基于LabVIEW双踪示波器设计

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摘要：LabVIEW为开发环境仪器的研制提供了一个通用的软硬件平台。本文将构建一个基于labview双踪示波器。

关键词：双踪示波器 LabVIEW

0 引言

虚拟仪器（简称VI）是电子测量技术与计算机技术的结合、具有不错的发展前景的一款软件。它的核心思想是通过软件将计算机硬件与仪器硬件有机结合，利用计算机的数据分析能力实现硬件无法实现的一些东西。使用者根据实际需要来操作计算机，完成一些现实仪器难以实现的功能。虚拟仪器的出现标志着电子测量技术与计算机技术进入一个崭新的发展时期。随着科学技术的发展，虚拟仪器将在未来会有更加广泛的应用。虚拟仪器的核心思想是“软件就是仪器”，就是利用计算机资源实现以软代硬，最大限度地降低消费成本，增强软件的功能和灵活性。虚拟双通道示波器是基于图形化编程语言LabVIEW开发的，具有数据采集、波形显示、数据存储、输出打印、网上传送等功能。试验结果表明该仪器工作性能稳定，测量精度高，且功能可以不断扩展，且不需要任何成本。示波器是在科学研究和工程设计中具有广泛应用的仪器。与传统的示波器相比，本研究设计的虚拟示波器主要具有以下优点：

①功能和性能指标可以扩展。

②操作面板简单清晰，初学者易掌握。

③具有强大的网络通信能力。

1 双踪示波器设计

1.1 设计要求

①通道选择，单通道A、B以及通道叠加。

②触发功能、极性选择功能。

③时基、水平以及幅度选择按钮。

1.2 前面板的设计

虚拟函数信号发生器的前面板设计。在前面板中，添加多种控件，例如布尔开关、波形图表、旋钮等，结果用实时波形图的方式显示。

①开关部分：添加“停止”按钮控件控制函数信号发生器的工作。

②幅度、时基和水平位置调节：添加3对旋钮以及数值显示控件，分别用来调节这3个参数。

③波形显示：添加波形图表以及输出控件，用于显示输出波形。

④通道选择：添加一个特垂直滑动杆，来控制通道A，通道B和通道A&B的选择。

⑤触发、极性控制：添加2个垂直滑动杆开关，用于控制触发和极性。双踪示波器前面板如图1所示。

1.3 虚拟双踪示波器的程序框图设计

①运用层叠式顺序结构，创建触发源、触发极性，触发电平节点，对这些对这些触发控创建一个disabled，将disabled附一个初值0，创建一个局部变量。

②示波器的触发功能可以在信号的正确点处同步水平扫描，这对表现清晰的信号特性非常重要。如果每一次扫描的起始都从信号的不同位置开始，那么屏幕上的图象会很混乱。触发的目的是保证信号波形稳定地显示，每次捕捉的起点都是相同的，将该点以后的波形稳定的显示出来。

③通道选择模块主要是控制虚拟示波器采集卡的通道数，通道控制可以分为A，B，A+B三种方式。可以单独对A或者B进行数据采集，也可以同时对A+B双通道进行数据采集。

④时基模块：主要功能是直接控制每次进入显示波形的点数来控制扫描频率。时基调整可以调节显示屏横坐标的分度值（5ms/div，10ms/div，20ms/div）。

⑤幅度模块：幅度调整可以调节显示屏纵坐标的分度值（0.5V/div，1v/div，2V/div）。双踪示波器的程序框图如图2所示。

2 程序调试

①通道A（注意触发，极性均为灰色，时基为20ms/div，幅值为2v/div），在设计通道仿真时，A通道产生的是加上噪声的方波如图3。

②通道B的运行结果，在设计通道仿真时，B通道产生的是加上噪声的正弦波如图4。

③通道A+B运行结果（注意水平的旋钮的位置）如图5。从测试结果看，所设计的双踪示波器满足双踪示波器的功能。

3 结束语

通过这次设计，我感觉到了LabVIEW强大的功能。与传统的硬件仪器设计相比，虚拟仪器的软件具有容易设计，功能强大，操作简易，易于实现等特点。虚拟仪器的功能是由使用者根据实际的需要通过软件来进行自定义设计，而不是事先由仪器厂商统一参数，这标志着软件在生活中的应用将会越来越普及，人们可以根据自己的需要来设计，这意味着对人们的生产生活带来方便。这将促使人们设计虚拟仪器的能力提高越来越快。

参考文献：

[1]黄松岭.虚拟仪器设计基础教程[M].清华大学出版社，2008.

[2]张琨英.双踪示波器的使用技巧[J].仪器仪表用户，2008（05）.

[3]邹用才.双踪示波器检修一例[N].电子报，2003-12-21（005）.