五、性能分析-（14）六、课设体会-（14）七、参考文献-（15）一、 设计要求（1） 编写LABVIEW虚拟示波器实验程序，要求可以对两路信号进行观察与测量。（2） 界面要求：参数控制、控制按钮、波形显示。（3） 观察仿真结果并进行分析。（4） 对该虚拟示波器进行性能评价。二、 设计思路与预期功能本设计的想法是尽量与现实中的面板相一致，实现示波器最基本的显示和调节功能。所以本设计我设计了包含CH A和CH B的双通道示波器，即双踪示波器。设计时考虑的是以下几个部分: （1）CH A和CH B通道设计及选择。设置两个控件控制CH A和CH B选通状况，分别输入正弦波、三角波、方波和锯齿波。（2）波形产生。由于没有外界信号输入设备，所以不能用外部数据采集的方法输入信号波形，那么自己设计一个信号发生器，使两个通道都能实现基本模拟信号正弦波、三角波、方波、锯齿波的输入。 （3）波形显示。采用波形图控件。 （4）波形控制部分。包括CH A信号幅度调节和幅度偏移、CHB信号幅度调节和幅度偏移、同时开的时候两个信号叠加开关。 （5）停止示波器。通过while循环的停止按钮设置示波器停止工作。三、 系统设计介绍1.整体设计方案本设计的VI在创建过程中，首先创建前面板，然后进行程序框图的编写。在程序的编写中，使用了条件结构，while循环结构以及常用的数据处理函数，同时还用到了信号生成控件VI、旋钮控件VI等多个labVIEW控件。在程序框图的编写过程中，创建了多个labVIEW子VI，用于双通道示波器部分功能的实现，完整的设计框图如下所示：图1 虚拟双踪示波器前面板图2 虚拟双踪示波器程序框图2.设计步骤（1）通道A、B的选择及波形发生在程序框图面板上调用一个子VI，程序框图如下：图3 子VI程序框图利用基本函数发生器创建波形发生模块，实现信号源的选择。具体效果如下：图4 波形选择模块 图4即构成了波形选择模块，其中的“信号”即为调用的子VI。前面板上菜单下拉列表功能的实现如下图，B通道的实现同理可得。图5 菜单下拉列表的功能（2）波形控制和调节部分这部分是为了获得显示波形的详细信息而设计的，其结构如下图： 图6 单频信息控件图6是提取单频信号控件，可以在前面板上显示信号的幅值和频率。 图7 幅度偏移图7是实现幅度的偏移，公式为x1+x2（x1为输入信号，x2为偏移量）。图8 双通道可同时显示波形图8为了实现两个通道同时显示，通过前面板双通道的设置，可很方便地实现两个信号的比较观测。 图9 延迟时间图9是为了更清楚的观测而设置的，运行期间信号变化很快，不利于做详细的观测比较，解决该问题的方法是设置一个延迟时间模块。（3）A、B两通道波形显示的程序框图设计图10 A通道单独显示波形图10即为A通道单独显示波形的程序框图，利用了一个条件选择结构，此时前面板上显示的只有A通道的波形。图11 B通道单独显示波形 图11即为B通道单独显示波形的程序框图，前面板输出的只有B通道的波形。图12 A、B两通道同时显示波形图12即为A、B两通道同时显示波形的程序框图，此时前面板同时显示两个波形，具体显示的情形在测试结果中会做介绍。图13 A、B两通道交替显示波形图13即为A、B两通道交替显示波形的程序框图，此时前面板将分别交替显示A通道和B通道中的波形，可以调节前面板上的“延迟时间”旋钮，更好的来观察波形交替显示的情形。图14 A、B两通道断续显示波形图14即为A、B两通道断续显示波形的程序框图，前面板中的“通道选择”中选择“断续”，断续可选择A或B或A+B，调节延迟时间，此时波形将以断续的形式出现，具体情形在测试结果中做介绍。四、 测试与结果1. A通道（B通道）单独显示波形 正弦波 三角波 方波 锯齿波图15 单通道波形显示前面板上，“通道选择”选择A或B，“CH A”和“CH B”可分别下拉选择正弦波、三角波、方波、锯齿波，这时，屏幕上显示的即为图15所示的几个波形，都是单独显示的，可以调节幅值、频率等旋钮来改变波形的幅值和频率等。2. A、B两通道同时显示波形 正弦波+正弦波 正弦波+三角波 正弦波+方波 正弦波+锯齿波图16 双通道波形显示前面板上，“通道选择”选择“A+B”，“CH A”和“CH B”可分别下拉选择正弦波、三角波、方波、锯齿波，这时，屏幕上显示的即为图16所示的几组波形，可以调节幅值、频率等旋钮来改变波形的幅值和频率等。3. A、B两通道交替显示波形 图17 正弦波和方波交替显示图17是正弦波和方波交替显示的情形，先显示完正弦波再显示方波，由于动态无法表示，只能以上图的截图形式来表示。当然也可以选择“正弦波、三角波”“方波、锯齿波”等等的组合形式，同理可得。4. A、B两通道断续显示波形图18 三角波和方波断续显示 图18为三角波和方波的断续显示情形，由于动态无法表示，只能以上面的三张截图来展现，显示顺序即为三张截图的顺序，这里选取的“A+B”通道，当然也可以选取A通道或者B通道，波形也可以任意选择，这里就不多做说明。五、性能分析（1）本程序界面友好，基本与实物图相符，生动形象，对于波形输出具有实时的动态效果。 （2）在两通道交替显示波形和断续显示波形时，波形会很快的闪动，此时可以适当的增加延迟时间，以便更好的观察波形的变化。 （3）本设计中，两通道都可以正常的显示波形，交替和断续也都可以实现，唯一的缺陷就是X轴不能随着移动变化，设计有待改善提高。六、课设体会虚拟仪器技术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。世界各国的工程师和科学家们都已将NI LabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。通过本次虚拟双踪示波器的设计，让我切身体会到LabVIEW的强大功能，其可以让我们节省很多制作硬件的费用。为了完成任务，我看了很多有关于LabVIEW的视频教程，基本掌握了循环结构、顺序结构、条件结构。虽然此次实训只有三个礼拜，但我会在以后的学习时间里，继续扩展对该软件的学习，提高自己的能力。七、参考文献1