基于LABVIEW的虚拟示波器设计-虚拟示波器

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"LabVIEW软件及其大体设计原理简介 1\o"CurrentDocument"LabVIEW简介 1\o"CurrentDocument"LabVIEW软件设计大体原理 1\o"CurrentDocument"关于虚拟示波器的设计思路及方案的实现 3\o"CurrentDocument"设计思路 3\o"CurrentDocument"方案的实现 3前面板的设计 3设计的大体原理和设计步骤 4\o"CurrentDocument"设计心得 9\o"CurrentDocument"参考文献： 10\o"CurrentDocument"程序调试进程中发觉的问题和解决方法 10基于LABVIEW的虚拟示波器设计LabVIEW软件及其大体设计原理简介LabVIEW简介LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering）是一种图形化的编程语言，它普遍地被工业界、学术界和研究实验室所同意，视为一个标准的数据搜集和仪器操纵软件。LabVIEW集成了与知足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据搜集卡通信的全数功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。这是一个功能壮大且灵活的软件。利用它能够方便地成立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及利用进程都生动有趣。传统文本编程语言依照指令的先后顺序决定程序执行顺序，但LabVIEW则采纳数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了丫1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。利用图标和连线，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。它能够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搜集系统的便利途径。利用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，能够大大提高工作效率。利用LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件。LabVIEW软件设计大体原理咱们把用LabVIEW实现的一个完整的LabVIEW应用程序成为一个虚拟仪器，称为VI。所有的VI，它包括前面板、程序框图图和图标/连结器三部份。1）前面板。前面板是图形用户界面，也确实是VI的虚拟仪器面板，前面板直接面向用户，是用户利用虚拟仪器的大体操作面板。这一界面上有用户输入和显示输出两类对象，具体表现有开关、旋钮、图形和其他操纵和显示对象。一个典型实现正弦波显示和幅值调剂的前面板如图1。

图1正弦波显示及幅值调剂VI前面板2）程序框图提供VI的图形化源程序。它的功能是对前面板上的控件进行概念、操作和连线以实现虚拟仪器的功能，是LabVIEW程序设计的核心。在程序框图中存在着对VI编程，以操纵和操纵概念在前面板上的输入和输出。它包括前面板上的控件和控件的连线端子，还有一些前面板上没有，但编程必需有的东西，例如函数、结构和连线等。若是将VI与标准仪器相较较，那么前面板上的东西确实是仪器面板上的东西，而流程图上的东西相当于仪器箱内的东西。在许多情形下，利用VI能够仿真标准仪器，不仅在屏幕上显现一个惟妙惟肖的标准仪器面板，而且其功能也与标准仪器相差无几。上述正弦波的程序框图如图2。图2正弦波显示及幅值调剂VI程序框图3）图标/连接器。VI具有层次化和结构化的特点，一个VI能够作为子程序，那个地址称为子VI,被其他VI挪用。图标与连接器在那个地址相当于图形化的参数。LabVIEW的壮大功能归因于它的层次化结构，用户能够把创建的VI程序看成子程序挪用，以创建更复杂的程序，而这种挪用的层次是没有限制的。在VI设计进程中，能够利用工具选板、前面板中的控件选板、程序框图中的函数选板进行设计。这些选板的详细功能及用法通过不断的学习设计VI的进程慢慢地把握。关于虚拟示波器的设计思路及方案的实现设计思路本设计的方式是尽可能与现实中的面板相一致，实现示波器最大体的显示和调剂功能。因此本设计我设计了包括CH1和方2的双通道示波器，即双踪示波器。设计时考虑的是分几个部份:1）CH1和CH2通道设计及选择。设置两个开关操纵CH1和CH2选通状况，开即显示波形，关不显示，同时选择了开就在波形图上同时显示两个波形。2）波形产生。由于没有外界信号输入设备，因此不能用外部数据搜集的方式输入信号波形，那么自己设计一个建议信号发生器，使两个通道都能实现大体模拟信号正弦波、三角波、方波、锯齿波的输入。3）波形显示。采纳波形图控件。4）波形操纵部份。包括CH1信号幅度调剂和幅度偏移、CH2信号幅度调剂和幅度偏移、时刻扫描速度、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。方案的实现前面板的设计依照设计思路，设计成的前面板如图3所示。

图3虚拟双踪示波器前面板设计的大体原理和设计步骤1）通道CH1和CH2选择即波形产生。在程序框图上创建两个条件结构。把CH1和CH2的开关操纵（布尔开关）别离接到这两个条件结构的条件输入端，然后在每一个“真”条件下，而且通过再添加条件结构，在那个子条件结构里面，利用大体函数发生器创建波形产生模块，用文本下拉列表操纵条件输入端，将正弦波、三角波、方波、锯齿波的固定值0、一、二、3设为四个分支，并在分置里面选择产生相应的波形，如此就产生了大条件结构的“真”操作，也即在CH1或CH2通道开的情形下，通过文本下拉列表操纵波形产生。然后将外部条件结构的输出隧道在“假”的条件下，设为“未连接时利用默许”而且处置“假”分支，如此，当通道选择开关“关”时就不输出波形。程序框图如图4、图5所示，前面板显示成效如图6、图7、图8所示。图4通道打开时波形产生图5通道关闭时无输出sSHJ图6CH1开、CH2关(a)胆密0.05 0.1 0.L50.2 0,25 0.3时间⑸Q.35CL4H CHI输入波形选择沙正弦波00.c心输入波密选择0.图7CH1关、CH2开sSS图8CH1开、CH2开2）波形显示操纵部份。这部份是操纵波形在波形图上更好的显示出来。操纵

CH一、CH2通道幅值，调剂波形图上每单位表示多少电压值；操纵时刻扫描速度，调剂时刻轴上每单位表示多少时刻。这些都是为了让波形以最直观、最清楚的方式显示在波形图上。通过公式子VI的功能改变输出电平和幅度偏移；通过获取波形成份、除法和创建波形改变输出的频率；通过创建一个子条件结构实现波形叠加。这些操纵部份如图9所示，程序框图如图10所示。CH1幅度单位调节节加以CH2幅度单位调节寸/五宣波形封CH1幅度偏移 CH2幅度偏移扫描速率CH1幅度单位调节节加以CH2幅度单位调节寸/五宣波形封CH1幅度偏移 CH2幅度偏移扫描速率Jdi中11.20.63山"1.53山心3.5H、子0.5^^^『45一飞匚电幅值电压 匚H1频率匚股幅值电压/M/mTn--IIlF匚亚频率图9波形显示操纵部份前面板图10波形显示操纵部份程序框图匚由幅度单位调节Hmid幅值和电平测量图10波形显示操纵部份程序框图匚由幅度单位调节Hmid幅值和电平测量凸叫」3）输入信号测量值的显示部份。通过“获取单频信息”子VI获取波形频率；通过“幅值和电平测量”子VI获取波形幅值电压。设计的前面板如图11所示，程序框图如图12所示。图11测量参数显示图12测量参数模块程序框图图11测量参数显示图12测量参数模块程序框图4）停止测量部份。通过while循环的STOP按钮停止测量。程序框图如图13所示。户止 I®图13while循环和STOP按钮5）整个程序框图的设计图图14所示。至此为止设计全数完成。图14虚拟双踪示波器的整个程序框图设计心得这次能力拓展训练设计规按时刻在开学前完成，责任教师提供了整个暑假的时刻给咱们做。我个人的情形是暑假实习到8月中旬，回来以后又忙着预备一些考研温习，因此就耽搁了很多时刻，直到8月底才开始做。第一我看了几本介绍虚拟仪器和LabVIEW方面的书籍，随即对那个软件壮大的仿真功能产生了极大的爱好，而且自己动手做了一些简单的仿真程序，比如利用挪用for循环和移位寄放器计算数学递归公式、产生数字波形、成立数学计算的子VI等。做的程序渐渐从简单到难，学的东西也愈来愈多。直到那个设计完毕，除那个设计里面的知识外，我还了解了公式节点的用法；滤波器的用法；图形编辑器的用法和子VI的成立进程及挪用；把握了while循环、for循环、条件结构循环的用法；初步了解了顺序结构的用法；了解了数据搜集的大体知识；熟悉了写入测量文件及保留数据的大体操作、程序调试进程中的单步执行、断点设置和探针工具的利用方式、延时程序的挪用方式等等。刚开始我还感觉做能力拓展延误了自己考研温习的时刻，后来感觉到学了LabVIEW以后也很充实。也为自己能做出那个“不简单”的虚拟示波器而感到自豪。在此进程中，板上的同窗给了我很多帮忙，比如他们把借的的资料给我看，还有一路动脑动手实现了某个困难的操作，这让我深深体会到团队协作的重要性和同窗之间友谊的宝贵。参考文献[1]杨乐平，李海涛，杨磊编著.LabVIEW程序设计与应用（第二版）.北京：电子工业出版社，2007[2]刘君华主编.基于LabVIEW的虚拟仪器设计.北京：电子工业出版社，2003黄松林，吴静编著.虚拟仪器设计教程.北京：清华大学出版社，2020陆绮荣编著.基于虚拟仪器技术个人实验室的构建.北京：电子工业出版社程序调试进程中发觉的问题和解决方法1）完成了一部份并查看波形的时候，发觉波形向左移动的超级快，如此很无益于观看波形信号。通过查资料发觉能够通过在前面板上添加时刻延迟ExpressVI，设置程序循环延不时刻能够解决这一问题。可是要在程序框图上添加并设置，这很不方便，后来发觉模板上的VI波形图都能够均匀的慢速的向左移，通过对照发觉，只要修改配置仿真信号的属性即可，具体操作时将按时区域的“以可达到的最快速度运行”取消，并勾选中“仿真搜集时钟”。2）在选择CH1条件结构的“假”分支时，因为不用输出波形，因此我没有连接输出隧道，这是幸运星显现错误，那个错误是因为条件结构