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中原工学院基于labview的简易示波器设计 姓名：xxx 学号：xxx 指导老师：xxx2020年2月11日- 11 -目录一、 labview软件及其基本原理简介211 labview简介212 Labview软件设计基本原理2二、关于虚拟示波器的设计思路及方案的实现221 设计思路222方案的实现3221前面板的设计3222设计的基本原理和设计步骤3三、设计心得11四、参考文献12基于labview的简易示波器设计一、labview软件及其基本原理简介11 labview简介LabVIEW是一种程序开发环境，类似于C和BASIC开发环境，但LabVIEW与其它计算机语言的显著区别是：其它计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码行，而LabVIEW使用图形化编程语言G语言编写程序，产生的程序是框图的形式。像C或BASIC一样， LabVIEW也是通用的编程系统，有一个可完成任何编程任务的庞大的函数库。 LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等等。 LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画形式显示数据及其通过程序（子VI）的结果、单步执行等等，便于程序的调试。 传统文本编程语言根据指令的先后顺序决定程序执行顺序，但Labview则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI 及函数的执行顺序。Labview 提供很多外观与传统仪器（如示波器、万用表）类似的控件，可用来方便地创建用户界面。用户界面在Labview 中被称为前面板。使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码，又称G 代码。Labview 的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图。12 Labview软件设计基本原理 虚拟仪器的软件设计由两部分组成：前面板和流程图。在前面板，输入用输入控件(Control)来实现，程序运行的结果由输出控件(Indicator)来完成。流程图是完成程序功能的图形化源代码，通过它对信号数据的输入和输出进行指定，完成对信号采集及分析处理功能的控制。1、前面板。前面板是图形用户界面，也就是VI的虚拟仪器面板，前面板直接面向用户，是用户使用虚拟仪器的基本操作面板。这一界面上有用户输入和显示输出两类对象，具体表现有开关、旋钮、图形以及其他控制和显示对象。2、程序框图提供VI的图形化程序。它的功能是对前面板上的控件进行定义、操作和连线以实现虚拟仪器的功能，是Labview程序设计的核心。在程序框图中存在着对VI编程，以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出。它包括前面板上的控件和控件的连线端子，还有一些前面板上没有，但编程必须有的东西，例如函数、结构和连线等。如果将VI与标准仪器相比较，那么前面板上的东西就是仪器面板上的东西，而流程图上的东西相当于仪器箱内的东西。在许多情况下，使用VI可以仿真标准仪器，不仅在屏幕上出现一个惟妙惟肖的标准仪器面板，而且其功能也与标准仪器相差无几。3、图标/连接器。VI具有层次化和结构化的特征，一个VI可以作为子程序，这里称为子VI，被其他VI调用。图标与连接器在这里相当于图形化的参数。Labview的强大功能归因于它的层次化结构，用户可以把创建的VI程序当作子程序调用，以创建更复杂的程序，而这种调用的层次是没有限制的。在VI设计过程中，可以利用工具选板、前面板中的控件选板、程序框图中的函数选板进行设计。这些选板的详细功能及用法通过不断的学习设计VI的过程逐渐地掌握。二、关于虚拟示波器的设计思路及方案的实现21 设计思路本设计的想法是尽量与现实中的面板相一致，实现示波器最基本的显示和调节功能。所以本设计我设计了包含CH1、CH2和CH3的多通道示波器。设计时考虑的是分几个部分:1、CH1、CH2和CH3通道设计及选择。设置三个开关控制CH1、CH2和CH3选通状况，开即显示波形，关不显示，同时选择了开就在波形图上同时显示两个波形。2、波形产生。由于没有外界信号输入设备，所以不能用外部数据采集的方法输入信号波形，那么自己设计一个建议信号发生器，使两个通道都能实现基本模拟信号正弦波、三角波、方波、锯齿波的输入。3、波形显示。采用波形图控件。4、波形控制部分。包括CH1信号幅度调节和幅度偏移、CH2信号幅度调节和幅度偏移、CH3信号幅度调节和幅度偏移、时间扫描速率、同时开的时候两个信号叠加开关。5、滤波控制成分。当CH1或是CH2或CH3信号频率过高时，采用低通滤波的方式将高频率的信号过滤掉，只允许低频率的信号通过。在三个通道信号进行叠加后再滤波，效果很明显，可以实时模拟真实示波器的滤波功能。6、停止示波器。通过while循环的停止按钮设置示波器停止工作。22方案的实现221前面板的设计更具设计思路，设计成的前面板如下面图示：222设计的基本原理和设计步骤1、通道CH1、CH2和CH3选择即波形产生。在程序框图上创建三个条件结构。把CH1、CH2和CH3的开关控制（布尔开关）分别接到这三个条件结构的条件输入端，然后在每个“真”条件下，并且通过再添加条件结构，在这个子条件结构里面，利用基本函数发生器创建波形产生模块，用文本下拉列表控制条件输入端，将正弦波、三角波、方波、锯齿波的固定值0、1、2、3设为四个分支，并在分置里面选择产生相应的波形，这样就产生了大条件结构的“真”操作，也即在CH1、 CH2和CH3通道开的情况下，通过文本下拉列表控制波形产生。然后将外部条件结构的输出隧道在“假”的条件下，设为“未连接时使用默认”并且处理“假”分支，这样，当通道选择开关“关”时就不输出波形。程序框图如图1、图2、图3和图4所示，前面板显示效果如图5、图6、图7、图8所示。图1图2图3图4图5图6图7图81、 波形显示控制部分。这部分是控制波形在波形图上更好的显示出来。控制CH1、CH2和CH3通道幅值，调节波形图上每单位表示多少电压值；控制时间扫描速率，调节时间轴上每单位表示多少时间。这些都是为了让波形以最直观、最清楚的方式显示在波形图上。通过公式子VI的功能改变输出电平和幅度偏移；通过获取波形成分、除法和创建波形改变输出的频率；通过创建一个子条件结构实现波形叠加。这些控制部分如图9所示，程序框图如图10和11所示。图9图10图113、 输入信号测量值的显示部分。通过“获取单频信息”子VI获取波形频率；通过“幅值和电平测量”子VI获取波形幅值电压。设计的前面板如图12所示，程序框图如图13所示。图12图134、 停止测量部分。通过while循环的STOP按钮停止测量。前面板和程序框图如图14所示。图145、程序设计完成。总程序图三、设计心得以前一直都接触的是C语言，说实话，第一次接触LabVIEW 语言，看到它的图形化的语言确实有一些惊奇，想不到编程语言如此复杂，竟然还有这么一种全部是图形编辑的程序编辑软件，于是，就下定决心学好它，因为它有好几点我们从来没有体会过的好处：第一，图形化的语言，只要你知道它的每一个图标和各种内置的函数是表达怎么样一个意思，你就会用它简单快捷的实现你所要实现的功能；第二，很多硬件的东西可以用LabVIEW的内置各种函数来代替，不仅大大节省了很多外部的各种电路元件，而且利用电脑的CPU高速处理系统，让我们面对更加复杂的控制任务时更加从容，而不是局限于单片机系统有限的处理速度和片内资源；第三，用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器，LabVIEW的强大之处正在于此，把各种的仪器都在电脑上虚拟化了，让我们的工作更加方便。Labview给我们提供了几个基本的周期信号，使用Basic Function Generator . vi 节点可以产生基本的周期信号(如正弦波、方波、三角波和锯齿波)。因此，我们可以很简单实现基本信号的输出。另外， 可以利用FormulaWaveform. vi 节点,其输入可以是很复杂的数学表达式,输出的波形数据则和前者一样携带时间信息,可以直接参与后续仿真、分析和处理。在制作课程设计的过程中，我们几个人一起学习讨论，一起研究共同进退，让组里的每一个同学都体会到了合作的愉快！我们感觉自己的知识还是太有限了，还要继续学习，因为它对我们以后的学习和工作太有帮助了，因为它给人一种“电脑在手，使用不愁”的感觉。课程虽然学完了，但我们对于这门课的学习才刚刚起步，真心希望我们能够在这方面能有更深的造诣！四、参考文献 1、周求湛 钱志鸿 刘萍萍 戴宏亮 编著.虚拟仪器与LabVIEW 7 Express程序设计北京航空航天大学出版社 2004年7月出版 2、张毅 周绍磊 杨秀霞等主编.虚拟仪器技