虛擬雙蹤示波器設(shè)計(jì)報(bào)告

JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 電子測(cè)量與虛擬儀器綜合訓(xùn)練項(xiàng)目二：虛擬雙蹤示波器設(shè)計(jì)訓(xùn)練學(xué)院名稱(chēng)： 專(zhuān) 業(yè)： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2012年9月目 錄一、 設(shè)計(jì)要求-（3）二、 設(shè)計(jì)思路與預(yù)期功能-（3）三、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹-（4）1.整體設(shè)計(jì)方案-（4）2.設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)-（8）四、 測(cè)試與結(jié)果-（10）1. A通道（B通道）單獨(dú)顯示波形-（10）2. A、B兩通道同時(shí)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(shè)體會(huì)-（14）七、參考文獻(xiàn)-（15）一、 設(shè)計(jì)要求（1） 編寫(xiě)LABVIEW虛擬示波器實(shí)驗(yàn)程序，要求可以對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行觀察與測(cè)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(jìn)行分析。（4） 對(duì)該虛擬示波器進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。二、 設(shè)計(jì)思路與預(yù)期功能本設(shè)計(jì)的想法是盡量與現(xiàn)實(shí)中的面板相一致，實(shí)現(xiàn)示波器最基本的顯示和調(diào)節(jié)功能。所以本設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)了包含CH A和CH B的雙通道示波器，即雙蹤示波器。設(shè)計(jì)時(shí)考慮的是以下幾個(gè)部分: （1）CH A和CH B通道設(shè)計(jì)及選擇。設(shè)置兩個(gè)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(méi)有外界信號(hào)輸入設(shè)備，所以不能用外部數(shù)據(jù)采集的方法輸入信號(hào)波形，那么自己設(shè)計(jì)一個(gè)信號(hào)發(fā)生器，使兩個(gè)通道都能實(shí)現(xiàn)基本模擬信號(hào)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(hào)幅度調(diào)節(jié)和幅度偏移、CHB信號(hào)幅度調(diào)節(jié)和幅度偏移、同時(shí)開(kāi)的時(shí)候兩個(gè)信號(hào)疊加開(kāi)關(guān)。 （5）停止示波器。通過(guò)while循環(huán)的停止按鈕設(shè)置示波器停止工作。三、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹1.整體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)的VI在創(chuàng)建過(guò)程中，首先創(chuàng)建前面板，然后進(jìn)行程序框圖的編寫(xiě)。在程序的編寫(xiě)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(shí)還用到了信號(hào)生成控件VI、旋鈕控件VI等多個(gè)labVIEW控件。在程序框圖的編寫(xiě)過(guò)程中，創(chuàng)建了多個(gè)labVIEW子VI，用于雙通道示波器部分功能的實(shí)現(xiàn)，完整的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(gè)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(shí)現(xiàn)信號(hào)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(hào)”即為調(diào)用的子VI。前面板上菜單下拉列表功能的實(shí)現(xiàn)如下圖，B通道的實(shí)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(xì)信息而設(shè)計(jì)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(hào)控件，可以在前面板上顯示信號(hào)的幅值和頻率。 圖7 幅度偏移圖7是實(shí)現(xiàn)幅度的偏移，公式為x1+x2（x1為輸入信號(hào)，x2為偏移量）。圖8 雙通道可同時(shí)顯示波形圖8為了實(shí)現(xiàn)兩個(gè)通道同時(shí)顯示，通過(guò)前面板雙通道的設(shè)置，可很方便地實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)的比較觀測(cè)。 圖9 延遲時(shí)間圖9是為了更清楚的觀測(cè)而設(shè)置的，運(yùn)行期間信號(hào)變化很快，不利于做詳細(xì)的觀測(cè)比較，解決該問(wèn)題的方法是設(shè)置一個(gè)延遲時(shí)間模塊。（3）A、B兩通道波形顯示的程序框圖設(shè)計(jì)圖10 A通道單獨(dú)顯示波形圖10即為A通道單獨(dú)顯示波形的程序框圖，利用了一個(gè)條件選擇結(jié)構(gòu)，此時(shí)前面板上顯示的只有A通道的波形。圖11 B通道單獨(dú)顯示波形 圖11即為B通道單獨(dú)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(shí)顯示波形圖12即為A、B兩通道同時(shí)顯示波形的程序框圖，此時(shí)前面板同時(shí)顯示兩個(gè)波形，具體顯示的情形在測(cè)試結(jié)果中會(huì)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(shí)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(shí)間”旋鈕，更好的來(lái)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(shí)間，此時(shí)波形將以斷續(xù)的形式出現(xiàn)，具體情形在測(cè)試結(jié)果中做介紹。四、 測(cè)試與結(jié)果1. A通道（B通道）單獨(dú)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(shí)，屏幕上顯示的即為圖15所示的幾個(gè)波形，都是單獨(dú)顯示的，可以調(diào)節(jié)幅值、頻率等旋鈕來(lái)改變波形的幅值和頻率等。2. A、B兩通道同時(shí)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(shí)，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(lái)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(dòng)態(tài)無(wú)法表示，只能以上圖的截圖形式來(lái)表示。當(dāng)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(dòng)態(tài)無(wú)法表示，只能以上面的三張截圖來(lái)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(dāng)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(shuō)明。五、性能分析（1）本程序界面友好，基本與實(shí)物圖相符，生動(dòng)形象，對(duì)于波形輸出具有實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)效果。 （2）在兩通道交替顯示波形和斷續(xù)顯示波形時(shí)，波形會(huì)很快的閃動(dòng)，此時(shí)可以適當(dāng)?shù)脑黾友舆t時(shí)間，以便更好的觀察波形的變化。 （3）本設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)，唯一的缺陷就是X軸不能隨著移動(dòng)變化，設(shè)計(jì)有待改善提高。六、課設(shè)體會(huì)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(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。世界各國(guó)的工程師和科學(xué)家們都已將NI LabVIEW圖形化開(kāi)發(fā)工具用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的各個(gè)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(chǎng)的時(shí)間，并提高了產(chǎn)品開(kāi)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(shí)世界的信號(hào)相連，分析數(shù)據(jù)以獲取實(shí)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?xiàng)目需要。通過(guò)本次虛擬雙蹤示波器的設(shè)計(jì)，讓我切身體會(huì)到LabVIEW的強(qiáng)大功能，其可以讓我們節(jié)省很多制作硬件的費(fèi)用。為了完成任務(wù)，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(shí)訓(xùn)只有三個(gè)禮拜，但我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)時(shí)間里，繼續(xù)擴(kuò)展對(duì)該軟件的學(xué)習(xí)，提高自己的能力。七、參考文獻(xiàn)1