基于LabVIEW雙蹤示波器設計

摘要：LabVIEW為開發環境儀器的研制提供了一個通用的軟硬件平臺。本文將構建一個基于LabVIEW雙蹤示波器。

關鍵詞：雙蹤示波器 LabVIEW

0 引言

虛擬儀器（簡稱VI）是電子測量技術與計算機技術的結合、具有不錯的發展前景的一款軟件。它的核心思想是通過軟件將計算機硬件與儀器硬件有機結合，利用計算機的數據分析能力實現硬件無法實現的一些東西。使用者根據實際需要來操作計算機，完成一些現實儀器難以實現的功能。虛擬儀器的出現標志著電子測量技術與計算機技術進入一個嶄新的發展時期。隨著科學技術的發展，虛擬儀器將在未來會有更加廣泛的應用。虛擬儀器的核心思想是“軟件就是儀器”，就是利用計算機資源實現以軟代硬，最大限度地降低消費成本，增強軟件的功能和靈活性。虛擬雙通道示波器是基于圖形化編程語言LabVIEW開發的，具有數據采集、波形顯示、數據存儲、輸出打印、網上傳送等功能。試驗結果表明該儀器工作性能穩定，測量精度高，且功能可以不斷擴展，且不需要任何成本。示波器是在科學研究和工程設計中具有廣泛應用的儀器。與傳統的示波器相比，本研究設計的虛擬示波器主要具有以下優點：

①功能和性能指標可以擴展。

②操作面板簡單清晰，初學者易掌握。

③具有強大的網絡通信能力。

1 雙蹤示波器設計

1.1 設計要求

①通道選擇，單通道A、B以及通道疊加。

②觸發功能、極性選擇功能。

③時基、水平以及幅度選擇按鈕。

1.2 前面板的設計

虛擬函數信號發生器的前面板設計。在前面板中，添加多種控件，例如布爾開關、波形圖表、旋鈕等，結果用實時波形圖的方式顯示。

①開關部分：添加“停止”按鈕控件控制函數信號發生器的工作。

②幅度、時基和水平位置調節：添加3對旋鈕以及數值顯示控件，分別用來調節這3個參數。

③波形顯示：添加波形圖表以及輸出控件，用于顯示輸出波形。

④通道選擇：添加一個特垂直滑動桿，來控制通道A，通道B和通道AB的選擇。

⑤觸發、極性控制：添加2個垂直滑動桿開關，用于控制觸發和極性。雙蹤示波器前面板如圖1所示。

1.3 虛擬雙蹤示波器的程序框圖設計

①運用層疊式順序結構，創建觸發源、觸發極性，觸發電平節點，對這些對這些觸發控創建一個disabled，將disabled附一個初值0，創建一個局部變量。

②示波器的觸發功能可以在信號的正確點處同步水平掃描，這對表現清晰的信號特性非常重要。如果每一次掃描的起始都從信號的不同位置開始，那么屏幕上的圖象會很混亂。觸發的目的是保證信號波形穩定地顯示，每次捕捉的起點都是相同的，將該點以后的波形穩定的顯示出來。

③通道選擇模塊主要是控制虛擬示波器采集卡的通道數，通道控制可以分為A，B，A+B三種方式。可以單獨對A或者B進行數據采集，也可以同時對A+B雙通道進行數據采集。

④時基模塊：主要功能是直接控制每次進入顯示波形的點數來控制掃描頻率。時基調整可以調節顯示屏橫坐標的分度值（5ms/div，10ms/div，20ms/div）。

⑤幅度模塊：幅度調整可以調節顯示屏縱坐標的分度值（0.5V/div，1v/div，2V/div）。雙蹤示波器的程序框圖如圖2所示。

2 程序調試

①通道A（注意觸發，極性均為灰色，時基為20ms/div，幅值為2v/div），在設計通道仿真時，A通道產生的是加上噪聲的方波如圖3。

②通道B的運行結果，在設計通道仿真時，B通道產生的是加上噪聲的正弦波如圖4。

③通道A+B運行結果（注意水平的旋鈕的位置）如圖5。從測試結果看，所設計的雙蹤示波器滿足雙蹤示波器的功能。

3 結束語

通過這次設計，我感覺到了LabVIEW強大的功能。與傳統的硬件儀器設計相比，虛擬儀器的軟件具有容易設計，功能強大，操作簡易，易于實現等特點。虛擬儀器的功能是由使用者根據實際的需要通過軟件來進行自定義設計，而不是事先由儀器廠商統一參數，這標志著軟件在生活中的應用將會越來越普及，人們可以根據自己的需要來設計，這意味著對人們的生產生活帶來方便。這將促使人們設計虛擬儀器的能力提高越來越快。

參考文獻：

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[2]張琨英.雙蹤示波器的使用技巧[J].儀器儀表用戶，2008（05）.

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