正文

labview 數(shù)字示波器設(shè)計vi（基于labview的數(shù)字示波器設(shè)計）

發(fā)布時間：2023-05-05 05:44:19 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 66

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本文目錄:

如何用Labview創(chuàng)建一個VI
基于LabVIEW的虛擬示波器，大四畢業(yè)設(shè)計的論文
如何用labview設(shè)計一個VI 能通過組合框選項的選擇來顯示不同的波形用停止按鈕來終止波形有圖片更好
使用Labview做一個模擬數(shù)字示波器

labview 數(shù)字示波器設(shè)計vi（基于labview的數(shù)字示波器設(shè)計）

如何用Labview創(chuàng)建一個VI

一個表格，一個隨機數(shù)生成，一個數(shù)組賦值

基于LabVIEW的虛擬示波器，大四畢業(yè)設(shè)計的論文

文
摘
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)儀器開始轉(zhuǎn)向計算機化。虛擬儀器是現(xiàn)代計算機技術(shù)、儀器技術(shù)以及其他新技術(shù)完美結(jié)合的產(chǎn)物，其強大的功能已完全超出了儀器概念本身。本文首先敘述了虛擬儀器的概念、發(fā)展、組成等，接著采用圖形化編程軟件Labview設(shè)計了虛擬示波器以及它的虛擬頻譜分析功能，重點介紹了Labview中使用第三方板卡——研華PCL-812PG實現(xiàn)外部模擬信號采集的方法。最后總結(jié)了本文所做的主要工作并提出了進一步研究的設(shè)想：虛擬儀器在internet網(wǎng)中的遠程測控。
關(guān)鍵詞:
虛擬儀器、PCL-812PG、Labview.
Abstract
With the development of computer, traditional instrument has developed into computerize instrument. Virtual Instrument is a perfect combination of modern computer technology, instrument technology and other new technology. Its strong function is beyond the instrument itself. This paper first introduce the development, concept, form of the virtual instrument, design the virtual scope, virtual-frequency-analysis instrument by using the programming software Labview, then gather the analogue signal outsides by PCL-812PG, transferred into digital signal, show in the computer. At last, this paper put forward the further research: the distance-usage of the virtual instrument in the internet.
Keywords:
Virtual Instrument、PCL-812PG、Labview.
目
錄
第一章
緒論
1. 1
虛擬儀器的概述----------------------------------------------(1)
1. 2
軟件開發(fā)工具的簡介----------------------------------------(1)
1. 3
本文的主要工作----------------------------------------------(2)
第二章
虛擬示波器的實現(xiàn)
2. 1
圖形化的編程語言Labview---------------------------------(3)
2. 2
虛擬示波器實時波形顯示界面的實現(xiàn)和框圖程序-----(3)
2. 3
快速傅立葉變換(FFT)和Labview分析庫中的FFT VI-(6) 2. 4
虛擬頻譜分析功能軟面板和方框圖的實現(xiàn)--------------(7)
第三章
聲卡的作用和主要技術(shù)參數(shù)
3. 1
聲卡的作用-------------------------------------------------(10)
3. 2
聲卡的主要技術(shù)參數(shù)--------------------------------------(10)
3. 3
LabVIEW中相關(guān)聲卡操作函數(shù)簡介------------------(10)
四章實驗分析結(jié)果
4. 1
實驗設(shè)備-------------------------------------------------------(14)
4. 2
實驗內(nèi)容-------------------------------------------------------(14)
4. 3
實驗步驟-------------------------------------------------------(14)
第五章結(jié)束語----------------------------------------------------------(16)
參考文獻--------------------------------------------------------------------(17)
第一章
緒論
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)儀器開始向計算機化的方向發(fā)展。虛擬儀器是20世紀90年代提出的新概念，是現(xiàn)代計算機技術(shù)，儀器技術(shù)及其他新技術(shù)完美結(jié)合的產(chǎn)物。虛擬儀器技術(shù)的提出與發(fā)展，是21世紀自動測試與電子測量儀器技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。
1. 1
虛擬儀器的概述
虛擬儀器是現(xiàn)代技術(shù)與計算機技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。隨著計算機技術(shù)特別是計算機的快速發(fā)展，CPU處理能力的增強，總線吞吐能力的提高以及顯示器技術(shù)的進步，人們逐漸認識到，可以把儀器的信號分析和處理、結(jié)果的表達與輸出功能轉(zhuǎn)移給計算機來完成。這樣，可以利用計算機的高速計算能力和寬大的顯示屏更好地完成原來的功能。如果在計算機內(nèi)插上一塊數(shù)據(jù)采集卡，就可以把傳統(tǒng)儀器的所有功能模塊都集中在一臺計算機中了，而軟件就成了虛擬儀器的關(guān)鍵，任何一個使用者都可以通過修改虛擬儀器的軟件來改變它的功能，這就是美國NI公司“軟件就是儀器”一說的來歷[1]。
所謂虛擬儀器，就是在通用的計算機平臺上定義和設(shè)計儀器的功能，用戶操作計算機的同時就是在使用一臺專門的電子儀器。虛擬儀器以計算機為核心，充分利用計算機強大的圖形界面和數(shù)據(jù)處理能力，提供對測量數(shù)據(jù)的分析和顯示功能。虛擬儀器的最大特點是其靈活性，用戶在使用過程中，可以根據(jù)需要添加或刪除儀器功能，以滿足各種需求和各種環(huán)境，并且突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、表達、傳送以及存儲方面的限制。
虛擬儀器的組成與傳統(tǒng)儀器一樣，由數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)分析與處理、結(jié)果顯示三部分組成。對于傳統(tǒng)儀器，三部分幾乎均由硬件完成，對于虛擬儀器，后兩部分主要由軟件來實現(xiàn)。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器設(shè)計日趨模塊化、標準化，設(shè)計的工作量和復(fù)雜性都大大減小。
1. 2
軟件開發(fā)工具的簡介
應(yīng)用軟件開發(fā)環(huán)境是設(shè)計虛擬儀器所必需的軟件工具。應(yīng)用軟件開發(fā)環(huán)境的選擇，可以開發(fā)人員的喜好不同而不同，但最終都必須提供給用戶一個界面友好、功能強大的應(yīng)用程序。軟件在虛擬儀器中處于重要的地位，它肩負著對數(shù)據(jù)進行分析處理的任務(wù)，如數(shù)字濾波，頻譜變換等。通常在編制虛擬儀器軟件時，有兩種方法：一種是傳統(tǒng)的編程方法，采用高級語言，如VC、C++，C++ Buider；另一種是采用流行的圖形化編程方法，如采用NI公司的labview。這次的畢業(yè)設(shè)計我主要是采用labview編程方法，因為它是圖形化的編程語言，界面形象直觀，有很多按鈕、控件可以直接用來表示實際的儀器。虛擬儀器系統(tǒng)的軟件主要包括儀器驅(qū)動程序、應(yīng)用程序和軟面板程序。儀器驅(qū)動程序主要用來初始化虛擬儀器，設(shè)定特定的參數(shù)和工作方式，使虛擬儀器保持正常的工作狀態(tài)。應(yīng)用程序主要對采集來的數(shù)據(jù)信號進行分
(1)
析處理，用戶可以根據(jù)編制應(yīng)用程序來定義虛擬儀器的功能。軟面板程序用來提供與虛擬儀器的接口，它可以在計算機屏幕上生成一個和傳統(tǒng)儀器相似
的圖形界面，用于顯示測量和處理的結(jié)果；另一方面，用戶也可以通過控制軟面板上的開關(guān)和按鈕，模擬傳統(tǒng)儀器的操作，通過鍵盤和鼠標，實現(xiàn)對虛擬儀器系統(tǒng)的控制。
1. 3
本文的主要工作
數(shù)字示波器是實驗、教學、科研中常用的電子儀器，可以采集信號并進行分析，但傳統(tǒng)儀器都具有設(shè)備更新慢、功能單一、價格貴等缺點。本文主要是實現(xiàn)虛擬示波器的功能：從外界采樣模擬信號，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字信號，在計算機上實現(xiàn)波形的顯示，并能夠進行簡單的波形處理，比如說，可以延時采樣，可以顯示波形的最大值、最小值、平均值，并能夠根據(jù)需要放大波形的倍數(shù)，在采樣的任何時期可以結(jié)束采樣。另外，還利用快速傅立葉變換實現(xiàn)了簡單的頻譜分析功能的實現(xiàn)。具體如下：
（1）
具有聲卡采集參數(shù)設(shè)定功能；具有錄音和重放功能；可以實現(xiàn)聲音數(shù)據(jù)的采集；能夠完成功率譜信號的顯示與分析；
（2）
聲音采集數(shù)據(jù)能夠儲存并根據(jù)需要調(diào)用；
（3）
具有聲音信號濾波及處理功能。
（4）基于LABVIEW的聲卡虛擬示波器應(yīng)具有美觀實用的用戶界面。
音頻格式
設(shè)置
數(shù)據(jù)采集（聲卡）
數(shù)據(jù)處理
波形顯示
頻譜分析
數(shù) 據(jù) 儲存
虛擬示波器結(jié)構(gòu)框圖
第二章
虛擬示波器的具體實現(xiàn)
2. 1
圖形化的編程語言labview
labview主要用于儀器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域，它是一種基于圖形編程語言（G語言）的開發(fā)環(huán)境，主要是以框圖形式編寫程序。它與C等傳統(tǒng)編程語言有著諸多相似之處，如：相似的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)流控制結(jié)構(gòu)、程序調(diào)制工具，以及層次化、模塊化的編程特點。但二者最大的區(qū)別在于：傳統(tǒng)編程語言用文本語言編程；而labview使用圖形語言（即：各種圖標、圖形符號、連線等），以框圖的形式編寫程序。用labview編程無須太多的編程經(jīng)驗，因為labview使用的都是測試工程師熟悉的術(shù)語和圖標，如各種旋鈕，開關(guān)，波形圖等，界面直觀形象。
labview是一個功能強大的集成開發(fā)環(huán)境，它完整的集成了與GPIB、VXI、RS-232和內(nèi)插式數(shù)據(jù)采集卡等硬件的通訊。Labview還具有內(nèi)置程序庫，提供了大量的連接機制，通過DLLs、共享庫、OLE等途徑實現(xiàn)與外部程序代碼的連接。使用labview開發(fā)環(huán)境，用戶可以創(chuàng)建32位的編譯程序，從而為常規(guī)的數(shù)據(jù)采集、測試等任務(wù)提供了更快的執(zhí)行速度。labview是真正的編譯器，用戶可以創(chuàng)建獨立的可執(zhí)行程序，能夠脫離開發(fā)環(huán)境而單獨運行[2]。
一個labview程序包含三個主要部分：前面板、框圖程序、圖標/連接端口。前面板是labview程序的交互式圖形化用戶界面，用于設(shè)置用戶輸入和顯示程序輸出，目的是仿真真實儀器的前面板?？驁D程序則是利用圖形語言對前面板上的控制量和指示量進行控制。圖標/連接端口用于把labview程序定義成一個子程序，以便在其他程序中加以調(diào)用，這使labview得以實現(xiàn)層次化，模塊化編程。
2. 2
虛擬示波器的界面實現(xiàn)
圖2-1是虛擬示波器的主界面：上半部分是波形顯示部分，用于顯示采集的波形，下半部分是對波形的頻譜分析。
圖2-1 示波器主界面的實現(xiàn)
采集來的信號首先要在圖2-1的波形實時顯示部分進行顯示，即圖2-2。
圖2-2 波形實時顯示界面
如圖2-2的軟面板是實時波形顯示窗口，可以顯示實時采樣波形。右上邊可以直接得到采樣數(shù)據(jù)的最大值、最小值、平均值。右下邊包含了放大倍數(shù)、采樣延遲時間兩個旋鈕。通過這兩個旋鈕，可以調(diào)整實時波形在屏幕上的顯示效果。另外，面板上還有采樣結(jié)束按鈕，用于結(jié)束采樣。波形實時顯示面板下面是一個工具面板：用X和Y按鈕可以改變X、Y軸的比例。如果想讓繪制的圖形自動適應(yīng)變化的坐標比例，可以單擊每個按鈕左邊的鎖定
(4)
開關(guān)，使其自動鎖定。第二列的兩個是設(shè)置X、Y軸刻度值數(shù)字表示方式的快捷方式，單擊后可以對精度等特性進行設(shè)置。第三列的第一個是波形縮放工具，當用賦值工具單擊它時，可彈出波形縮放方式的選擇項，如圖2-3所示：
各功能如下：第一個按鈕是矩形縮放。選擇該項后，在顯示區(qū)上，按住鼠標左鍵可以拉出一個方框，方框內(nèi)的波形將被放大。橫著第二個是水平縮放按鈕：波形只在水平方向上被放大，垂直方向上保持不變。第三個是垂直縮放按鈕：波形只在垂直方向上被放大，水平方向上保持不變。
第二行第一個是取消縮放：取消最近的一次縮放操作。接下來的兩個是連續(xù)縮放按鈕。選中該項后，在顯示區(qū)內(nèi)按住鼠標左鍵，波形將以鼠標指針停留位置為中心進行連續(xù)縮放。
圖2-3 工具面板的演示
(5)
2-4 實時波形的框圖程序
2-4的框圖中，左面是一個while循環(huán)框，圖框中隨機采樣信號與面板上的放大倍數(shù)旋鈕對應(yīng)的圖標相乘（板卡的驅(qū)動先不考慮），然后輸入到實時波形屏幕中，接著信號流向圖框外，并變成數(shù)組型數(shù)據(jù)。框圖下方，設(shè)置采樣延遲時間，由面板上的旋鈕控制。另外還有采樣結(jié)束的控制按鈕。
右邊循環(huán)框外是對數(shù)組信號進行處理。通過labview 6i本身提供的子程序，可以得到數(shù)據(jù)的最大值、最小值和平均值。
該虛擬示波器是單通道虛擬示波器，要想設(shè)計多通道的示波器，只需在這個基礎(chǔ)上，在面板上加上幾個屏幕顯示控件，框圖程序類似上圖即可。當需要把信號進行其他的處理時，我們可以選擇labview自帶的信號處理部件，也可以把編好的C程序或是matlab程序加入到系統(tǒng)中，擴充系統(tǒng)的功能。
2. 3
快速傅立葉變換(FFT)和labview分析庫中的FFT VI
從DAQ板上獲得的采樣信號是時域信號，這種信號給出了采樣時刻信號的幅度，但是很多情況下，更想了解的是頻率成分，而不是幅度值。頻域表示法就表示了單個頻率成分，這種表示法可以給出更多關(guān)于信號和系統(tǒng)的信息。
從時域的采樣數(shù)據(jù)變?yōu)轭l域的算法，稱為離散傅立葉變化（DFT）。DFT將采樣信號的時域跟頻域聯(lián)系起來。DFT廣泛應(yīng)用于譜分析、應(yīng)用力學、光學、醫(yī)學圖像、數(shù)據(jù)分析、儀器及遠程通信等方面[2]。
(6)
假設(shè)從DAQ板上獲得N個采樣信號，對這N個樣本進行DAT變換，結(jié)果仍將為N個樣本，但它卻是頻域表示法。時域的N個樣本與頻域的N個樣本之間的關(guān)系如下：
假設(shè)信號采樣率為fs，采樣間隔為t，有t=1/fs，采樣信號表示為Xi，
0＜i＜N-1（即有N個樣本），對這N個樣本進行傅立葉變換，公式如下：
Xk=X1*e（-j2*3.1415926*0/N）+X2*e（-j2*3.1415926*1/N）+……+Xi*e[-j2*3.1415926*（N-1）/N]
注意時域跟頻域中均有N個樣本。同時域中的時間間隔對應(yīng)的頻率間隔f為：f=fs/N=1/Nt，f也稱為頻率分辨率，增多采樣次數(shù)N或減小采樣頻率fs均能減小f（提高頻率分辨率）。
對N個采樣數(shù)據(jù)進行DFT是個非常耗時的過程，大約需要n的平方次復(fù)數(shù)運算；但如果N是2的冪，假設(shè)N=2m,對N進行DFT就只需要m*N/2次操作，大大提高了速度，這種算法叫做快速傅立葉變換（FFT），它其實就是當采樣N是2的冪時，進行DFT的一種快速算法。FFT的優(yōu)點在于速度快，且節(jié)省內(nèi)存，這是因為當VI操作FFT時，無需額外的存儲緩沖區(qū)，但它要求輸入序列N必須是2的冪。而DFT速度比FFT慢得多，這是由于它需要額外的緩沖區(qū)來存儲中間的結(jié)果，但是DFT對任一個序列都適用。FFT中為了使采樣次數(shù)N等于2的冪，可以在輸入序列末尾加0。例如：若N=10，可以在輸入序列末尾加6個0，使得采樣次數(shù)的總數(shù)為16（2的4次方）。
分析庫中有兩種VI用來計算信號的FFT，即Real FFT VI和Complex FFT VI。兩者的區(qū)別在于，Real FFT對實信號進行FFT，Complex FFT對復(fù)信號進行FFT，值得注意的是，兩者的輸出均為復(fù)數(shù)。由于大多數(shù)信號都是實數(shù)值，因此可以用 Real FFT VI，當然也可以用Complex FFT VI，只是將虛數(shù)部分置為0。由于遠程通信中的信號一般都為復(fù)數(shù)信號（實部、虛部均不為0），此時應(yīng)該使用Comlex FFT VI,對復(fù)電位進行調(diào)制將產(chǎn)生復(fù)信號。
2. 4
虛擬頻譜分析功能軟面板和方框圖的實現(xiàn)
圖2－5中，按界面上的運行按鈕，在顯示界面上分別會顯示時域波形和經(jīng)過FFT以后的頻域波形。
(7)
2-5
虛擬頻譜分析功能軟面板的實現(xiàn)
2-6 虛擬頻譜分析功能框圖的實現(xiàn)
(8)
圖2-6中：
Arbitrary Wave
—— 用于產(chǎn)生一個隨機的波形，
Real
FFT —— 對輸入的采樣數(shù)據(jù)進行FFT，
Complex To Polar —— 將FFT的復(fù)數(shù)輸出分為實、虛兩部分（幅值和相位），相位部分以弧度為單位，但屏幕上只顯示FFT的幅值。
(9)
第三章
聲卡在虛擬示波器設(shè)計與實現(xiàn)
1．認識聲卡
隨著計算機技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器逐漸成為現(xiàn)代儀器的發(fā)展方向，其中大部分虛擬儀器都是基于各種數(shù)據(jù)采集卡的，如NI公司的PCI－6221數(shù)據(jù)采集卡，研華公司PCL－1800型數(shù)據(jù)采集卡，ISA型數(shù)據(jù)采集卡AC1820。在對采樣頻率要求不高的情況下，可以利用計算機的聲卡進行數(shù)據(jù)的輸入和輸出。聲卡是一個非常優(yōu)秀的音頻信號采集系統(tǒng)，其數(shù)字信號處理包括模數(shù)變換器ADC（Analogue Digital Converter）和數(shù)模變換器DAC（Digital Analogue Converter），ADC用于采集音頻信號，DAC則用于重現(xiàn)這些數(shù)字聲音。聲卡已成為多媒體計算機的一個標準配置，因此基于聲卡的虛擬儀器具有成本低，兼容性好，通用性和靈活性強的優(yōu)點，可以不接受硬件限制，安裝在多臺計算機上。本文利用LabVIEW8.2中的數(shù)字聲音記錄節(jié)點，編程實現(xiàn)了基于聲卡的虛擬雙蹤數(shù)字存儲示波器，采樣速率為44.1KHz，線路輸入端口最高電壓限制為1V，對高于1V的信號采用比例運算放大電路衰減后輸入，能適合

labview 數(shù)字示波器設(shè)計vi（基于labview的數(shù)字示波器設(shè)計）

如何用labview設(shè)計一個VI 能通過組合框選項的選擇來顯示不同的波形用停止按鈕來終止波形有圖片更好

這個不難：
1）組合框選項與條件結(jié)構(gòu)相結(jié)合，組合框中不同的選項對應(yīng)于條件結(jié)構(gòu)不同的分支；
2）在條件結(jié)構(gòu)的不同分支中，生成不同的波形（LabVIEW里就有現(xiàn)成的波形生成vi），連接到一個波形圖表即可，在其他分支中也將生成的波形連接到這個波形圖表的局部變量就OK了；
3）整個結(jié)構(gòu)放在while循環(huán)里，并用停止按鈕控制while循環(huán)的結(jié)束。追問

非常感謝就是那個條件結(jié)構(gòu)怎么弄是用case么麻煩詳細解釋一下

追答

對就是case結(jié)構(gòu)，組合框應(yīng)該可以直接連接到case結(jié)構(gòu)的條件端子上，你試試。

使用Labview做一個模擬數(shù)字示波器

建議：
1.首先在前面板上添加示波器所需要的控件。例如，波形圖，旋轉(zhuǎn)按鈕等等。
2.選擇一種編程結(jié)構(gòu)，建議你用事件結(jié)構(gòu)（這個結(jié)構(gòu)在LabVIEW軟件中自帶），
用狀態(tài)機和事件結(jié)構(gòu)結(jié)合的編程結(jié)構(gòu)會更好（這個是大蝦們的經(jīng)驗）。
3.如果你的示波器要和硬件通信的話，就就具體看你用什么硬件，然后用什么函
數(shù)。例如，如果你用NI的采集卡，那你可以用DAQ函數(shù)。如果不需要硬件，那可
以用函數(shù)生成波形。

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