虛擬雙蹤示波器設計報告

JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電子測量與虛擬儀器綜合訓練項目二：虛擬雙蹤示波器設計訓練學院名稱： 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 2012年9月目 錄一、 設計要求-（3）二、 設計思路與預期功能-（3）三、 系統(tǒng)設計介紹-（4）1.整體設計方案-（4）2.設計步驟-（5）（1）通道A、B的選擇及波形發(fā)生-（5）（2）波形控制和調(diào)節(jié)部分-（6）（3）A、B兩通道波形顯示的程序框圖設計-（8）四、 測試與結(jié)果-（10）1. A通道（B通道）單獨顯示波形-（10）2. A、B兩通道同時顯示波形-（11）3. A、B兩通道交替顯示波形-（12）4. A、B兩通道斷續(xù)顯示波形-（13）五、性能分析-（14）六、課設體會-（14）七、參考文獻-（15）一、 設計要求（1） 編寫LABVIEW虛擬示波器實驗程序，要求可以對兩路信號進行觀察與測量。（2） 界面要求：參數(shù)控制、控制按鈕、波形顯示。（3） 觀察仿真結(jié)果并進行分析。（4） 對該虛擬示波器進行性能評價。二、 設計思路與預期功能本設計的想法是盡量與現(xiàn)實中的面板相一致，實現(xiàn)示波器最基本的顯示和調(diào)節(jié)功能。所以本設計我設計了包含CH A和CH B的雙通道示波器，即雙蹤示波器。設計時考慮的是以下幾個部分: （1）CH A和CH B通道設計及選擇。設置兩個控件控制CH A和CH B選通狀況，分別輸入正弦波、三角波、方波和鋸齒波。（2）波形產(chǎn)生。由于沒有外界信號輸入設備，所以不能用外部數(shù)據(jù)采集的方法輸入信號波形，那么自己設計一個信號發(fā)生器，使兩個通道都能實現(xiàn)基本模擬信號正弦波、三角波、方波、鋸齒波的輸入。 （3）波形顯示。采用波形圖控件。 （4）波形控制部分。包括CH A信號幅度調(diào)節(jié)和幅度偏移、CHB信號幅度調(diào)節(jié)和幅度偏移、同時開的時候兩個信號疊加開關(guān)。 （5）停止示波器。通過while循環(huán)的停止按鈕設置示波器停止工作。三、 系統(tǒng)設計介紹1.整體設計方案本設計的VI在創(chuàng)建過程中，首先創(chuàng)建前面板，然后進行程序框圖的編寫。在程序的編寫中，使用了條件結(jié)構(gòu)，while循環(huán)結(jié)構(gòu)以及常用的數(shù)據(jù)處理函數(shù)，同時還用到了信號生成控件VI、旋鈕控件VI等多個labVIEW控件。在程序框圖的編寫過程中，創(chuàng)建了多個labVIEW子VI，用于雙通道示波器部分功能的實現(xiàn)，完整的設計框圖如下所示：圖1 虛擬雙蹤示波器前面板圖2 虛擬雙蹤示波器程序框圖2.設計步驟（1）通道A、B的選擇及波形發(fā)生在程序框圖面板上調(diào)用一個子VI，程序框圖如下：圖3 子VI程序框圖利用基本函數(shù)發(fā)生器創(chuàng)建波形發(fā)生模塊，實現(xiàn)信號源的選擇。具體效果如下：圖4 波形選擇模塊 圖4即構(gòu)成了波形選擇模塊，其中的“信號”即為調(diào)用的子VI。前面板上菜單下拉列表功能的實現(xiàn)如下圖，B通道的實現(xiàn)同理可得。圖5 菜單下拉列表的功能（2）波形控制和調(diào)節(jié)部分這部分是為了獲得顯示波形的詳細信息而設計的，其結(jié)構(gòu)如下圖： 圖6 單頻信息控件圖6是提取單頻信號控件，可以在前面板上顯示信號的幅值和頻率。 圖7 幅度偏移圖7是實現(xiàn)幅度的偏移，公式為x1+x2（x1為輸入信號，x2為偏移量）。圖8 雙通道可同時顯示波形圖8為了實現(xiàn)兩個通道同時顯示，通過前面板雙通道的設置，可很方便地實現(xiàn)兩個信號的比較觀測。 圖9 延遲時間圖9是為了更清楚的觀測而設置的，運行期間信號變化很快，不利于做詳細的觀測比較，解決該問題的方法是設置一個延遲時間模塊。（3）A、B兩通道波形顯示的程序框圖設計圖10 A通道單獨顯示波形圖10即為A通道單獨顯示波形的程序框圖，利用了一個條件選擇結(jié)構(gòu)，此時前面板上顯示的只有A通道的波形。圖11 B通道單獨顯示波形 圖11即為B通道單獨顯示波形的程序框圖，前面板輸出的只有B通道的波形。圖12 A、B兩通道同時顯示波形圖12即為A、B兩通道同時顯示波形的程序框圖，此時前面板同時顯示兩個波形，具體顯示的情形在測試結(jié)果中會做介紹。圖13 A、B兩通道交替顯示波形圖13即為A、B兩通道交替顯示波形的程序框圖，此時前面板將分別交替顯示A通道和B通道中的波形，可以調(diào)節(jié)前面板上的“延遲時間”旋鈕，更好的來觀察波形交替顯示的情形。圖14 A、B兩通道斷續(xù)顯示波形圖14即為A、B兩通道斷續(xù)顯示波形的程序框圖，前面板中的“通道選擇”中選擇“斷續(xù)”，斷續(xù)可選擇A或B或A+B，調(diào)節(jié)延遲時間，此時波形將以斷續(xù)的形式出現(xiàn)，具體情形在測試結(jié)果中做介紹。四、 測試與結(jié)果1. A通道（B通道）單獨顯示波形 正弦波 三角波 方波 鋸齒波圖15 單通道波形顯示前面板上，“通道選擇”選擇A或B，“CH A”和“CH B”可分別下拉選擇正弦波、三角波、方波、鋸齒波，這時，屏幕上顯示的即為圖15所示的幾個波形，都是單獨顯示的，可以調(diào)節(jié)幅值、頻率等旋鈕來改變波形的幅值和頻率等。2. A、B兩通道同時顯示波形 正弦波+正弦波 正弦波+三角波 正弦波+方波 正弦波+鋸齒波圖16 雙通道波形顯示前面板上，“通道選擇”選擇“A+B”，“CH A”和“CH B”可分別下拉選擇正弦波、三角波、方波、鋸齒波，這時，屏幕上顯示的即為圖16所示的幾組波形，可以調(diào)節(jié)幅值、頻率等旋鈕來改變波形的幅值和頻率等。3. A、B兩通道交替顯示波形 圖17 正弦波和方波交替顯示圖17是正弦波和方波交替顯示的情形，先顯示完正弦波再顯示方波，由于動態(tài)無法表示，只能以上圖的截圖形式來表示。當然也可以選擇“正弦波、三角波”“方波、鋸齒波”等等的組合形式，同理可得。4. A、B兩通道斷續(xù)顯示波形圖18 三角波和方波斷續(xù)顯示 圖18為三角波和方波的斷續(xù)顯示情形，由于動態(tài)無法表示，只能以上面的三張截圖來展現(xiàn)，顯示順序即為三張截圖的順序，這里選取的“A+B”通道，當然也可以選取A通道或者B通道，波形也可以任意選擇，這里就不多做說明。五、性能分析（1）本程序界面友好，基本與實物圖相符，生動形象，對于波形輸出具有實時的動態(tài)效果。 （2）在兩通道交替顯示波形和斷續(xù)顯示波形時，波形會很快的閃動，此時可以適當?shù)脑黾友舆t時間，以便更好的觀察波形的變化。 （3）本設計中，兩通道都可以正常的顯示波形，交替和斷續(xù)也都可以實現(xiàn)，唯一的缺陷就是X軸不能隨著移動變化，設計有待改善提高。六、課設體會虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用。世界各國的工程師和科學家們都已將NI LabVIEW圖形化開發(fā)工具用于產(chǎn)品設計周期的各個環(huán)節(jié)，從而改善了產(chǎn)品質(zhì)量、縮短了產(chǎn)品投放市場的時間，并提高了產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)效率。使用集成化的虛擬儀器環(huán)境與現(xiàn)實世界的信號相連，分析數(shù)據(jù)以獲取實用信息，共享信息成果，有助于在較大范圍內(nèi)提高生產(chǎn)效率。虛擬儀器提供的各種工具能滿足我們?nèi)魏雾椖啃枰?。通過本次虛擬雙蹤示波器的設計，讓我切身體會到LabVIEW的強大功能，其可以讓我們節(jié)省很多制作硬件的費用。為了完成任務，我看了很多有關(guān)于LabVIEW的視頻教程，基本掌握了循環(huán)結(jié)構(gòu)、順序結(jié)構(gòu)、條件結(jié)構(gòu)。雖然此次實訓只有三個禮拜，但我會在以后的學習時間里，繼續(xù)擴展對該軟件的學習，提高自己的能力。七、參考文獻1