基于LabVIEW的虚拟存储示波器设计.pdf

1002 0 1 1 年第9 期 虚拟仪器是虚拟仪器软件资源 计算机硬件资源和仪器与测控系 统硬件资源三者的有效结合 是现代计算机技术和仪器技术相结合的 产物 是当今计算机辅助测试 C A T 领域的一项新技术 而虚拟 示波器是虚拟仪器系统的基本组成部分 虚拟示波器的功能和测量精 度将直接影响一个虚拟仪器系统的可用性和实用性 虚拟数字存储示波器的主要功能如下 实现对外部数据采集卡 所采集的信号进行测量 测量参数主要有信号频率 信号周期 幅度 最大值 最小值 峰 峰值 均方根值和信号直流分量 为了较准确 的测量信号频率 使用频率校正技术 双通道示波器 能分别显示 两个通道的信号 通道的设置有 A B 和A B 测量信号数据的 存储和读出 利用D A Q mx 实现触发方式和触发通道的选择 所 测信号时基和幅值的控制 程序的设计和实现按照自顶向下的方式进行 根据系统框图 逐 个实现各个要求的功能 然后再把各个功能模块组合在一起 实现整 个仪器功能 1 数据采集 数据采集就是将电压 电流 温度 压力等物 理信号转换为数字量并传递到计算机中的过程 基于L a b V I E W的 数据采集系统如图2 所示 其典型的硬件结构为 传感器 信号预处理 数据采集设备 计 算机 传感器将被测量的温度 压力 位移等各种物理信号转换为电 信号 信号预处理对电信号进行放大 滤波 隔离等预处理 数据采 集设备主要功能是将模拟信号转换为数字信号 并进一步放大 采样 保持 多路复用等 本系统采用常用的P C I MI O 1 6 E 4 是N I 公司N I 6 0 4 0 E 系列数 据采集卡之一 相关参数如下 提供三种信号输入方式选项 单端 无参考地输入 单端有参考地输入及差分输入 放大器增益 1 2 5 1 0 2 0 5 0 1 0 0 量程 1 0 V 或0 1 0 V 分辨率 1 2 位 采样率 5 1 0 次 秒 D A 转换响应时间 1 m s 在多通道数据采集和输出系 统中 必须为数据采集设备指定 对哪个通道进行操作 L a b V I E W 提供了D A Q m x 实现触发方式及触 发通道的设置 如图3 所示 2 波形显示 采集的信号 需要通过 波形显示 控件来显示 由于所显示的波形的幅值及时间 是受示波器前面板 时基控制 和 幅值控制 两个按钮的控制 因 此必须设置波形显示控件的X 轴与Y 轴标尺与这两个按钮的连接 由 于波形显示控件前面板的X 轴和Y 轴并没有提供相应的连接端子 而 局部变量允许提供从一个V I 实例框图中的多个地方访问前面板对象 所以这里通过设置局部变量来实现它们之间的连接 其 时基控制 和 幅值控制 程序框图分别如图4 和图5 所示 3 测量参数 本模块模拟数字存储示波器的参数测量功能 该模块的前面板如图6 所示 本模块分为两部分 信号幅度的测量和 时间周期的测量 其主要程序框图如图 7 所示 其中幅值测量模块子V I 可实现信 号幅度最大值 最小值 峰 峰值 周期 平均值和均方根值的测量 周期时间模 块子V I 可实现频率 周期和占空比的测 量 为了较准确的测量信号的频率 我 们需要进行频率校正 具体的方法是 先由F F T 得到采集信号的幅值 由于F F T 得到的幅值是离散谱线 是信号频谱与 窗函数频谱做复卷积后按等间隔频域抽样的结果 当分 析点数为N 信号采样频率为时 谱线间隔即频率分辨率为 这就是频谱分析中的梳状效应 如周期信号的频率正好对正某一谱线 时 则得到的频率是准确的 在通常情况下 信号频率在两条谱线之 间 没有对正峰顶 主瓣中心 由峰值谱所反应的频率不准确 此 时可以通过主瓣内的谱线来求主瓣中心的坐标 得到准确频率 以矩形窗为例 在频谱分析中 矩形窗的定义为 1 相应的频率校正公式 2 校正频率为 3 4 文件储存模块 示波器提供波形保存和读出功能 将采集 到的波形以文件形式保存到外存储器中 点击 虚拟示 1 3 4 5 5 6 7 8 图1 虚拟存储示波器系统功能框图 图2 基于L a b V I E W的数据采集系统 图4 显示波形控件时基5 控制程序框图控制程序框图 图7参数测量模块子V I 1 具体设计 图显示波形控件幅值 转1 1 0 页 基于L a b V I E W 的虚拟存储示波器设计 刘娟凌家良 惠州学院电子科学系 摘要 关键词 本文设计实现了一个基于L a b V I E W的虚拟存储示波器 该示波器实现双通道信号测量 频率幅度测量 信号存储及回 放 触发通道控制等功能 实现对外部采集信号及虚拟信号的测量及显示 为了提高所测量信号频率的准确度 通过加上相应窗函数 进行频率校正 L a b V I E W频率校正示波器 数据采集 图3 D A Qm x 触发通道设置 图6参数测量模块前面板 基金项目 惠州学院教研教改项目 J G D 0 9 0 0 7 技 术 创 新 1102 0 1 1 年第9 期技 术 创 新 3 如果 计算 4 如果 计算 5 计算 6 如果 计算 7 计算 如果比特 重复1 7 步 直 到得到长度小于比特的 最后 输出签名 验证 与O O R S 方案中验证算法相同 定理1 改进的在线 离线环签名方案满足无条件匿名性 证明 首先由O O R S 方案可知 要求的长度要限制在比 特 原因是其他的的长度都是比特 因此 如果长度 为 那么任何人通过长度对比 都可以确定实际的签名者 由此 我们假设用户与根据改进的方案分别生成 不同的环签名与 由验证算 法可知 这两个环签名的验证过程完全相同 因此 通过验证算法无 法区分出谁是实际的签名者 下面我们说明已知用户的环签名 其他人无法判断谁是实际的签名者 所有的都是从中随机选择的 除以外的是在 中随机选择的 而也是依赖于随机数 且也是 依赖与其他的随机数和 由方案的具体过程 我们可 以知道 是由与唯一确定的 综上所述 改进的在线 离线环签名方案满足无条件匿名性 定理2 假设基于安全素数的R S A 问题安全 则改进的环 签名方案在适应性选择消息攻击下抗存在伪造 则 证明 由改进方案的详细描述可知 与原方案只是计算次序不 同 因此证明过程与原方案相同 L i u 等人 首次提出了一个简洁高效的在线 离线环签名方案 本 文通过分析指出此方案不具有无条件匿名性 进而对方案进行了改 进 给出了一个改进的在线 离线环签名方案 改进的方案不仅实现 了无条件匿名性 同时在适应性选择消息攻击下抗存在伪造 3 2 改进方案的分析 其中 表示个用户的公钥中最小的 表示至多进行签名预言询 问 表示至多进行次随机预言询问 表示至多进行次随机预言 询问 4 结束语 参考文献 作者简介 8 1 RI V E S TR S H A MI RA T A U MA NY H o wt o l e a k a s e c r e t C A d v a n c e i nA S I A C R Y P T2 0 0 1 L e c t u r e No t e s i nC o m p u t e r S c i e n c e B e r l i n S p r i n g e r V e r l a g 2 0 0 1 2 2 4 8 5 5 2 5 6 5 2 H E R R A NZ J I d e n t i t y b a s e dr i n g s i g n a t u r e s f r o mRS A J T h e o r e t i c a l C o m p u t e r S c i e n c e 2 0 0 7 3 8 9 1 2 1 0 0 1 1 7 3 张跃宇 李晖 王育民 标准模型下基于身份的环签名方案 J 通信 学报 2 0 0 8 2 9 4 4 0 4 4 4 MA OHA C H OW SSM S U S I L OW e t a l S h o r t l i n k a b l er i n g s i g n a t u r e sr e v i s i t e d C T h i r dE u r o p e a nP K IWo r k s h o p t h e o r ya n dp r a c t i c e E u r o P K I 2 0 0 6 B e r l i n S p r i n g e r V e r l a g 2 0 0 6 4 0 4 3 1 0 1 1 1 5 5 L E EKC WE NHA H WA NGT C o n v e r t i b l er i n gs i g n a t u r e J I E EP r o c C o m m u n 2 0 0 5 1 5 2 4 4 1 1 4 1 4 6 C H A NG S WONGD S MU Y e t a l C e r t i f i c a t e l e s s T h r e s h o l d R i n g S i g n a t u r e I n f o r m a t i o n S c i e n c e s J 2 0 0 9 1 7 9 2 0 3 6 8 5 3 6 9 6 7 C A Y R E LPL L I ND NE RR R U C K E R TM e t a l AL a t t i c e B a s e d T h r e s h o l d Ri n g S i g n a t u r e S c h e me C P r o g r e s si n C r y p t o l o g y L A T I NC RY P T2 0 1 0 2 0 1 0 6 2 1 2 2 5 5 2 7 2 8 L I UJ K A UM H S U S I L OW e t a l On l i n e Of f l i n e R i n g S i g n a t u r e S c h e me C T h e 1 1 t h I n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c e I n f o r ma t i o n a n d C o mmu n i c a t i o n sS e c u r i t y I C I C S 2 0 0 9 B e r l i n S p r i n g e r V e r l a g 2 0 0 9 5 9 2 7 8 0 9 0 9 J OY EM A ne f f i c i e n t o n l i n e o f f l i n es i g n a t u r es c h e m ew i t h o u t r a n d o m o r a c l e s C T h e7 t hI n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c eo nC RY P T OL OG Y A NDNE T WOR KS E C U R I T Y C A NS2 0 0 8 B e r l i n S p r i n g e r V e r l a g 2 0 0 8 5 3 3 9 9 8 1 0 7 杜少军 1 9 7 1 本科 高级工程师 收稿日期 2 0 1 1 0 6 0 2 器 前面板的 写入 按钮将打开保存对话框 默认 设 置 是 保 存 到 d L a b V I E W练习 文件夹下 默认文件名为 w a v e 1 同时在 虚拟示波器 前面板上显示所保存的文件名及 路径 为避免程序在按钮状态为 T R U E 时 不断执行弹出打开文 件对话框的操作 设置 写入 按钮的机械动作为 单击时触发 文件读出的功能是指 可以从软盘或硬盘上将保存的文件数据读 出 进行显示 分析和处理 文件读出功能也是虚拟仪器比常规仪器 性能优越的地方 借助软盘或硬盘 可以几乎不受限的存储数据 为 了便于波形文件的读出显示 这里制作了 w a v e f i l e r e a d v i 子V I 在文件读盘操作里 只要用户点击了示波器前面析的 读出 按 钮 将弹出 读出 对话框 提示用户选择你所保存的波形文件 程 序进入到打开文件操作 同样为了让该子V I 的前面板显示 使用户看 到该子V I 前面板的显示波形 在 虚拟示波器 程序框图中右该子 V I 图标 选择 设置子V I 节点 在弹出的对话框中进行相应选择 为了避免程序在按钮状态为 T R U E 时 不断执行弹出打开文件对 话框的操作 设置 读出 按钮的机械动作为 单击时触发 为了实现双通道显示测试信号 这里提供了相应的三种通道选 择 A B 或A B 通过 条件结构 实现不同通道的选择 为了实 现波形的动态显示 使用一个w h i l e 循环作为主循环 并调用一个 等待下一个整数倍毫秒 节点来控制显示波形的刷新速度 刷新速 度设为5 0 0 m s 刷新一次 其前面板和程序框图的主要部分分别如图 8 和图9 所示 为了能在单击 参数测量 按钮时显示参数测量子V I 的 前面板 使用户看到所测量的各个参数 在如图9 所示的 虚拟数字 存储示波器 程序框图中右该子V I 图标 选择 设置子V I 节点 在 弹出的对话框中进行相应选择 接1 0 0 页波 2 设计实现 参考文献 作者简介 图8 虚拟数字存储示波图9 虚拟数字存储示波器 器前面板程序框图的主要部分 1 刘筱兰 张薇 程惠华 虚拟实验室的类型及发展趋势 J 计算机应用 研究 2 0 0 4 1 1 8 1 0 2 A s a nG a n i M J E A a l a m i AL a b V I E W b a s e dD a t a A c q u i s i t i o nS y s t e m f o r V i b r a t i o nMo n i t o r i n ga n dA n a l y s i s I E E ED e s i g na n dT e s t o f C o m p u t e r 2 0 0 2 6 2 7 4 3 李旭华 虚拟技术在实践教学中的应用研究 J 电气电子教学学 报