第一篇：基于LABVIEW虛擬示波器設計

摘 要

隨著電子計算機技術和軟件開發技術的日新月異，電子計算機在數據的實時分析和處理，顯示，存貯等方面的優勢與傳統的儀器相比越來越明顯。與此同時，隨著計算機性價比的不斷提升，傳統儀器的價格又長期居高不下，再加上傳統儀器的功能單一，發展虛擬儀器已經成為一個不可阻擋的歷史潮流。美國NI公司在這種大環境下，率先發起了對虛擬儀器的研究開發，推出了Labview軟件開發平臺。

本課題在掌握了虛擬儀器的基本結構及信號處理的相關知識基礎之上，設計了一套虛擬示波器。對虛擬儀器的概念，結構，發展趨勢進行了相關分析。介紹了與信號處理相關的基礎知識，主要是傅里葉變換。虛擬儀器主要由硬件和軟件兩個部分構成。本文對虛擬示波器的硬件即數據采集卡進行了初略的介紹，對其軟件部分進行了詳細研究。在此基礎上完成了頻譜分析模塊，存儲模塊，顯示模塊，濾波模塊，測量模塊的設計。

美國國家儀器公司NI提出的虛擬測量儀器（VI）概念，引發了傳統儀器領域的一場重大變革，使得計算機和網絡技術得以長驅直入儀器領域，和儀器技術結合起來，從而開創了“軟件即是儀器”的先河。

關鍵詞：虛擬儀器，虛擬示波器，頻譜分析，數據采集

目 錄

1、研究背景......................................................................................1

1.1虛擬示波器的特點.................................................................................1 1.2虛擬示波器的結構..................................................................................1

2、課題方案......................................................................................1

2.1實驗目的.................................................................................................2 2.2實驗目標.................................................................................................2

3、研究思路和方法..........................................................................3

3.1實驗內容和步驟.....................................................................................3 3.2單元設計模塊..........................................................................................3 3.3波形圖......................................................................................................8

4、前面板界面設計........................................................................11

5、程序框圖設計.........................................................................................12

6、程序運行情況............................................................................13

7、心得體會....................................................................................14 參考文獻..........................................................................................15

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1、研究背景

1.1虛擬示波器的特點

通用硬件平臺確定后，由軟件取代傳統儀器中的硬件來完成和擴展儀器的功能，增強一起的性能。儀器的功能是用戶根據需要由軟件設計和定義的，可以靈活方便地定制儀器，滿足用戶的特殊需要。具有良好的用戶接口其用戶接口類似于傳統儀器的面板，包括按鈕、旋鈕、圖形顯示組件、控制組件等。通過鼠標和鍵盤向程序輸入數據，操作結果由軟件在計算機屏幕上生成。編程方式簡單、直觀采用圖形語一言(G語言)、圖標和聯機代替文本形式編寫程序，是對具體編程問題的圖形化解決方案

研制周期較傳統儀器大為縮短。虛擬儀器開放、靈活，可與計算機同步發展，可與網絡周邊設備互聯。具有層次結構和 提供程序調試功能程序調試工具包括在源代碼中可以設置斷點，可以單步執行，也可以啟動。

1.2虛擬示波器的結構

虛擬儀器是現代儀器技術和計算機技術深層次結合的產物，是計算機輔助測試（CAT）領域的一項重要技術。隨著計算機、儀器和網絡通信技術的不斷完善虛擬示波器的構成：

主要由計算機，儀器硬件（如數據采集卡）和應用軟件構成。

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2、課題方案

2.1實驗目的

1、通過實驗進一步加深對通用雙通道示波器進行時間和頻率測量原理的理解。

2、掌握常用的幾種示波器頻率測量的方法。

3、通過該仿真實驗熟悉虛擬儀器技術——LABVIEW的簡單編程方法。

2.2實驗目標

通過實驗，初步了解虛擬儀器的概念，基本掌握labview的操作方法，掌握各種控件和編程函數的用法。以labview為操作環境，創建示波器vi，能夠對不同頻率的輸入信號進行清晰的輸出波形顯示。連續、定時采集一個電壓信號可顯示電壓的峰值、平均值、可顯示電壓的峰值、平均值。具有數據存儲、回放功能、4主要功能。運行、停止、可顯示兩路以上圖形x,y軸調整。測量:頻率，周期，幅值，上升時間，占空比等參數。

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3、研究思路和方法

3.1實驗內容和步驟

（1）自己編寫LABVIEW仿真信號源實驗程序，要求可以產生方波、直流、正弦波、三角波、鋸齒波等多種波形，而且要求各種波形的參數可調、可控。

（2）利用LABVIEW中的XY圖形顯示器，在X、Y輸入端輸入不同的信號波形組合，觀察現實的圖形。

（3）利用LABVIEW中的XY圖形顯示器，在X、Y輸入端輸入頻率不同的正弦信號波形（保持幅度和相位相同），觀察圖形并記錄入下表中，計算頻率比。

3.2單元設計模塊

（1）信號產生

信號的產生由兩個仿真信號組成，兩個仿真信號有頻率，幅度，相位三個參數調整仿真信號。仿真信號是輸入ExpressVI的子程序，此子程序能夠仿真正弦波，方波，三角波，鋸齒波等多種波形。如圖3.2.1.1所示是程序框圖中的兩個仿真信號產生子程序，如圖3.2.1.2所示是前面板的調制仿真信號參數。

圖3.2.1.1

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圖3.2.1.2

（2）波形圖

由兩個仿真信號組成的波形圖。在前面板中，波形圖右上角分別為為仿真信號1的顏色和波形，仿真信號2的顏色和波形。波形圖下邊X軸為時間軸，波形圖下邊Y軸為幅值軸。如圖所示3.2.2.1所示為程序框圖中的波形圖。如圖3.2.2.2所示為前面板的波形圖顯示。

圖3.2.2.1

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圖3.2.2.2

（3）創建XY圖

由兩個波形圖分別作為XY圖的時間X軸，幅值Y軸，兩個仿真信號組成波形，后接XY圖顯示控件，觀察波形變化。此子VI為基礎軟件包的創建XY圖。如圖3.2.3.1所示為程序框圖的創建XY圖模塊和XY圖顯示模塊。如圖3.2.3.2所示為前面板的XY圖顯示控件。

圖3.2.3.1

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圖3.2.3.2

（4）信號收集和計算統計

信號收集信號是收集波形圖的數據，再把采集信號經過統計，后計算出平均值，最大值，最小值，范圍的數據，并通過顯示控件顯示出來。信號收集器和統計分別是基礎軟件包的子VI，完整版開發系統的子VI，如圖3.2.4.1所示為程序框圖的信號收集和計算統計模塊，及四個數據顯示控件模塊，如圖3.2.4.2所示為前面板的4個顯示控件。

圖3.2.4.1

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圖3.2.4.2

（5）while循環結構

while循環是一種結構，把停止設置為條件端子，如果想要讓程序停止工作，只需在停止按鈕上選中，這樣，程序就會經過while循環停下來。如圖3.2.5.1所示為程序框圖中的while循環，如圖3.2.5.2所示為前面板的停止按鈕。

圖3.2.5.1

圖3.2.5.2

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3.3波形圖

直流和三角波

正弦波（相位0）和正弦波（相位0）

正弦波（相位0）和正弦波（相位90）

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方波和方波

方波和三角波

鋸齒波和正弦波

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方波和正弦波

水平偏轉通道（X通道）的作用是產生一個與時間成線性關系的電壓，并加到世博管的X偏轉板上，使電子射線沿水平方向線性的偏移，形成時間基線。

垂直通道（Y通道）的任務是檢測被觀察信號，并將它無失真或失真很小地傳輸到示波管的垂直偏轉板上，同時為了與水平偏轉系統配合工作，要將被測信號進行一定的延遲。

經過上述直流和三角波，正弦波（相位0）和正弦波（相位0），正弦波（相位0）和正弦波（相位90），方波和方波，方波和三角波，鋸齒波和正弦波，方波和正弦波七個波形的輸入，觀察波形圖和XY圖，所得結果可知fx/fy的值與縱軸方向波形與縱軸的最多交點個數，與橫軸方向波形與橫軸的最多交點個數之比。

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4、前面板界面設計

如圖4.1所示，前面板的布局為左邊一列是兩個仿真波形的調制參數，分別是頻率，幅度，相位三個參量，上邊一行排列的是波形圖的統計數據，分別為平均值，最大值，最小值，范圍四個顯示數據，左邊的波形圖為兩個仿真信號波形的疊加顯示，其X軸為時間，Y軸為幅值。右邊為以仿真信號1為X軸，以仿真信號2為Y軸的XY圖。右上角為while循環的停止按鈕。

圖4.1

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5、程序框圖設計

如圖5.1所示，程序框圖遵從從左至右的原則，左邊衛仿真信號參數的調制，控制波形的各個參量輸入，中間為產生波形的波形圖，波形圖為兩個仿真信號波形的疊加顯示，下邊為創建XY圖的程序，再接入XY圖顯示控件。上邊為信號收集器，再接入統計模塊，計算出平均值，最大值，最小值，范圍的數據。

圖5.1

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6、程序運行情況

如圖6.1所示，仿真信號1為頻率150，幅度6，相位0的方波信號，仿真信號2為頻率60，幅度2，相位0的正弦波信號，在波形圖中，平均值為0，最大值為6，最小值為-6，范圍為12。

圖6.1

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7、心得體會

通過這次labview的課程設計，具體的來說我掌握了了公式節點的用法；濾波器的用法；圖形編輯器的用法和子VI的建立過程及調用；掌握了while循環、for循環、條件結構循環的用法；初步了解了順序結構的用法；了解了數據采集的基本知識；熟悉了寫入測量文件及保存數據的基本操作、程序調試過程中的單步執行、斷點設置以及探針工具的使用方法、延時程序的調用方法等等。

我明白了課堂中學習到的知識得到運用，課堂學的東西遠遠不能滿足實際應用，我深刻的知道實驗對于理論知識的升華的重要性。在今后的求學過程中，注重對自己動手能力的培養，全面發展自己，做個真正意義上的大學生。

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參考文獻

[1] 楊樂平，李海濤，楊磊編著.LabVIEW程序設計與應用（第二版）.北京：電子工業出版社，2007

[2] 劉君華主編.基于LabVIEW的虛擬儀器設計.北京：電子工業出版社，2003

[3] 黃松林，吳靜編著.虛擬儀器設計教程.北京：清華大學出版社，2008 [4] 陸綺榮編著.基于虛擬儀器技術個人實驗室的構建.北京：電子工業出版社

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第二篇：LabView虛擬示波器實驗報告

內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

虛擬儀器課程設計

報告

題目：雙通道虛擬示波器 姓名：朱夢元 學號：1067106207 班級：10自動化2班 指導教師：肖俊生內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

．1 緒論

在數字電路實驗中，需要使用若干儀器、儀表觀察實驗現象和結果。常用的電子測量儀器有萬用表、邏輯筆、普通示波器、存儲示波器、邏輯分析儀等。萬用表和邏輯筆使用方法比較簡單，而邏輯分析儀和存儲示波器目前在數字電路教學實驗中應用還不十分普遍。示波器是一種使用非常廣泛，且使用相對復雜的儀器。本章從使用的角度介紹一下示波器的原理和使用方法。

示波器工作原理是：示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。它是觀察數字電路實驗現象、分析實驗中的問題、測量實驗結果必不可少的重要儀器。示波器由示波管和電源系統、同步系統、X軸偏轉系統、Y軸偏轉系統、延遲掃描系統、標準信號源組成。

示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖象，便于人們研究各種電現象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質的屏面上，就可產生細小的光點。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能 內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調幅度等等

示波器用來測量交流電或脈沖電流波的形狀的儀器，由電子管放大器、掃描振蕩器、陰極射線管等組成。除觀測電流的波形外，還可以測定頻率、電壓強度等。凡可以變為電效應的周期性物理過程都可以用示波器進行觀測。虛擬儀器介紹

1.1 虛擬儀器簡介

虛擬儀器技術就是利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用。自1986年問世以來，世界各國的工程師和科學家們都已將NI LabVIEW圖形化開發工具用于產品設計周期的各個環節，從而改善了產品質量、縮短了產品投放市場的時間，并提高了產品開發和生產效率。使用集成化的虛擬儀器環境與現實世界的信號相連，分析數據以獲取實用信息，共享信息成果，有助于在較大范圍內提高生產效率。虛擬儀器提供的各種工具能滿足我們任何項目需要。

20年來，無論是初學乍用的新手還是經驗豐富的程序開發人員，虛擬儀器在各種不同的工程應用和行業的測量及控制的用戶中廣受歡迎，這都歸功于其直觀化的圖形 內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

編程語言。虛擬儀器的圖形化數據流語言和程序框圖能自然地顯示您的數據流，同時地圖化的用戶界面直觀地顯示數據，使我們能夠輕松地查看、修改數據或控制輸入。

美國國家儀器公司NI（National Instruments）提出的虛擬測量儀器（VI）概念，引發了傳統儀器領域的一場重大變革，使得計算機和網絡技術得以長驅直入儀器領域，和儀器技術結合起來，從而開創了“軟件即是儀器”的先河。

“軟件即是儀器”這是NI公司提出的虛擬儀器理念的核心思想。從這一思想出發，基于電腦或工作站、軟件和I／O部件來構建虛擬儀器。I／O部件可以是獨立儀器、模塊化儀器、數據采集板（DAQ）或傳感器。NI所擁有的虛擬儀器產品包括軟件產品（如LabVIEW）、GPIB產品、數據采集產品、信號處理產品、圖像采集產品、DSP產品和VXI控制產品等。

1.2 虛擬儀器的特點和優勢

虛擬儀器具有傳統獨立儀器無法比擬的優勢，但它并不否定傳統儀器的作用，它們相互交叉又相互補充，相得益彰。在高速度、高帶寬和專業測試領域，獨立儀器具有無可替代的優勢。在中低檔測試領域，虛擬儀器可取代一部分獨立儀器的工作，但完成復雜環境下的自動化測試是虛擬儀器的拿 內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

手好戲，是傳統的獨立儀器難以勝任的，甚至不可思議的工作。

LabVIEW是NI推出的虛擬儀器開發平臺軟件，它們能夠以其直觀簡便的編程方式、眾多的源碼級的設備驅動程序、多種多樣的分析和表達功能支持，為用戶快捷地構筑自己在實際生產中所需要的儀器系統創造了基礎條件。

LabVIEW采用圖形化編程語言--G語言，產生的程序是框圖的形式，易學易用，特別適合硬件工程師、實驗室技術人員、生產線工藝技術人員的學習和使用，可在很短的時間內掌握并應用到實踐中去。特別是對于熟悉儀器結構和硬件電路的硬件工程師、現場工程技術人員及測試技術人員來說，編程就像設計電路圖一樣；因此，硬件工程師、現場工程技術人員及測試技術人員們學習LabVIEW駕輕就熟，在很短的時間內就能夠學會并應用LabVIEW。也不必去記憶那眼花繚亂的文本式程序代碼。

LabVIEW這么容易學習和使用，是不是LabVIEW的功能十分有限呢？不。像C或C++等其它計算機高級語言一樣，LabVIEW也是一種通用編程系統，具有各種各樣、功能強大的函數庫，包括數據采集、GPIB、串行儀器控制、數據分析、數據顯示及數據存儲，甚至還有目前十分熱門的網絡功能。LabVIEW也有完善的仿真、調試工具，如設置斷點、單步等。LabVIEW的動態連續跟蹤方式，可以連續、動態地觀察程序 內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

中的數據及其變化情況，比其它語言的開發環境更方便、更?有效。而且LabVIEW與其它計算機語言相比，有一個特別重要的不同點：其它計算機語言都是采用基于文本的語言產生代碼行，而LabVIEW采用圖形化編程語言--G語言。

LabVIEW程序又稱為虛擬儀器，它的表現形式和功能類似于實際的儀器；但LabVIEW程序很容易改變設置和功能。因此，LabVIEW特別適用于實驗室、多品種小批量的生產線等需要經常改變儀器和設備的參數和功能的場合，及對信號進行分析研究、傳輸等場合。

總之，由于LabVIEW能夠為用戶提供簡明、直觀、易用的圖形編程方式，能夠將繁瑣復雜的語言編程簡化成為以菜單提示方式選擇功能，并且用線條將各種功能連接起來，十分省時簡便，深受用戶青睞。與傳統的編程語言比較，LabVIEW圖形編程方式能夠節省85％以上的程序開發時間，其運行速度卻幾乎不受影響，體現出了極高的效率。使用虛擬儀器產品，用戶可以根據實際生產需要重新構筑新的儀器系統。例如，用戶可以將原有的帶有RS232接口的儀器、VXI總線儀器以及GPIB儀器通過計算機，聯接在一起，組成各種各樣新的儀器系統，由計算機進行統一管理和操作。可以預見，由于LabVIEW這些其他語言無法比擬的優勢，已經成為該領域的一朵奇葩！最終將引發傳統的儀器產業一場新的革命。內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

實驗內容

一．設計題目: 雙通道虛擬示波器 二．設計目的: 通過實驗，初步了解虛擬儀器的概念，基本掌握labview8.5的操作方法，掌握各種控件和編程函數的用法。以labview8.5為操作環境，創建示波器vi，并實現一定的功能。

三.設計要求: 運用labview8.5軟件，創建一個虛擬雙通道示波器VI，并實現以下功能：

? 運行、停止

? 可顯示兩路圖形，X、Y軸調整

? 顯示模式：單通道、多通道模式，運算模式(兩通道相加、兩通道相減等)。

? 測量：頻率、周期、幅值、上升時間、占空比等參數

四.設計思想

虛擬示波器是由信號調理器，PCI總線的數據采集卡組成的外部采集系統加上軟件構成的分析處理系統組成。被測信號送到信號調理電路，進行隔離、放大、濾波整流后送數 內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

據采集卡進行A/D轉換，最后由控制軟件對測試信號進行數據處理，完成波形顯示，參數測量、頻譜分析等功能。系統結構如圖1顯示

圖1

五．設計實現過程

啟動LabVIEW8.5,進入程序運行界面，進入程序框圖，擊右鍵進行選擇：

1．面板的設計

將文字，旋鈕的指示的顏色通過屬性進行修改，使其美觀，再將面板上的各控件布置整齊，使其大方。總是，只需使前面板美觀，整齊，大方！

參數旋鈕如圖示：

內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

圖2

圖3

前面板整體結構圖如下：

內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

圖4

2．程序圖的設計

（1）波形測量通道的設計

①在程序框圖頁面右擊選執行過程控制 →條件結果和while循環

②在程序框圖中右擊選信號處理→波形生成→信號仿真，進行屬性設置

③分別設置數值作為信號仿真頻率和幅值的輸入并連接。

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圖5（2）同理，可以完成兩通道相加的程序設計

圖6

（3）兩通道相減的程序設計

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圖7（4）在前面板運行此程序，看是否出現預期的結果，如出現錯誤進行調整(通道選擇，頻率和幅值的調整)，直至正常。

（5）進行數據采集的設計

在程序框圖中右擊，選輸入→DAQ，input→在程序框圖中右擊選輸入找出DAQ，用兩個，雙擊進行屬性設置；具體設置如下：

圖8 雙擊進行屬性設置，在輸入選a0,a1,即得，通過其便可將所產生的信號送入采集卡，在第二個DAQ也雙擊得 到

選a0,a1及連續信號得，并進行采樣頻率,采樣點數的輸入控件設置，內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

便可將信號從數據卡中信號輸出，通過波形圖便可驗證所產生信號的實用性。

（6）DAQ數據采集卡的使用

參考模擬信號生成之后，利用數據采集卡對其信號進行采集，步驟是在程序框圖中擊右鍵（Acquire Signals），選擇“Analog Input→Voltage”單，在函數選板的“輸入”子目錄中打開“DAQ Assistant”，然后配置采集信號類單擊進入，再選擇“Dev1(PCI-6221)→ai0,ai1” 單擊“Finish”，進入配置選板，選擇“Terminal Configuration→RSE”,再“Timing settings”中設置“Acquisition Mode→Continuous Samples”然后單擊“Run”看是否能夠采集到信號，若不能，再重復上述步驟，直至能采集到信號才完成通道配置。并且加上一個“采樣點數和采樣頻率”，信號采集通道完成，接著用一個拆分信號將信號拆分，并與條件語句相連，配置信號采集通道完成。

（7）數據的統計

在后面板中，擊右鍵，從Express中的信號分析控件中，選擇旋分析控件，在后面板面板生成一個相應的控件，雙 內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

擊這個控件得到配置統計界面。

后面板整體結構圖如下：

圖9 六．LabVIEW設計的心得體會

通過這次labview的課程設計，具體的來說我掌握了了公式節點的用法；濾波器的用法；圖形編輯器的用法和子VI的建立過程及調用；掌握了while循環、for循環、條件結構循環的用法；初步了解了順序結構的用法；了解了數據采集的基本知識；熟悉了寫入測量文件及保存數據的基本操作、程序調試過程中的單步執行、斷點設置以及探針工具的使用方法、延時程序的調用方法等等。

我明白了課堂中學習到的知識得到運用，課堂學的東西遠遠不能滿足實際應用，我深刻的知道實驗對于理論知識的 14 內蒙古科技大學虛擬儀器課程設計

升華的重要性。在今后的求學過程中，注重對自己動手能力的培養，全面發展自己，做個真正意義上的大學生。

第三篇：LabView虛擬示波器實驗報告

內蒙古科技大學 虛擬儀器課程設計說明書

題 目：虛擬示波器學生姓名：潘佳琪學 號：專 業：指導教師：肖俊生

1067106205 10自動化2班

一.基于LABVIEW的雙通道示波器設計

摘要：

虛擬儀器是現代計算機軟硬件技術飛速發展的產物，他正逐步取代傳統的電子儀器，是現代電工電子儀器的發展方向。虛擬儀器主要由數據采集、數據分析處理。數據輸出與顯示三部分模塊組成。本次實驗設計使用了LABVIEW的各種課程知識（如分支、循環等常用編程邏輯結構；族、簇數組等常用數據結構；波形生成控件。邏輯控件、數值控件等多個控件和自創建的多個子功能）利用LABVIEW成功模擬了簡單數字雙通示波器的各種功能。設計的虛擬示波器涉及的主要功能包括：雙通道信號輸入、觸發控制、通道控制、時基控制、波形顯示、參數自測量等。本示波器的數據采集的功能與普通示波器一樣：波形顯示模式：通道A或B、A+B及A-B等。經測試，本示波器可實現數據采集，并可對采集信號進行運算。

二．設計目標: 通過實驗，初步了解虛擬儀器的概念，基本掌握labview8.5的操作方法，掌握各種控件和編程函數的用法。以labview8.5為操作環境，創建示波器vi，能夠對不同頻率的輸入信號進行清晰的輸出波形顯示（單通道波形輸出顯示或雙通道波形輸出顯示）能夠選擇觸發器極性，能進行水平和垂直分度的調節，并能夠隨時控制波形顯示的停止與開

啟。三.設計要求:（1）連續、定時采集一個電壓信號可顯示電壓的峰值、平均值（2）可顯示電壓的峰值、平均值（3）具有數據存儲、回放功能、4主要功能（1）運行、停止

（2）可顯示兩路以上圖形x,y軸調整。（3）顯示模式:單通道，多通道，運算模式

（4）測量:頻率，周期，幅值，上升時間，占空比等參數。

高級功能:FFT，儲存，網絡等。

四.設計思路: 在while循環內創建一個選擇窗口，用開關來選擇真假，只有當真時才讓示波器啟動，在選擇框內創建一個示波器看的輸入通道，使用差分方式并設置采樣率等等，將通道接入while循環，在循環內進行波形的統計顯示，并能夠對波形進行存儲和回放。

圖1 五．設計實現過程

啟動LabVIEW8.5,進入程序運行界面，進入程序框圖

1.前界面的創建和設計

在本章創建雙通道的設計過程中，首先對該LabVIEW的VI前界面進行整體創建和設計。前界面的主要創建設計為：創建波形圖顯示控件，用于

示波器的波形圖顯示；創建簡單示波器的LOGO圖標部分；創建觸發器面板，在該觸發器面板山，完成基本觸發選項的布局，包括觸發源、觸發極性和觸發電位；創建通道選擇面板，可以對示波器可以顯示的通道波形進行選擇；創建定位面板，可以對示波器的水平分度和幅值分度進行調節；創建程序控制面板，對示波器控件的程序功能進行控制和調節

根據設計思路，設計成的前面板如圖所示。

2．布置雙通道示波器界面的其他面板

如前文所述，本章創建雙通道波形圖VI控件，首先創建該波形圖控件的外觀界面。根據外觀界面的整體布局，需要在前面板界面上，布置多個面板，用于對不同調節功能、說明功能和控件功能的調節、顯示和完成控件目的。

需要布置的主要包括以下一些面板：LOGO面板（用于顯示簡單雙通道示波

器的LOGO屬性）、觸發器面板（用于布置觸發源、觸發極性和出發電平大小的調節等功能控件的布置）、程序控制面板（控制簡單雙通道示波器的信息顯示和程序終止命令的執行任務）、通道選擇面板（選擇示波器不同通道的信號，如單通道還是雙通道信號顯示）和定位面板（水平分度的調節及數值分度的調節和顯示）。

3.雙通道示波器VI的程序框圖

如圖所示為本章創建的雙通道示波器的程序框圖。該雙通道示波器的主要功能通過以下幾個主要功能塊的編程來實現。在程序框圖上，已對主要的功能快進行標記。下面，將對這幾個主要功能塊要實現的功能和作用分別進行介紹。

（1）觸發器功能塊

觸發器功能塊是雙通道示波器的一個主要功能。觸發器主要設定濾波器的觸發源、觸發極性和觸發電位，也是一般示波器的主要功能之一。

本章在創建觸發器功能塊時，包括觸發源性質，通道B觸發（CH B）或外觸發（EXT）。如果觸發源是外觸發，那么，濾波器的觸發源通過本章設置的示波器的內置其他功能來實現。此時，觸發源的其他兩個選項，即觸發極性選擇和觸發電位調節旋鈕就不可用。觸發極性邏輯開關選擇設定觸發器為正觸發（POS）還是負觸發（NEG），表明觸發器的觸發沿由何種性質的觸發信號產生。通過調節觸發電位旋鈕，可以調節觸發器的觸發電位高低。

（2）通道選擇功能

通道選擇功能塊通過調節選擇，可以表明示波器顯示哪一通道信號，可以選擇的通道信號為通道A、通道B以及通道A和通道B兩路信號同時顯示。常見的一般示波器都可以進行單通道信號顯示或兩路通道信號顯示。通道選擇以及示波器中的信號顯示同樣是一般示波器的主要功能之一。本章在創建雙通道示波器進行簡單的期間模擬時，對這部分功能進行了實現和模擬。

（3）水平分度調節

水平分度大小調節功能塊可以調節示波器顯示窗口的波形在水平方向，即x

方向的水平分度的大小，進而可以改變波形圖窗口能夠顯示的完整波形的數目。本章所創建的雙通道示波器可以實現3個水平分度大小的調節。一般的示波器能夠在一定范圍內，對水平方向的分度大小進行連續調節。這部分功能時一般常見示波器的主要功能之一。本章創建的這部分功能只是對常見示波器水平調節功能的簡單演示。感興趣的讀者可以根據LabVIEW提供的函數功能，對這部分調節功能進行完善，使之能夠連續調節。

（4）幅值分度調節

同水平分度大小調節功能一樣，幅值分度調節功能可以對示波器波形顯示窗口的分度大小進行調節，根據不同的輸入波形大小，調節示波器的分度大小，從而能夠顯示完整的輸入信號的波形。常見的一般示波器能夠對幅值的分度大小進行連續調節，從而能夠對輸入波形進行比較完整的顯示。本章在創建雙通道示波器時對這部分功能進行了簡單的實現，可以對3個大小不同的分度進行調節。同樣，感興趣的讀者可以對這部分功能進行進一步的擴充和完善。

（5）主體控制

這部分功能是本章創建的雙通道示波器程序的主體控制部分，能夠對本章創建的雙通道示波器的信息內容和主要功能進行說明和提示。同時也可以對本章所創建的雙通道示波器終止運行過程進行控制。

（6）波形顯示窗口

波形顯示窗口是雙通道示波器進行波形顯示的主界面。一般的示波器都通過波形顯示窗口對出入示波器的兩路信號進行顯示。在雙通道示波器的調節過程中，對所有調節功能進行調節測試，觀察相應的波形變化情況時，也可以通過這部分波形顯示部分進行顯示。本章在創建雙通道示波器時采用LabVIEW8.2提供的波形圖VI控件，對輸入波形圖控件的信號可以進行比較簡單的顯示。

六．LabVIEW設計的心得體會

LabVIEW是美國國家儀器公司（簡稱VI公司）研制的一個功能強大的開發平臺，主要是為儀器系統的開發者提供建立，檢測和修改

儀器系統的圖形軟件系統。

LabVIEW的特點：采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件；可充分發揮計算機的能力，有強大的數據處理功能，可以創造出功能更強的儀器；用戶可以根據自己的需要定義和制造各種儀器。

通過這次labview的課程設計，具體的來說我掌握了了公式節點的用法；濾波器的用法；圖形編輯器的用法和子VI的建立過程及調用；掌握了while循環、for循環、條件結構循環的用法；初步了解了順序結構的用法；了解了數據采集的基本知識；熟悉了寫入測量文件及保存數據的基本操作、程序調試過程中的單步執行、斷點設置以及探針工具的使用方法、延時程序的調用方法等等。

我明白了課堂中學習到的知識得到運用，課堂學的東西遠遠不能滿足實際應用，我深刻的知道實驗對于理論知識的升華的重要性。在今后的求學過程中，注重對自己動手能力的培養，全面發展自己，做個真正意義上的大學生。

七 參考文獻

[1] 楊樂平，李海濤，楊磊編著.LabVIEW程序設計與應用（第二版）.北京：電子工業出版社，2007 [2] 劉君華主編.基于LabVIEW的虛擬儀器設計.北京：電子工業出版社，2003 [3] 黃松林，吳靜編著.虛擬儀器設計教程.北京：清華大學出版社，2008 [4] 陸綺榮編著.基于虛擬儀器技術個人實驗室的構建.北京：電子工業出版社

八.程序調試過程中發現的問題和解決辦法

1）完成了一部分并查看波形的時候，發現波形向左移動的非常快，這樣很不利于觀察波形信號。通過查資料發現可以通過在前面板上添加時間延遲Express VI，設置程序循環延時時間可以解決這一問題。但是要在程序框圖上添加并設置，這很不方便，后來發現模板上的VI波形圖都可以均勻的慢速的向左移，經過對比發現，只要修改配置仿真信號的屬性即可，具體操作時將定時區域的“以可達到的最快速度運行”取消，并勾選中“仿真采集時鐘”。

2）在選擇CH1條件結構的“假”分支時，因為不用輸出波形，所以我沒有連接輸出隧道，這是幸運星出現錯誤，這個錯誤是因為條件結構中多個分支的輸出隧道公用輸出。僅執行結構的某一幀時，各個幀必須給所有的輸出賦值，不賦值時要使用默認。解決辦法是右鍵單擊隧道并選擇“未連線時使用默認”，即可以滿足該要求。

3）幅值測量用模擬波形-波形測量里面的“幅值和電平”函數時發現，當北側通道處于關的狀態時發生了錯誤，顯示的是“輸入波形的大小為0”，這是因為這個函數測量模塊當波形輸入為0時就會發生錯誤。解決辦法是將它替換為波形測量里面的“幅值和電平測量”子VI，這個子VI在輸入波形為0時滿足了輸出幅值電平是0。

第四篇：LabView虛擬示波器實驗報告

內蒙古科技大學課程設計說明書

虛擬儀器課程設計

報告

題 目：雙通道虛擬示波器 姓 名：楊玉志 學 號：1067106202 班 級：10自動化2班 指導教師：肖俊生

內蒙古科技大學課程設計說明書

目錄

一、引言…………………………………………………………………3

二、設計要求……………………………………………………………3

三、設計思路……………………………………………………………3

四、設計過程……………………………………………………………3

1、雙通道虛擬示波器前面板的設計……………………………………3（1）波形圖………………………………………………………………4（2）確定（開始）、停止和退出按鈕及其屬性設置……………………4（3）X（時間）、Y（幅值）軸調整旋鈕及其屬性設置………………6（4）水平指針滑動桿（通道選擇）及其屬性設置……………………7(5)前面板的整體設計…………………………………………………8

2、雙通道虛擬示波器程序框圖的設計…………………………………8（1）系統開始、停止和退出運行模塊的設計…………………………8(2)信號的采集和讀取模塊的設計……………………………………9(3)通道選擇模塊的設計………………………………………………9(4)示波器顯示時間和幅值調節模塊設計……………………………9(5)示波器程序框圖的整體設計 ……………………………………10

五、測量結果顯示 ……………………………………………………10

六、心得體會 …………………………………………………………11

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基于LabVIEW2013的雙通道虛擬示波器設計

一、引言

虛擬儀器(VI-Virtual Instrument)是指通過應用程序將通用計算機與功能化硬件結合起來，用戶可通過友好的圖形界面操縱計算機，就像在操縱自己定義，自己設計的單個儀器一樣，從而完成對被測量的采集、處理、分析、判定、顯示、數據存儲等。在這種儀器系統中，各種復雜測試功能、數據分析和結果顯示都完全由計算機軟件完成，在很多方面較傳統儀器有無比巨大的優點，如使用靈活方便、測試功能豐富、價格低廉、一機多用等，這些使得虛擬儀器成為未來電子測量儀器發展的主要方向之一。

二、設計要求 使用虛擬儀器軟件

LabVIEW2013設計一個雙通道虛擬示波器，可實現的功能如下：運行、停止；顯示兩路波形；X、Y軸可調整；單通道、多通道顯示模式，運算模式(兩通道相加、兩通道相減等)；可測量頻率、周期、幅值、上升時間、占空比等參數；所有功能必須通過硬件板卡PCI-6221來實現。

三、設計思路

虛擬示波器是由信號調理器，PCI總線的數據采集卡組成的外部采集系統加上軟件構成的分析處理系統組成。被測信號送到信號調理電路，進行隔離、放大、濾波整流后送數據采集卡進行A/D轉換，最后由控制軟件對測試信號進行數據處理，完成波形顯示，參數測量等功能。

四、設計過程

1、雙通道虛擬示波器前面板的設計

運行軟件LabVIEW2013，新建一個VI文件，先進行前面板的設計。鼠標 右擊空白處，在控件里邊依次選擇波形圖，確定按鈕，停止按鈕，旋鈕，水平指針滑動桿控件放在前面板上。為了滿足設計要求，考慮到各個控件的參數和物理特性對圖形顯示的影響，將其屬性分別進行設置，例如對最大值和最小值的設置，對外觀的設計等。如下所示：

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（1）波形圖：

（2）確定（開始）、停止和退出按鈕及其屬性設置：

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（3）X（時間）軸調整旋鈕及其屬性設置：Y（幅值）軸調整旋鈕及其屬性設置：

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（4）水平指針滑動桿（通道選擇）及其屬性設置：

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（5）前面板的整體設計

在不影響雙通道虛擬示波器正常工作的前提下，為了使前面板的設計美觀大方，將各個控件進行合理地布局，其整體結構圖如下：

2、雙通道虛擬示波器程序框圖的設計：

（1）系統開始、停止和退出運行模塊的設計

示波器程序開始運行由條件結構來實現，在程序框圖面板上右擊，在結構中選擇條件結構，如下圖所示：

示波器程序停止運行由While循環條件來實現，如下圖所示：

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示波器程序退出運行由最外層While循環條件來實現，如下圖所示:

（2）信號的采集和讀取模塊的設計

此模塊中時鐘采樣方式設置為連續采樣，如下圖所示：

（3）通道選擇模塊的設計

示波器各通道的選擇均由條件結構來實現，如下圖所示： 通道AB: 通道A：

通道B：

（4）示波器顯示時間和幅值調節模塊設計

如下圖所示：

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（5）示波器程序框圖的整體設計：

五、測量結果顯示

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六、心得體會

通過本次課程設計，我對虛擬儀器這門課程和LabVIEW這款軟件有了更 為深刻的理解和掌握。學習掌握了while循環、for循環、條件結構循環的用法，了解了數據采集的基本知識和硬件調試的基本方法。我們只有通過實驗才能真正做到理論聯系實際，從而提高自己的動手能力。在整個設計過程中，我所學到的不僅僅是LabVIEW本身所包含的知識，更重要的是學會了更多發現問題和解決問題的方法，這對我以后的學習和工作都帶來了很大的幫助。

第五篇：虛擬示波器設計報告

虛擬示波器設計報告

題目：雙通道示波器姓名:學號：班級：

．

簡介：

虛擬儀器(VI-ViItuaIInstrument)是指通過應用程序將通用計算機與功能化硬件結合起來，用戶可通過友好的圖形界面操縱計算機，就像在操縱自己定義、自己設計的單個儀器一樣，從而完成對被丈量的采集、處理、分析、判定、顯示、數據存儲等。在這種儀器系統中，各種復雜測試功能、數據分析和結果顯示都完全由計算機軟件完成，在很多方面較傳統儀器有無法相比的優點，如使用靈活方便、測試功能豐富、價格低廉、一機多用等，這些使得虛擬儀器成為未來電子丈量儀器發展的主要方向之一。

一．設計題目: 雙通道虛擬示波器 二．設計目的: 通過實驗，初步了解虛擬儀器的概念，基本掌握labview2013的操作方法，掌握各種控件和編程函數的用法。以labview2013為操作環境，創建示波器vi，并實現一定的功能。

三.設計要求: 運用labview2013軟件，創建一個虛擬雙通道示波器VI，并實現以下功能：

(1)熟悉labview的編程環境并掌握虛擬儀器的使用。(2)用labview軟件制作虛擬示波器，以實現示波器的

各種功能。

(3)利用板卡將數據采集回并顯示。

（4）數據可存儲回放

四.設計思想

虛擬示波器是由信號調理器，PCI總線的數據采集卡組成的外部采集系統加上軟件構成的分析處理系統組成。被測信號送到信號調理電路，進行隔離、放大、濾波整流后送數據采集卡進行A/D轉換，最后由控制軟件對測試信號進行數據處理，完成波形顯示，參數測量、頻譜分析等功能。系統結構如圖1顯示

圖1

五．設計實現過程

啟動LabVIEW8.5,進入程序運行界面，進入程序框圖，擊右鍵進行選擇：

1．面板的設計

將文字，旋鈕的指示的顏色通過屬性進行修改，使其美觀，再將面板上的各控件布置整齊，使其大方。總是，只需

使前面板美觀，整齊，大方！

在前面板中，擊右鍵，從Express中的數值輸入控件中，選擇旋鈕輸入控件（如圖2），在前面板生成一個相應的控件，左鍵點住這個控件，同時按住Ctrl鍵不放，一次拖動復制兩個旋鈕，并分別命名為“幅值1”、“幅值2”、用同樣的方法生成兩個轉盤并命名為“頻率1”、“頻率2”，三向開關控件放在前面板中，它對應的標簽值有三個，即自上而下分別是通道A&B，通道B，通道A，參數旋鈕如圖示：

圖2

通道：

圖3

考慮到各參數的物理特性和對圖形顯示的影響，將其屬性分別設置，例如對最大值和最小值的設置，對外觀的設計等。

圖4

前面板整體結構圖如下：

圖5

2．程序圖的設計（1）通道0的設計

①在程序框圖頁面右擊選執行過程控制 →條件結果和while循環

②在程序框圖中右擊選信號處理→波形生成→信號仿真，進行屬性設置

③分別設置數值作為信號仿真頻率和幅值的輸入并連接。

圖6（2）同理，可以完成通道1的程序設計

圖7

（3）通道2即雙通道的程序設計

圖8 在默認頁把通道1和通道2的程序設計進行合并，并將通道選擇按鈕、左右平移和上下平移按鈕接入條件結構（4）在前面板運行此程序，看是否出現預期的結果，如出現錯誤進行調整(通道選擇，頻率和幅值的調整)，直至正常。（5）進行數據采集的設計

在程序框圖中右擊，選輸入→DAQ，input→在程序框圖中右擊選輸入找出DAQ，用兩個，雙擊進行屬性設置；具體設置如下：

圖9 雙擊進行屬性設置，在輸入選a0,a1,即得，通過其便可將所產生的信號送入采集卡，在第二個DAQ也雙擊得 到

選a0,a1及連續信號得，并進行采樣頻率,采樣點數的輸入控件設置，便可將信號從數據卡中信號輸出，通過波形圖便可驗證所產生信號的實用性。

（6）DAQ數據采集卡的使用

參考模擬信號生成之后，利用數據采集卡對其信號進行采集，步驟是在程序框圖中擊右鍵（Acquire Signals），選

擇“Analog Input→Voltage”單，在函數選板的“輸入”子目錄中打開“DAQ Assistant”，然后配置采集信號類單擊進入，再選擇“Dev1(PCI-6221)→ai0,ai1” 單擊“Finish”，進入配置選板，選擇“Terminal Configuration→RSE”,再“Timing settings”中設置“Acquisition Mode→Continuous Samples”然后單擊“Run”看是否能夠采集到信號，若不能，再重復上述步驟，直至能采集到信號才完成通道配置。并且加上一個“采樣點數和采樣頻率”，信號采集通道完成，接著用一個拆分信號將信號拆分，并與條件語句相連，配置信號采集通道完成。（圖8）

圖10

（7）數據的統計

在后面板中，擊右鍵，從Express中的信號分析控件中，選擇旋分析控件，在后面板面板生成一個相應的控件，雙擊這個控件得到配置統計界面，選擇相應的選項。

圖11

后面板整體結構圖如下：

圖12

圖13（7）程序結束，保存文件，關閉電源。

六、調試及顯示

打開電源，選擇通道0或1或2，分別給三個通道選擇信號類型，調節參數直至符合要求，信號通過“多路信號發生器”發出，當點擊

按鈕之后，系統開始運行，在前面板的觀察。調節幅值頻率，在DAQ的輸入外接干擾信號，待上面的顯示波形穩定后，按下存儲鍵，一段時間后 按下回放鍵，下面的波形圖中就存儲了上一時間的波形圖，并且回放波形，起到存儲回放功能。在這個過程中可能采樣后圖形會比原始圖形延時一些，需耐心等待。

七．LabVIEW設計的心得體會

LabVIEW是美國國家儀器公司（簡稱VI公司）研制的一個功能強大的開發平臺，主要是為儀器系統的開發者提供

建立，檢測和修改儀器系統的圖形軟件系統。

LabVIEW的特點：采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件；可充分發揮計算機的能力，有強大的數據處理功能，可以創造出功能更強的儀器；用戶可以根據自己的需要定義和制造各種儀器。

通過這次labview的課程設計，具體的來說我掌握了了公式節點的用法；濾波器的用法；圖形編輯器的用法和子VI的建立過程及調用；掌握了while循環、for循環、條件結構循環的用法；初步了解了順序結構的用法；了解了數據采集的基本知識；熟悉了寫入測量文件及保存數據的基本操作、程序調試過程中的單步執行、斷點設置以及探針工具的使用方法、延時程序的調用方法等等。

我明白了課堂中學習到的知識得到運用，課堂學的東西遠遠不能滿足實際應用，我深刻的知道實驗對于理論知識的升華的重要性。在今后的求學過程中，注重對自己動手能力的培養，全面發展自己，做個真正意義上的大學生。