摘 要

虚拟仪器是现代计算机技术与传统仪器结合的新产物，它推动传统仪器朝数字化，网络化，模块化，智能化的方向发展。诠述本课题的研究计划，探究研究开发虚拟示波器的实际意义。介绍了LabVIEW的用户界面，分为前面板和程序框图，讲述了前面板和程序框图的构成与作用，前面板用于替代传统仪器的使用面板，程序框图则用于替代仪器的工作部分。

本文将从前面板和程序框图，分开介绍这款虚拟数字示波器。根据虚拟数字示波器不同部分的不同功能，分为：数据采集模块，触发控制模块，时基控制模块，参数测量模块和频谱分析模块。模块通过以数据流作为其指令，进行工作运行，测量信号数据。陈列出总的设计框架以及模块，在之后的章节详细描述每一个模块的设计方案，工作原理，对信号的采集、分析，对数据的显示和处理。分析了虚拟仪器的先进性，介绍了LabVIEW系列软件的应用方法和最新功能。

关键词：虚拟仪器 LabVIEW 数字示波器 数据采集

Based on labview oscilloscope design

Abstract

Virtual instrument is a new product of the combination of modern computer technology and traditional instrument, which promotes the development of traditional instrument towards the direction of digitization, networking, modularization and intelligence. This paper describes the research plan of this subject and explores the practical significance of developing virtual oscilloscope. The user interface of LabVIEW is introduced, which is divided into front panel and program block diagram. The composition and function of the front panel and program block diagram are described. The front panel is used to replace the traditional instrument panel, while the program block diagram is used to replace the working part of the instrument.

During the design, each part of the virtual oscilloscope is formed into an application module according to its different functions. Each application module is composed of a node, and between nodes, according to the corresponding logical order, to connect. The module runs and measures signal data by using data stream as its instruction. The general design framework and module are displayed. In the following chapters, the design scheme and working principle of the front panel and program block diagram are described in detail, as well as the collection and analysis of signals and the display and processing of data. Analyzed the advantage of virtual instrument, this paper introduces the application of LABVIEW software and the latest functions.

Key words：Virtual instrument;Labview;Digital oscilloscope;Data collection

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 虚拟仪器概况 1

1.2 设计虚拟数字示波器的意义 1

1.3 应用领域 1

1.4 课题计划 3

1.5 课题意义 3

第二章 LabVIEW的结构 4

第三章 虚拟示波器的设计方案 5

3.1 设计方案 5

3.1.1  功能框图 5

3.1.2  软件设计 5

第四章 数字示波器前面板设计 6

4.1 前面板所需模块 6

4.1.1  数据采集模块 6

4.1.2  触发控制模块 7

4.1.3 时基控制模块 7

4.1.4 参数测量模块 7

4.1.5  频谱分析模块 7

4.2 总体前面板设计 7

4.2.1  波形显示控制部分 8

4.2.2  输入信号测量值的显示部分 9

4.2.3  数据存储与读取部分 9

第五章 数字示波器后面板设计 11

5.1 各个模块的程序框图 11

5.1.1  输入信号测量值模块 11

5.1.2  波形显示模块 11

5.1.3  频谱分析模块 12

5.1.4  数据采集模块 13

5.1.5  数据存储与读取模块 13

5.1.6  自动扫描控制模块 14

5.2 总体后面板设计 14

第六章 结论 15

参考文献 16

致谢 19

第一章 绪论

1.1 虚拟仪器概况  

虚拟仪器是利用计算机模拟技术，利用软件程序编译出来的仪器^[1]，计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向^[2]。  

现在的虚拟仪器是充分利用计算机技术的仪器，可由用户自由定义，通常由计算机、仪器模块和软件三部分组成^[3]。  

    软件技术是虚拟仪器的核心技术。常用的虚拟仪器开发软件有Labview、Labwindows/CVI、VEE等等^[4]。以LabVIEW为例，这是基于图形化编程语言G的开发环境，用于如GPIB、VXI、PXI、PCI仪器及数据采集卡等硬件的系统构成，而且，具有很强的分析处理能力^[5]。

在不考虑必要仪器硬件的条件下，软件是开发和使用VI的关键。VI软件简洁明了的开发设计环境，可使得工程师们免苦于繁复，枯燥的代码，专注于VI的设计，同时缩短了开发周期。NI公司的LV，是所有图形化语言编译软件的典型^[6]。

1.2 设计虚拟数字示波器的意义

与传统示波器相比，虚拟示波器有着明显的优势，体现在：

1. 具有很高的性价比，只需要进行程序的编译，不需要花较大的价钱购买实际的数字示波器。
2. 用户自我设计的虚拟数字示波器，拥有灵活多变的功能选择，同时可以通过修改程序，使得虚拟数字示波器完成进化，有更加精良的性能
3. 开发周期短，使用寿命长，不需要对仪器的维护和修理，可以在计算机上一直使用。

1.3 应用领域

测试测量：随着人们对测试测量的需求越来越多样化，LabVIEW应运而生，因此LabVIEW在测试测量领域，有着最为广泛的应用。如今大多数的测试仪器、数据采集设备，都配备了专门的LabVIEW驱动程序，以便于LabVIEW控制这些硬件设备^[6]。此外，也可以利用LabVIEW设计制作测试仪器，用于测试测量。比如虚拟电压表、虚拟电位计、虚拟频谱分析仪、虚拟数字示波器等等。