基于虚拟仪器的双通道示波器设计说明

1、基于虚拟仪器的双通道示波器设计摘要摘要：虚拟仪器（VI）是一种电子测量技术与计算机技术深度融合的新型电子仪器，具有良好的发展前景。其核心思想是通过软件将计算机硬件与仪器硬件有机结合，利用计算机强大的数据处理能力，让用户根据软件定义的界面操作计算机，完成采集、分析、处理、判断和判断。测量被测信号。显示等一系列功能，从而实现仪表的功能。虚拟仪器的出现标志着自动检测技术和电子测量仪器技术进入了一个新的发展时期。随着科学技术的发展，虚拟仪器将成为未来仪器的必然趋势。随着测控技术、通信技术和计算机技术的飞速发展，1980年代提出的虚拟仪器技术也迅速发展。并不断改进原有的测量技术，拓展虚拟仪器的测控功能和

2、应用领域。虚拟仪器的核心思想是“软件就是仪器”。即利用强大的计算机资源，将原本需要通过硬件软件来实现的技术，最大限度地降低系统成本，增强系统的功能性和灵活性。本文介绍了一种虚拟双通道示波器的设计与实现过程。该仪器基于图形化编程语言LabVIEW8 。 2.开发，具有数据采集、波形显示、数据存储、回放测量、输出打印、在线传输等功能。测试结果表明，该仪器性能稳定，测量精度高，功能不断扩展，人机界面清晰明了。适合不同层次的人。示波器是一种广泛应用于科学研究和工程设计的通用仪器。与传统示波器相比，本研究设计的虚拟示波器主要具有以下优点： 1）功能和性能指标可扩展； 2）操作面板简洁明了，初学者容易掌握

3、； 3）具有强大的网络通讯能力。此外，它还具有数据采集、数据显示、数据存储、数据回放、数据网络传输等功能。关键词：虚拟仪器；双通道示波器；实验室目录1 简介 . 11 虚拟仪器介绍 21.1 虚拟仪器介绍 21.2 虚拟仪器的特点和优势31.3 虚拟仪器的未来评估42 设计与实现 . 42.1 设计目的42.2 双通道示波器VI的操作52.3 双通道示波器VI框图52.3.1触发功能块. 62.3.2 通道选择功能块62.3.3 水平指数调整功能块62.3.4 幅度刻度调整功能块62.3.5 主体控制. 62.3.6 波形显示窗口62.4 双通道示波器VI控件的设计流程72.4.1 前端界面的

4、创建与设计82.4.2 触发源功能块选择222.4.3 通道输入信号的产生与选择232.4.4 触发器子VI的创建252.4.5 触发电平SLOPE.VI的创建262.4.6 频道选择功能设计282.4.7 水平指数调整处理功能块292.4.8 垂直幅度刻度调整处理功能块 292.4.9 双通道示波器信息显示302.4.10 程序输入输出块312.5 小结 . 313 结论 313.1 实际波形效果图313.2 总结 . 33致34参考 . 351 简介在数字电路实验中，需要使用多种仪器仪表来观察实验现象和结果。常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波器、逻辑分析仪等。万用表和

5、逻辑笔的使用比较简单，而逻辑分析仪和存储示波器在数字电路教学实验中应用并不广泛。示波器是一种使用非常广泛且相对复杂的仪器。本章从使用的角度介绍示波器的原理和使用方法。示波器的工作原理是：示波器是一种电子测量仪器，它利用电子示波器的特性，将人眼不能直接观察到的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上进行测量.它是观察数字电路的实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果不可缺少的重要仪器。示波器由示波器管及电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源等组成。示波器是一种用途广泛的 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/

6、view/3070527.htm t _blank 电子测量仪器。它可以将不可见的电信号 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/54338.htm t _blank 转化为可见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器使用一束高速电子窄束撞击涂有荧光粉的屏幕，以产生微小的光点。在被测信号的作用下，电子束就像笔尖，可以 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/400.htm t _blank 在屏幕上描绘出被测信号瞬时值的变化曲线。使用示波器，可以观察到各种

7、信号幅度随时间变化的 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/1453989.htm t _blank 波形，也可以用来测试各种电气量，如 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/10954.htm t _blank 电压、电流、 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/30964.htm t _blank 频率、相位差、调幅等。示波器是用于测量交流电或脉冲电流波形的仪器。它由电子管放大器、扫描振荡

8、器和阴极射线管组成。除了观察电流的波形外，还可以测量频率、电压强度等。所有可以变成电效应的周期性物理过程都可以用示波器观察到。示波器分为数字示波器和模拟示波器。模拟示波器使用模拟电路（示波器管，它基于电子枪）。电子枪向屏幕发射电子，发射的电子被聚焦形成电子束并撞击屏幕。屏幕表面涂有荧光物质，因此被电子束击中的点会发光。数字示波器是采用数据采集、A/D转换、软件编程等一系列技术制造的高性能示波器。数字示波器一般支持多级菜单，可以为用户提供多种选择和分析功能。还有一些示波器可以提供存储来保存和处理波形。使用示波器，可以观察各种电信号幅度随时间变化的波形，也可以用它来测试各种信号的功率，如电压、电流

9、、频率、相位差、调幅等。双迹示波器由y轴前置放大电路、门控电路、电子开关、混合电路、延时电路、y轴后置放大电路、触发电路、扫描电路、x轴放大电路、z轴放大 由电路、校准信号电路、示波管和高低压电源电路组成。在观察信号波形时，被测信号UA和UB通过CHA和CHB两个输入端输入示波器，然后分别送到y轴前置放大电路yA和yB进行放大。因为通道yA和通道yB都是由电子开关控制的，所以UA和UB这两个信号交替送到下面的混频电路、延时电路和y轴后放大电路，加到垂直偏转板上。示波器。为了满足各种测试需要，电子开关可以有五种不同的工作状态，即CHA、CHB、交替、间歇、ADD等。这五种工作状态由显示模式开关控

10、制。当显示模式开关置于交替位置时，电子开关为双稳态电路。它受扫描电路的门信号控制，使y轴的两个前通道随着扫描电路门信号的变化而交替工作。每秒交替转换的次数与扫描电路产生的扫描信号的重复频率有关。交替工作状态适用于观测频率不太低的被测信号。为了观察被测信号的时变波形，必须在示波器的水平偏转板上施加线性扫描电压（锯齿电压）。该扫描电压由扫描电路产生。当触发信号加入到触发电路时，触发扫描电路会产生相应的扫描信号，当没有加入触发信号时，扫描电路不会产生扫描信号。触发方式有触发和外触发两种，由触发源选择开关选择。当开关置于该位置时，触发信号来自于通过y轴通道致的被测信号。当开关置于外侧位置时，从外侧发出

11、触发信号。该信号应与测量信号的频率成比例。在示波器的使用中，大多采用触发方式。扫描电路产生扫描信号（锯齿电路）。通过x轴选择开关与x轴放大电路连接，放大后送至示波器的x轴偏转板。Z轴放大电路起到调节荧光屏上光斑亮度的作用，擦除不需要显示的光斑轨迹。当扫描电路的栅极信号到达z轴放大电路时，z轴放大电路输出一个正增强脉冲信号，加到示波器的控制极上。也就是说，当扫描信号在正过程中时，荧光屏上的光斑可以变亮。在电子开关的转换过程中，电子开关电路还将输出脉冲信号加到z轴放大电路中。这时z轴放大电路会输出负脉冲信号，加到示波器的控制极上。这样在电子开关的转换过程中，消除了两个通道交替工作时出现的过多光斑，

12、从而提高了显示波形的清晰度校正信号产生电路产生具有一定频率和幅度的矩形信号。用于校正y轴放大电路的灵敏度和x轴的扫描速度。高低压电源，其中高压供给示波器显示系统。低压为示波器的各级电路供电。1 虚拟仪器简介1.1 虚拟仪器简介 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/126603.htm t _blank 虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/37.htm t _blank 软件，完成各种测试、测量和自动化应

13、用。自 1986 年成立以来，世界各地的工程师和科学家在产品设计周期的每个阶段都使用 NI LabVIEW 图形开发工具来提高产品质量、缩短上市时间并提高产品开发和生产效率。使用集成的虚拟仪器环境连接真实世界的信号，分析数据以获得有用的信息，并共享信息结果，有助于在更大范围内提高生产效率。 Virtual Instruments 提供了多种工具来满足我们的任何项目需求。20 年来，虚拟仪器因其直观的图形化编程语言而在各种工程应用和行业的测量和控制用户中广受欢迎，从初学者到经验丰富的程序员。虚拟仪器的图形数据流语言和框图自然地显示您的数据流，而图形用户界面直观地显示数据，使我们能够轻松查看、修改

14、或控制输入。 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%20/view/2398.htm t _blank National Instruments）引发了传统仪器领域的一次重大变革，让计算机和网络技术直接驱动到仪器领域并与仪器技术相结合，从而创造了“软件就是仪器”。“软件即仪器”是NI提出的虚拟仪器概念的核心思想。从这个想法出发，虚拟仪器是基于计算机或工作站、软件和 I/O 组件构建的。 I/O 组件可以是独立仪器、模块化仪器、数据采集板 (DAQ) 或 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.baidu%20%20%20%

15、20/view/16431.htm t _blank 传感器。 NI拥有的虚拟仪器产品包括软件产品（如LabVIEW）、GPIB产品、数据采集产品、信号处理产品、图像采集产品、DSP产品和VXI控制产品。1.2 虚拟仪器的特点和优势虚拟仪器具有传统独立仪器无法比拟的优势，但并不否认传统仪器的作用，它们相互交叉、相辅相成、相得益彰。在高速、高带宽和专业测试领域，自主仪器具有不可替代的优势。在中低端测试领域，虚拟仪器可以替代独立仪器的部分工作，但在复杂环境中完成自动化测试是虚拟仪器的专长，这对于传统的独立仪器来说是无能甚至不可思议的。专家指出，在这个计算机和网络时代，利用计算机和网络技术改造传统产

16、业是大势所趋，而虚拟仪器系统是计算机和网络技术与传统仪器技术相融合的产物。进入21世纪，虚拟仪器将越来越流行，这将引发传统仪器行业的新革命。LabVIEW是NI推出的虚拟仪器开发平台软件。 LabVIEW以其直观、简单的编程方法、众多的源级设备驱动程序以及多种分析和表达功能，可以为用户在实际生产中快速构建自己。所需的仪表系统创造了基本条件。硬件工程师、实验室技术人员、生产线工艺技术人员的学习和使用。应用于实践。尤其对于熟悉仪器结构和硬件电路的硬件工程师、现场工程技术人员和测试技术人员来说，编程就像设计电路图；因此，硬件工程师、现场工程技术人员和测试技术人员熟悉 LabVIEW 并在短时间内学习

17、和应用 LabVIEW。无需记住令人眼花缭乱的文本程序代码。LabVIEW这么好学好用，难道LabVIEW的功能不是很有限吗？不要。与其他高级计算机语言如 C 或 C+ 一样，LabVIEW 是一个通用编程系统，具有多种强大的函数库，包括数据采集、GPIB、串行仪器控制、数据分析、数据显示和数据存储，甚至是目前非常流行的网络功能。 LabVIEW还具有完善的仿真调试工具，如设置断点、单步执行等。LabVIEW的动态连续跟踪方式可以连续动态地观察程序中的数据及其变化，比其他开发环境更方便有效。语言。并且与其他计算机语言相比，LabVIEW有一个特别重要的区别：其他计算机语言使用基于文本的语言来生

18、成代码行，而LabVIEW使用的是图形化编程语言G语言。LabVIEW程序，也称为虚拟仪器，其行为和功能类似于实际仪器；但是，LabVIEW 程序可以轻松更改设置和功能。因此，LabVIEW特别适用于实验室、多品种、小批量生产线等需要频繁改变仪器设备参数和功能的场合，以及信号分析、研究、传输等场合。总之，由于LabVIEW可以为用户提供一种简洁、直观、易用的图形化编程方法，可以将繁琐复杂的语言编程简化为通过菜单提示选择功能，将各种功能用线条连接起来，非常实用。省时又方便。深受用户青睐。与传统编程语言相比，LabVIEW图形化编程方式可节省85%以上的程序开发时间，但运行速度几乎不受影响，体现出

19、极高的效率。使用虚拟仪器产品，用户可以根据实际生产需要重构新的仪器系统。例如，用户可以通过计算机将带有RS232接口的原有仪器、VXI总线仪器和GPIB仪器连接起来，组成各种新的仪器系统，由计算机统一管理和操作。可以预见，由于LabVIEW等其他语言无法比拟的优势，它已经成为该领域的一朵奇葩！最终将引发传统仪器行业的一场新革命。1.3 虚拟仪器的未来评估虚拟仪器研究的另一个问题是各种标准仪器的互连以及与计算机的连接。目前使用较多的是IEEE 488或GPIB协议。未来的仪器也应该联网。LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workb

20、ench）是一种图形化编程语言开发环境，作为标准的数据采集和仪器控制软件被工业、学术界和研究实验室广泛接受。 LabVIEW集成了与硬件和数据采集卡通信的所有功能，符合GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议。它还设置了便于应用 TCP/IP 和 ActiveX 等软件标准的库函数。这是一款功能强大且灵活的软件。使用它，您可以轻松构建自己的虚拟仪器，其图形界面使编程和使用过程变得生动有趣。图形编程语言，也称为“G”语言。用这种语言编程时，程序代码基本上不是写的，而是流程图或框图。它尽可能多地利用技术人员、科学家和工程师熟悉的术语、图标和概念，因此 LabVIEW 是一个面向最终用户的工

21、具。它增强了您构建自己的科学和工程系统的能力，为实现仪器编程和数据采集系统提供了一种便捷的方式。用于仪器系统的原理研究、设计、测试和实现，可大大提高工作效率。使用LabVIEW，可以生成独立的可执行文件，是真正的32位编译器。与许多重要软件一样，LabVIEW 提供了 Windows、UNIX、Linux、Macintosh 版本。它的主要方便之处在于，在硬件的情况下，可以通过改变软件来实现不同仪器的功能，非常方便，相当于软件和硬件！现在图形主要是上层系统，国家现已开发出图形单片机编程系统（支持32位嵌入式系统，可扩展） 。2 设计与实现2.1 设计目的本章首先创建界面，然后编写框图。在编程中

22、，使用级联序列结构、分支选择结构、循环结构等编程逻辑结构来匹配常见的数据结构，如簇、捆绑簇等数据处理结构；同时，波形生成控件VI（如正弦波和方波）、布尔逻辑控件VI、旋钮控件VI、垂直滑块控件VI和许多其他LabVIEW控件。此外，在编写框图的过程中，本章还创建了几个LabVIEW子控件，用于实现双通道示波器的一些功能。通过对这些LabVIEW编程结构和常用控件的使用，以及多个子控件VI的创建和使用，我们可以更好地掌握LabVIEW的编程方法和技巧。在本章学习的基础上，我们还可以添加其他的信号产生和信号处理过程，进一步深化仿真过程，从而更好地仿真、测量和仿真，进一步完善双通道示波器的功能。双通

23、道示波器在运行过程中，可以进行相应功能的调整、信号调整和测试。2.2 双通道示波器VI的操作要运行双通道示波器 VI 控件，请执行以下步骤。通过这些步骤，您可以测试、调整和使用本章创建的双通道示波器 VI 控件的主要功能。*步骤 1：单击LabVIEW 8.2 运行按钮运行双通道示波器 VI 控件。*第二步：调整示波器的部分主选择开关和旋钮，测试示波器的主要功能。调整示波器VI的触发选项，选择触发源（Source）开关，实现通道B（CH B）触发或外触发（EXT）；选择触发边沿（Slope）开关，实现正触发（POS）或负触发（NEG）；同时，可以通过调节旋钮来设置触发电平（Level） 。*第

24、三步：选择通道（ CHANNEL ）开关，可选择A通道信号显示、B通道信号显示或A、B通道信号同时显示。*第四步：选择POSITION调整开关，可以分别调整水平时分和数值幅度分度，可以对示波器显示的波形进行改进、测试和调整。*第五步：在程序控制开关面板中，可以显示双通道示波器的信息，停止示波器VI的运行。通过以上简单功能的选择和调整，可以对示波器的主要功能进行调整和测试。2.3 两通道示波器VI框图图2-2显示了本章创建的双通道示波器的框图。双通道示波器的主要功能是通过以下主要功能块的编程实现的。在框图上，标出了主要功能块。下面分别介绍这些主要功能块的功能和要实现的功能。图 2-2 两通道示波

25、器框图2.3.1 触发功能块触发功能块是双通道示波器的一大特色。触发主要设置滤波器的触发源、触发极性和触发电位，也是一般示波器的主要功能之一。在创建触发功能块时，本章包括触发源、通道 B 触发 (CH B) 或外部触发 (EXT) 的性质。如果触发源为外触发，则滤波器的触发源可以通过本章设置的示波器的其他功能来实现。此时，触发源的其他两个选项，即触发极性选择和触发电位器调节旋钮不可用。触发极性逻辑开关选择将触发设置为正触发（POS）或负触发（NEG），表示触发的触发沿由何种触发信号产生。通过调节触发电位旋钮，可以调节触发器的触发电位电平。2.3.2 频道选择功能通道选择功能块可以通过调整选择来

26、指示示波器显示哪个通道信号。可选择的通道信号有通道A和通道B，可以同时显示通道A和通道B两种信号。常见的通用示波器可以显示单通道信号或双通道信号显示。通道选择是一般示波器的主要功能之一，也是示波器中的信号显示。本章在创建两通道示波器进行简单周期模拟时，实现并模拟了这部分功能。2.3.3 横向指标调整水平分割大小调整功能块可以调整示波器显示窗口波形在水平方向的水平分割大小，即x方向水平分割的大小，然后可以改变完整的数量可以在波形图窗口中显示的波形。本章创建的双通道示波器可以调整3个水平格的大小。总则示波器可以在一定范围内连续调整水平方向的分度大小。这部分功能是普通示波器的主要功能之一。本章创建的

27、这部分功能只是对常用示波器调平功能的简单演示。有兴趣的读者可以根据LabVIEW提供的功能完善这部分的调整功能，使其可以不断调整。2.3.4 幅度刻度调整与水平分度调整功能一样，幅度分度调整功能可以调整示波器波形显示窗口的分度大小，根据不同的输入波形大小调整示波器的分度大小，从而可以显示完整的输入信号.波形。常见的通用示波器可以连续调整幅度的刻度，使输入的波形显示更完整。本章在创建双通道示波器时简单实现了这部分功能，可以调整3个不同大小的分区。同样，有兴趣的读者可以进一步扩展和完善这部分功能。2.3.5 主体控制这部分功能是本章创建的双通道示波器程序的主要控制部分，可以解释和提示本章创建的双通

28、道示波器的信息内容和主要功能。同时，也可以控制本章创建的双通道示波器终止运行过程。2.3.6 波形显示窗口波形显示窗口是双通道示波器显示波形的主界面。一般示波器通过波形显示窗口显示进出示波器的双向信号。在双通道示波器的调整过程中，所有的调整功能都进行了调整和测试，也可以通过这部分波形显示部分来显示相应的波形变化。本章在创建双通道示波器时使用了LabVIEW8.2提供的波形图VI控件，可以比较简单地显示输入到波形图控件的信号。2.4 双通道示波器VI控件的设计流程打开LabVIEW8.2的运行程序，弹出启动界面，选择LabVIEWbooks.lvproj工程（本书创建的LabVIEW VI控件的

29、工程名），如图2-3所示。双击打开工程，出现LabVIEWboods.lvproj的工程关系。单击“新建”按钮或从“文件”菜单中选择“新建 VI”，新建一个 LabVIEW 控件，会弹出一个新的 pre-VI 程序框图。图2-3 打开LabVIEW8.2程序项目此时，单击“保存”按钮或从“文件”菜单中选择“保存”，输入名称“LabVIEW_ch9”进行保存，如图2-4所示。在图左侧的文档列表中，显示了LabVIEWbooks.lvproj项目的关系图，包括该项目下已经创建的LabVIEW的所有VI项目名称，以及依赖关系和程序构建规则；中间是创建前的框图，保存的文件名已经显示在上一个框图的标题中

30、；运行界面右侧同时显示控制面板、工具面板和前面板的帮助对话框。在本章创建双通道示波器的步骤中，首先设计双通道示波器的操作界面，然后使用LabVIEW提供的VI控件进行编程部分工作，与创建不同前三章的过程。前三章的设计和创作过程先经过框图的设计，再进行前面板的设计。这两种不同的创建过程在一般LabVIEW控件的创建过程中是常用的，各有优缺点。另外，在创建一个非常复杂的LabVIEW控件VI的过程中，需要根据具体情况将这两个创建和设计过程交叉，这样才能完成功能比较齐全、界面美观的LabVIEW VI。图2-4 创建VI并保存后的界面2.4.1 前端界面的创建与设计在本章创建双通道设计的过程中，首先

31、从整体上创建和设计LabVIEW的pre-VI接口。前端界面的主要创建设计是：为示波器的波形显示创建一个波形显示控件；创建简单示波器的LOGO图标部分；创建触发面板，在触发面板上，完成基本触发选项的布局，包括触发源、触发极性和触发电位；创建通道选择面板，可以选择示波器可以显示的通道波形；创建定位面板，可以调整示波器的水平和幅度划分；创建程序控制面板，控制和调整示波器控件的程序功能。1.示波器波形控制的创建创建示波器图形控件的具体步骤如下。*在LabVIEW前面板，选择波形控件，选择顺序为“Control-Classic-Classic Waveform-Waveform”。可以直接在前面板上选

32、择，也可以在前面板上单击鼠标右键，然后按照上面的顺序选择，如图2-5所示。根据基本设计理念创建一个简单的两通道示波器图形界面布局，并将波形图控件放置在LabVIEW前面板的左上角。图 2-5 经典波形控件的选择流程*示波器波形控件的属性设置。在波形控件上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“属性”，弹出属性对话框。此时，您可以设置示波器波形控件的属性选项。根据示波器波形控件设置相应的属性选项卡。( 1 )外观选项卡属性设置。*外观属性页中设置的属性与波形控件的外观特性直接相关。设置时，取消勾选“Label”的“Visible”、“Title”的“Visible”、“Show Legend”复选

33、框，使示波器波形控件的显示更接近真实的物理示波器面板，如图图2。 -6显示。( 2 ) 格式和精度选项卡属性设置。*该属性页可以设置和调整波形控件X、Y轴的实际数值格式和精度。设置时，将X轴和Y轴的“数据类型”设置为浮动，“精度类型”选择“精度位数”，“位数”选择3，如图2-7所示。图 2-6 波形属性外观选项卡设置图 2-7 波形格式和精度选项卡设置( 3 )曲线选择卡属性设置。*该属性页的设置用于设置示波器波形图上显示的信号曲线的一些属性。由于本章模拟的是两通道示波器，可以同时显示两个通道的信号曲线，所以需要设置两条曲线的属性。在具体设置中，可以点击属性页的“添加”按钮，在出现的曲线属性选

34、项中添加对应的属性，完成曲线属性的设置。添加两条曲线，分别命名为“ Plot 0 ”和“ Plot1 ”。图2-8显示了其中一条曲线“ Plot 0 ”的属性设置。根据需要选择曲线的线型和数据点类型，曲线颜色选择绿色。在曲线“ Plot1 ”的属性设置中，曲线线型和数据点型相同，颜色可以设置为黄色。( 4 )标尺标签属性设置。*标尺属性页设置的属性对波形图控件的显示标签、网络线等属性有重要影响。图2-9显示了本章设置的“Y 轴”标尺选项卡的属性设置，取消选中“显示标尺标签”复选框。还要取消选中“自动调整比例”复选框并将值设置在-4和4之间。在“Tick Style and Color”属性中，

35、“Major Tick”、“Minor Tick”和“Marker Text”的颜色都设置为绿色。在“Network Style and Color”中，“Main Network”设置为绿色，“Secondary Network”设置为“ T ”样式。在“ X- axis”的属性设置中，“Autoscale Ruler”选项中的最小值和最大值分别调整为0和0.05 。其他属性的设置与“ Y轴”设置相同。图 2-8 波形图曲线选项卡设置图 2-9 波形比例选项卡设置( 5 ) 波形图属性对话框的其他设置。*其他设置选项，如光标属性页的设置、描述信息属性页的设置和数据绑定属性页的设置，这些属性的

36、设置在前面的章节中已经简单介绍过了。有兴趣的读者可以根据自己的需要设置一些属性。对于数据绑定等属性页的设置，设计了更高级的数据处理功能，可以关联数据库等相关数据，实现数据绑定的设置和显示。本章暂不介绍这些属性。有兴趣的读者可以按照属性页中的提示完成相应的属性设置。2.调整波形显示控件的外观颜色在上述属性对话框的相应选项卡中设置好属性后，可以直接设置波形显示区域的大小，例如通过拉伸缩放到合适的大小。但此时波形控件外观部分的颜色发生变化，显示的外观颜色变为黑色，使外观颜色与波形显示区域的颜色一致。具体步骤如下。*在工具栏窗口中，将下面的前景色和背景色设置为黑色，如图2-10所示。然后在工具面板中选

37、择“获取颜色”，点击波形控件的外围区域，此时波形外围区域的显示颜色变为黑色，如图2-11所示。3、二通道示波器接口的其他面板排列如上所述，本章创建了一个双通道波形图VI控件。首先，创建波形图控件的外观界面。根据外观界面的整体布局，需要在前面板界面上排列多个面板，以调节、显示和完成不同调节功能、描述功能和控制功能的控制目的。需要布置的主要面板包括以下面板：LOGO面板（用于显示简单二通道示波器的LOGO属性）、触发面板（用于布置触发源、触发极性和触发电平调整等功能）控件）、程序控制面板（控制简单的二通道示波器的信息显示和程序终止命令的执行任务）、通道选择面板（选择示波器不同通道的信号，如单通道或

38、双通道）信号显示）和定位面板（水平调整和数字刻度的调整和显示）。(1) 面板选择与设置*在实现中，选择这些面板使用“上凸框”控件进行显示，以达到更美观的外观。在LabVIEW8.2设计的前面板中，选择“上凸框”控件的顺序为“Control-Modify-Top Convex Box”，可以在Controls面板中选择，也可以通过鼠标右键选择以上顺序。具体选择顺序如图2-12所示。选择这些控件后，根据需要调整它们的大小并布置几个面板。同时，在一些不同的面板上，添加“文字”标签来描述具体的面板功能。经过以上布局调整后，简易双通道示波器的正面布局如图2-13所示，结构比较紧凑美观。图 2-13 简单

39、的两通道示波器界面的面板布局(2) 触发面板创建。*在触发面板上，增加触发源开关、触发极性开关和触发点调平旋钮。触发源开关和触发极性开关都以“垂直滑动杆开关”为代表。在触发面板上增加两个“垂直滑动条开关”，分别命名为触发源“ Source ”和触发极性“ Slope ”。 “垂直滑杆开关”的选择顺序如图2-14所示。(3)触发源“ Source ”开关设置。*触发源开关可用于选择触发信号的来源，无论是通道B触发（ CH B ）还是外部触发（ EXT ）。设置触发源开关的属性如图17-15所示。在触发源开关属性对话框的“外观”选项卡中，勾选“标题”的“可见”复选框，将显示文本改为“源”；选中“显

40、示布尔文本”复选框，更改.调整触发源开关的“Title”位置，在开关旁边添加文字“ EXT ”。图17-15 触发源开关属性设置( 4 )触发极性“ Slop e”开关的设置。*触发极性开关改变示波器波形图上显示信号的触发极性。可以选择的触发器是极正 ( POS ) 或负 ( NEG )。触发极性开关的属性设置过程与触发源开关相同。只需勾选“Properties”中“Title”的“Visible”复选框，将显示文本更改为“ Slope ”，并设置“ POS ”和“ NEG ”的选择文本。(5) 触发电位“电平”旋钮的创建及其属性的设置。*触发电位可用数字旋钮模拟，触发电位值较小时可通过数字旋

41、钮调节。本章使用的分支旋钮的选择顺序是“控件 - 经典值 - 旋钮”。可以直接在控制面板上选择，也可以通过鼠标右键选择，如图2-16所示。图 2-16 垂直旋钮选择顺序触发电位器旋钮的属性设置如下。单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“属性”，弹出触发电位“电平”的属性配置对话框。设置触发电位器旋钮的外观选项卡。*本章创建的触发电位器旋钮的外观比较简单。具体设置通过控件属性对话框中的“外观”选项卡进行设置：勾选“标题”的“可见”复选框，并添加文字“级别”；选中“指针”属性中的“锁定在最小值和最大值之间”复选框；同时勾选“显示当前值提示框”复选框，如图2-17所示。设置触发电位器旋钮的“数据范围

42、”选项卡。*此处设置的数据范围大小模拟了简单示波器的调整范围。具体设置为：点击“表示”下的按钮，在弹出的表示中选择单精度“”表示；取消选中“使用默认范围”复选框，并将最大值和最小值重写为2.000和-2.000 ，“增量”被重写为0.000 ；三个“外围动作”可以从下拉列表中选择为“强制”、“强制”、“强制到最近的值”。删除最小和最大标签值，留下 - 和 + 符号。需要设置的属性如图2-18所示。图2-17 触发电平调节旋钮外观属性设置图2-18 触发电平调节旋钮数据框属性设置通过以上步骤添加触发源开关、触发极性开关和触发电位器旋钮，调整各个控件的“标签”。对齐调整好属性等后，触发面板的设置就

43、完成了。设置后触发面板如图2-19所示。4.创建定位面板“POSITION”将两个经典的数字旋钮控件添加到定位面板。数值旋钮的选择过程如图 2-16 所示。将两个数字旋钮分别用作时分和幅分旋钮。下面将具体设置这两个数值旋钮。(1) 水平时分旋钮“时基”的属性设置。右击旋钮，在弹出的快捷菜单中选择“属性”，在弹出的“属性”对话框中，设置属性。* Step 1：在“外观”选项卡中，勾选“标题”中的“可见”复选框，填写文本“ TIime Base ”，修改并设置“指针1 ”的属性，勾选“锁定在最小值”和最大值”和“显示当前值工具提示”复选框。*第 2 步：在“数据范围”选项卡中，您可以将默认值设置为

44、1.0000 ，并选中“使用默认值范围”复选框。设置数字表示时，点击“表示”按钮，在弹出的选项中选择“Unsigned Long Integer”类型U32 。如图2-20所示。 _*第三步：在“标尺”选项卡中，选择“标尺样式”中的第一种标尺样式，并将“标尺范围”的最小值和最大值分别设置为0和2 ，如图2-21所示.图 2-20 时分旋钮数据包络属性设置图2-21 时分旋钮标尺属性设置*第 4 步：在“格式和精度”选项卡中，选择“高级编辑模式”单选按钮。在选项卡顶部的下拉列表中，选择标尺以设置标尺的属性。在格式字符串文本框中输入格式字符串“% d ”，表示数字旋钮以整数形式显示和表示。在选项卡

45、底部的下拉列表中，选择 Numeric Format Code 选项，然后选中 Floating Point Representation 选项。如图2-22所示。 _图2-22 时标旋钮格式及精度属性设置*第 5 步：在“文本标签”选项卡中，选中“有序值”复选框。单击右侧的“插入”按钮，在按钮上添加文本标签。在左侧列表中，依次输入“ 5ms/div ”、“ 10ms/div ”和“ 20ms/div ”，表示波形图水平方向每个格所代表的时间大小。如图2-23所示。 _图2-23 时标旋钮文字标签属性设置(2 )分幅旋钮“Volts/Div”的属性设置。幅度刻度旋钮和水平时间刻度旋钮是一样的，

46、都是用数字旋钮，具体属性页的设置方法也一样。右键单击旋钮，在弹出的快捷菜单中选择“属性”。在弹出的属性对话框中设置“属性”的各个选项卡。*第 1 步：在“外观”选项卡中，选中“标题”的“可见”复选框并填写文本“ Volts/Div ”。其余设置与水平时分旋钮的“外观”属性设置相同。*第二步：“数据范围”选项卡的设置与水平分度旋钮的“数据范围”设置相同。*第三步：“尺子”和“格式与精度”属性设置也可以参考水平时分旋钮的设置。*第 4 步：在“文本标签”选项卡中，还选中“有序值”复选框。单击“插入”按钮将要添加的值添加到左侧列表中。在垂直分幅设置中，可以依次输入“ 0.5V /div ”、“ 1V

47、 /div ”和“ 2V /div ”。在程序设置过程中，可以通过调整不同的分区来显示不同的幅度。通过设置上面的水平刻度旋钮和垂直刻度旋钮的属性，可以调整示波器波形显示的水平和垂直显示。设置后的定位面板如图 2-24 所示。5. CHANNEL的创建*在通道面板上添加一个“垂直滑块”控件，选择顺序为：“控件-经典-经典值-垂直滑块”，如图2-25所示。更改滑块的大小和滑块的宽度，使其看起来更易于显示。滑块控件设置如下。图 2-25 垂直滑块控件的选择顺序通过选择开关设置，在添加的“垂直滑块控件”上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“属性”，在“属性”对话框中修改“属性”选项卡。在“外观”选项

48、卡中，选择“填充样式”为“无填充”，其他属性设置如图2-26所示。在“数据范围”、“标尺”和“格式与精度”选项卡中，属性设置与“位置”中旋钮控件的相应设置相同。在“文本标签”选项卡中，勾选“有序值”复选框，按照上述添加方法将有序值添加为“A&B”、“B”和“A”。这三项分别表示示波器同时显示两个通道的信号，只显示通道B的信号，只显示通道A的信号。设置后的通道选择面板如图2-27所示。6.其他部分的创建在简易二通道示波器的设计过程中，在程序控制面板“PROGRAM CONTRAL”上，排列了两个按钮，分别是“MORE INFO.F5”显示更多信息和“STOPF4”按钮停止。后者与框图中的循环进程

49、项相连，完成程序运行进程的终止；前者是解释和介绍简单的示波器信息，并与程序创建的子VI链接，以解释更多的程序信息。图2-26 通道选择滑块外观属性设置2.4.2 触发源功能块选择触发源功能块的功能主要是利用触发源开关和通道选择开关的选择来完成示波器显示波形的触发源的选择，如图2-28所示。图 2-28 触发源功能块设置通过与逻辑运算选择触发源“Sourse”开关和通道选择开关“Select Channel”作为分支选择结构（case-switch）的选择项。 0”为触发源“Source”，触发极性“Slope”和触发电位“Level”属性指节点的设定值，开启后两个功能。如果case选择是后者，

50、那即，使用外触发“EXT”，此时将逻辑选择值“2”作为逻辑值输入到触发面板上三个控件的属性节点，使触发极性和触发电位分别为取消。2.4.3 通道输入信号的产生与选择本次创建创建一个通道输入信号生成和选择子VI，通过通道选择功能完成不同通道输入信号的生成。创建过程与创建普通LabVIEW VI控件相同。将创建的子 VI 命名为“通道 A 和 B.vi”。该 VI 的前面板如图 2-29 所示。图 2-29 通道 A 和/或 B.vi 的前面板和连接板前面板，电平“Level”数值输入控件，极性“Slope”和触发源“Source”选择开关，数据点数“No.Points”，频率“Frequency

51、”，通道选择“Select Channel”和Noise“Noise”输入数组。输出控制是两个波形输出“Waveform 1 out”和“Waveform 2 out”。通道输入信号生成和选择框图。图 2-30、图 2-31 和图 2-32 分别是两个通道同时产生波形、通道 B 产生波形和通道 A 产生波形的框图。在这些框图中，需要通过波形信号生成函数（正弦波信号函数或方波信号函数）生成所需信号，通过均匀白噪声函数添加不同幅度的白噪声来生成所需信号。信号。通过不同的信号选择块后，输入到触发子控制VI，生成需要的波形输出。触发子 VI 将在后面介绍。这里简单介绍一下波形信号生成和均匀白噪声功能。

52、图2-30 通道输入信号产生与选择VI（双通道信号A&B）图2-31 通道输入信号产生与选择VI（双通道信号B）图2-32 通道输入信号产生与选择VI（双通道信号A）使用的正弦波和方波信号发生函数的位置如图 2-33 所示。选择顺序为“功能 - 信号处理 - 正弦波”、“方波”或“均匀白噪声”。这些信号函数是LabVIEW用于信号处理的一些基本函数。在前面章节创建控件的过程中已经使用过，这里不再详细介绍。读者可以参考前面章节或查看LabVIEW的帮助文件。图 2-33 正弦波和方波信号生成函数2.4.4 触发子VI的创建触发子VI可以根据不同的触发源选择输入信号并输出。创建该子VI的过程与之前

53、的创建过程相同，将创建的子VI保存为“trigger.vi”。图 2-34 显示了创建的触发子 VI 的前面板。在前面板上添加触发源“ Source ”、触发电平“ Level ”、触发极性“ Slope ”、输入信号“ Waveform 1 In ”和“ Waveform 2 In”以匹配输入信号“ Waveform 1 out ”和“ Waveform 2 ” “出”。程序功能主要通过程序框图来实现。具体程序框图如图 2-35 所示。图中主要功能是通过触发源开关“ Source”对分支选择结构进行分支选择。如果触发源为通道B触发，即触发时，输入信号会经过SLOPE.VI生成信号的索引。输入

54、分支选择块的两个通道的信号由“数据子集”函数返回，从索引开始，长度为1000，通过触发子VI作为输出信号输出。如果触发源是由外部触发（EXT）产生的，则直接将输入到触发子VI的两个信号作为输出信号输出。在这个框图中，使用了“数据子集”功能。该函数的主要功能是从输入数组的索引开始返回一个长度长度的数组。图 2-34 Trigger 子 VI 的前面板2.4.5 触发电平SLOPE.VI的创建触发电平SLOPE.VI的主要作用是将触发电平的值与输入信号进行比较，输出产生触发的数组的索引。触发电平SLOPE.VI的创建过程与前一个VI相同。图 2-36 显示了触发电平 SLOPE.VI 的前面板。前

55、面板上有输入矩阵阵列、输入触发电平Level和触发极性方向（正触发或负触发、正负）。该 VI 的框图如图 2-37 所示。首先，在程序中，根据输入的信号矩阵，生成索引号来组合数组大小的值；然后在while循环结构中，通过“判断和强制转换”功能，对输入信号矩阵进行判断和类型化。 x标准为触发电平Level；因此，该判断被用作分支选择结构的选择条件。在判断了一些选择性逻辑判断条件后，判断输入信号对应于信号矩阵和索引矩阵，然后输出索引值。图 2-36 触发电平 SLOPE.VI 控件前面板图 2-37 触发电平 SLOPE.VI 控制框图在触发电平SLOPE.VI框图的编程中，用到了很多数组操作。其

56、中“索引数组”和“数组大小”函数比较简单易懂。这些数组操作的功能和特点可以在“函数-编程-数组”子面板中找到。 “判断和强制”功能比较复杂，下面简单介绍一下这个功能。“判断力转换”功能的选择顺序为：“功能-编程-比较-判断力转换”，如图2-38所示。该功能的接线端子如图 2-39 所示。该函数的主要作用是判断x是否落在给定的上下界内，并有选择地强制该值落在给定的上下界内。图 2-38 确定范围和强制转换函数的顺序选择2.4.6 通道选择功能设计通道选择功能可以在波形发生器的波形图上显示不同通道的波形，并且可以同时显示两个信号来分别显示两个通道。图 2-40 显示了大批量的实现框图。通道选择开关

57、作为case-switch的选择判断。在选择判断案例块中，通道选择子VI控件“通道A和或B.vi”用于根据采样点数实现输入触发源电平和触发极性。重新配置两路信号，并输出所需的通道信号。通道选择子VI的输出信号根据生成的信号“创建一个数组”，再与分频值“捆绑”成一个簇，输入到波形图中，显示输出信号。通过主通道案例块中的通道选择子VI控件“通道A和或B.vi”实现两个通道的信号选择。图 2-40 显示了选择同时显示的两个通道信号。如果是单通道显示，只需要创建通道选择子VI的输出信号数组，然后将输出捆绑到波形图控件中显示即可。图 2-40 通道选择功能框图2.4.7 水平指数调整处理功能块水平分割调

58、整功能块生成的数据信息作为波形控制的水平分割范围的设定值。具体实现该功能块时，首先将选中的水平分度旋钮的选中值作为case-switch的分支选择条件（本章使用三个离散的数字作为调整值）；然后根据不同的选择条件，将不同的数据捆绑在功能块中，形成一个簇，该簇作为波形控制属性节点的水平分割范围属性的设置值。图2-41是水平索引调整处理功能块的框图。图2-41 水平索引调整处理块框图2.4.8 垂直幅度指数调整处理功能块图 2-42 显示了垂直幅度指数调整功能块的框图。同样，在程序功能处理过程中，将数字旋钮选择的分幅值作为程序块中的case-switch选择条件。根据不同的选择条件，case-swi

59、tch选择功能块将不同的数据捆绑成簇，作为波形属性参考节点的垂直刻度属性的设置值。几条数据捆绑成一个簇的含义是：第一信号垂直分割的最小值和最大值，第二信号垂直分割的最小值和最大值。图2-42 垂直幅度刻度调整处理块框图2.4.9 双通道示波器信息显示图 2-43 显示了本章创建的简单两通道示波器的信息显示处理部分。在这部分功能块中，前面板信息显示逻辑选择开关的输出值作为分支选择的选择条件。另外，为了显示信息，将控件中VI所在的路径作为GENTINFO.vi的输入，密码后显示更多信息功能的“more info.vi”控件VI查看。信息显示控件more info.vi的界面和框图比较简单。控件前面

60、板界面如图 2-44 所示。图2-44 more info.vi前面板界面2.4.10 程序输入输出块图 2-45 显示了一个简单的两通道示波器处理程序的输入和输出部分的框图。这两部分在这里一起介绍。这两个部分都使用一个平铺结构，其中包含一个或多个按顺序执行的子 VI 模块。在这两个程序块中，分别建立了触发源、触发极性和触发电平的属性节点，并统一设置了这些触发控件。在程序初始化的输出块中，用触发源pico输出调整后续程序；在程序停止部分，程序停止控制作为停止设置。图 2-45 简单两通道示波器的输入和输出模块2.5 总结本章创建了一个双通道示波器LabVIEW控件，可以实现单通道和双通道信号显