基于LabVIEW的虚拟示波器设计

本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计） 题题 目目 基于 LabVIEW 的虚拟示波器设计 学学 生生 指导教师指导教师 讲师 年年 级级 2011 级 专专 业业 电子信息工程 二级学院二级学院 信息工程学院 信息工程学院 2015 年 5 月 郑重声明郑重声明 本人的毕业论文（设计）是在指导教师 的指导下独立撰写完成 的。如有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权的行为，本人 愿意承担由此产生的各种后果，直至法律责任，并愿意通过网络接受公众的 监督。特此郑重声明。 毕业论文（设计）作者（签名）： 年 月 日 I 基于 LabVIEW 的虚拟示波器设计 摘 要 虚拟仪器技术发展很快，以美国国家仪器公司为代表的一批厂商已经在市 场上推出了基于虚拟仪器技术而设计的商品化仪器产品。在美国虚拟仪器系统 及其图形编程语言，已作为各大学理工科学生的一门必修课。虚拟仪器发展至 今已经算是比较成熟，和传统仪器相比有明显的优势虚拟仪器技术拥有强大的 模块化硬件和高效灵活的软件使其能完成各类测试、测量和自动化的应用，极 大的提高了产品开发和生产效率。 本次虚拟示波器设计软件是基于美国 NI 公司的 LabVIEW。LabVIEW 在是在 计算机上进行数据采集、数据分析处理。实现虚拟示波器的功能主要有从外界 采样模拟信号，转化为相应的数字信号，在计算机上实现波形的显示，并能够 进行简单的波形处理，可以显示波形的最大值、最小值、平均值，并能够根据 需要放大波形的倍数，最后进行调试完成。 关键词：关键词：LabVIEW 虚拟仪器 虚拟示波器 II Design of Oscillogrape based on LabVIEW Xing Long Directed by Jia SumeiLecturer ABSTRACT Virtual instrument technology is developing rapidly now,national instruments as a representative of a number of manufacturers have been launched in the market based on virtual instrument technology and design instrument the commercialization of the products.Virtual instrument system in the United States and its graphical programming language,has been as a required course for the university of science and engineering students.Since the virtual instrument development is very mature, and has obvious advantage in comparison to traditional instruments virtual instrument technology has a strong modular hardware and highly efficient and flexible software can make it do all kinds of test, measurement and automation applications, greatly improve the efficiency of product development and production. The virtual oscilloscope design software is based on the NI company LabVIEW. LabVIEW is in on the computer for data acquisition, data analysis and processing. Realize the function of the virtual oscilloscope mainly include sampling analog signals from the outside world, into the corresponding digital signal, realizes the waveform display on the computer, and able to perform simple waveform processing, can display the waveform of maximum, minimum, average, and can according to need to amplify multiples of waveform, the final debugging. KEY WORDS：LabVIEW Virtual instrument Virtual oscilloscope I 目目 录录 1 绪论.2 2 虚拟仪器的概述.3 2.1 虚拟仪器的基本概念.3 2.1.1 虚拟仪器的产生.3 2.1.2 虚拟仪器的概念.3 2.1.3 虚拟仪器的结构.4 2.1.4 虚拟仪器的特点.4 2.2 虚拟仪器发展现状.4 2.2.1 虚拟仪器的现状.4 2.2.2 虚拟仪器的发展趋势.5 2.3 LabVIEW 图形化编程语言.5 2.3.1 什么是 LabVIEW.5 2.3.2 LabVIEW 的特点.6 3 虚拟示波器的原理.6 3.1 数字示波器.6 3.2 虚拟示波器.7 4 虚拟示波器的总体设计.8 4.1 虚拟示波器的设计方案.8 4.2 虚拟示波器的主要功能.9 5 虚拟示波器的软件设计.10 5.1 虚拟示波器的波形显示.10 5.2 虚拟示波器的其功能.12 5.2.1 虚拟示波器的存储和读取.12 5.2.2 虚拟示波器参数测量显示.14 5.2.3 虚拟示波器应用程序文件生成.16 5.2.4 虚拟示波器其他子程序.16 6 结论.18 参考文献.19 致 谢.20 2 1 绪论 测量仪器发展至今，大体发展可分为四个时期，即模拟仪器、分立式元件仪器、数 字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。传统仪器和虚拟仪器相比，不管是开发或者应用，都 缺乏灵活性。第四代虚拟示波器是现代计算机技术、通信技术和测量技术相结合的产物， 也是传统仪器观念的一次巨大变革。随着科技发展时代前进虚拟技术也在迅速的发展， 虚拟仪器技术在很多方面打破了传统仪器的观念，虚拟仪器灵活多变的编程方式和传统 仪器产生了巨大的差异，不仅包含传统仪器的特点及功能也灵活的发展出更多的功能和 新的领域。虚拟仪器就是在这种背景下产生的，其主要是应用计算机强大的信息处理能 力，使本来需要硬件实现的技术软件化，最大程度地降低了系统的成本，增强系统的灵 活性。具体发展如图 1-1 所示。 图 1-1 测量仪器的发展 示波器的发展大致为初期发展、中期然后发展至今。初期主要为模拟示波器：二十 世纪四十年代是电子示波器兴起的时代，这个时期产生了近代示波器的基础。五十年代 电子示波器的带宽达到 100MHz。六十年代出现带宽 6GHz 的取样示波器、带宽 4GHz 的行 波示波管、1GHz 的存储示波管。七十年代模拟式电子示波器达到高峰，测试数字电路又 增添逻辑示波器和数字波形记录器。模拟示波器从此没有更大的进展，开始让位于数字 示波器。二十世纪八十年代数字示波器异军突起，模拟示波器逐渐从退至后台。进入中 期数字示波器独领风骚：八十年代的数字示波器处在转型阶段。进入九十年代，数字示 波器除了提高带宽到 1GHz 以上，更重要的是它的全面性能超越模拟示波器。此时的数字 示波器已经比较成熟并且综合了模拟示波器的优点，并且发展出自己的特点。 3 2 虚拟仪器的概述 2.1 虚拟仪器的基本概念 虚拟仪器技术利用强大的模块化硬件和高效灵活的软件完成各类测试、测量和自动 化的应用。虚拟仪器技术于 1986 年问世以后，LabVIEW 图形化开发工具已经被世界各国 的工程师和科学家们应用于产品设计周期的各个环节中 ，改善了产品的质量并且减少了 产品投放市场的时间，产品开发和生产效率获得极大的提高，使用集成化的虚拟仪器环 境分析实际的信号数据以获取实用信息，共享信息结果，有利于在较大范围内提高生产 效率。虚拟仪器具备的多方面的功能能满足我们对大部分项目需求。 2.1.1 虚拟仪器的产生 20 世纪 70 年代，伴随个人计算机技术的出现，人们开始思考用电脑来处理传统仪器 测试的数据；20 世纪 80 年代，计算机技术的进一步发展，计算机主板上有了多个扩展槽， 并研发出插在计算机里的数据采集卡，这时系统已经可以做一些简单的数据采集工作， 由计算机进行对数据的处理，形成了虚拟仪器技术的雏形。电脑强大的运算及分析能力 以及相关的硬件及软件，组合成所需的各种仪器，对一些信号进行处理，这既是虚拟仪 器的兴起。 2.1.2 虚拟仪器的概念 虚拟仪器（Virtual Instruments.简称 VI）的概念，是美国国家仪器公司 （National Instruments Corp.简称 NI）于 1986 年提出。NI 公司还提出了“软件即仪 器”的口号，引起了仪器和自动化工业的一场革命。虚拟仪器的出现使得传统的测量工 作产生了巨大变化，传统仪器封闭固定，而虚拟仪器的出现初次使使用者能根据自身需 求去改变仪器的面板显示及运行程序。虚拟仪器参照传统仪器功能，在传统仪器的基础 上进行拓展及创新，其方便快捷的程序编写以及灵活的操作面板编辑，使其在应用于测 量测试任务是异常便利，正因其高效强大的能力结合计算机硬件使其有了飞速的发展， 图形化的编程语言以及直观的面板表现，使其能更容易被使用者所接受，也因此能被广 泛的应用在各个领域和环境。一般虚拟仪器主要是由硬件和软件构成，计算机的便利灵 活结合虚拟仪器的功能，使测量更加高效，也使数据的存储、读取、分享更加便利灵活。 4 2.1.3 虚拟仪器的结构 虚拟仪器的构成主要是计算机、虚拟仪器的软件、仪器采集硬件、以及各种接口模 块等组成的，其中硬件是输入输出的通道，而软件则是整个虚拟仪器的核心所在。不同 标准虚拟仪器分类也有所不同：从虚拟仪器采用的软件分类有应用 LabWindows 软件、 LabVIEW 软件、SignalExpress 软件等等；从采用总线方式分类有 PCI、GPIB、VXI、PXI 等方式的虚拟仪器系统，其中问世最早的是 GPIB 在 1978 年，VXI 问世于 1987 而 PXI 则 是近年 1997 年才问世的。不仅是总线，接口方式的不同也区分不同的虚拟仪器种类：PC 插卡式，并口式，串口 USB 方式等，问世最早的要算是 PC 插卡式，80 年代就问世了，并 口式方式的虚拟仪器是在 1995 年问世的，串口 USB 方式的虚拟仪器也在 1999 年问世。 2.1.4 虚拟仪器的特点 虚拟仪器经过很长时间发展后，如今已经算是比较成熟，和传统仪器相比有明显的 优势，比如说：开放、灵活、可与计算机技术保持同步发展、系统性能升级方便通过网 络下载升级程序即可、价格低廉、仪器间资源可重复利用率高、用户可定义仪器功能、 可以与网络及周边设备方便互连、软件使得开发和维护费用降至最低、技术更新周期短 等优点。 2.2 虚拟仪器发展现状 2.2.1 虚拟仪器的现状 虚拟仪器技术目前在国外发展迅速，以美国国家仪器公司为代表的一批制造商已经 在市场上推出了基于虚拟仪器技术设计的商品化仪器产品。在美国，虚拟仪器系统及其 图形编程语言，已作为大学理工科学生的一门必修课。近年来，虚拟仪器的开发平台也 变得多种多样，越来越多的开发平台被开发出来并应用在不同需求环境中，便利了用户 组建自己的虚拟仪器测试系统，并编制测试软件。 目前虚拟仪器技术的扩展功能越来越强大，能够在 PC 上开发测试程序，在嵌入式处 理器和 FPGA 上设计硬件等。这些为用户设计测试系统，定义硬件功能等提供了一个独立 环境。虚拟仪器也逐渐取代着传统仪器在各个领域发挥着重要作用，其应用领域将会越 来越广泛。在国内已有部分院校的实验室建立了虚拟仪器系统，比如上海复旦大学、上 海交通大学、广州暨南大学、华中理工大学、四川联合大学等。另外，有一些国内企业 已在研制 PC 虚拟仪器，其中有哈工大仪器王电子有限责任公司等等。国内的虚拟仪器技 5 术也在迅猛发展，越来越多的实验室引进虚拟仪器技术，更多的大学开展虚拟仪器的课 程。 2.2.2 虚拟仪器的发展趋势 虚拟仪器在很多领域表现出传统仪器所不具备的优势使得其能迅猛的发展，集合众 多优点的虚拟仪器，其表现出的经济灵活，在技术开发、学术研究和教学等领域迅速的 发展着。虚拟仪器的图形化编程平台，友好和方便的界面受到越来越多的人喜好。目前 虚拟仪器模块和系统正朝着通用化、标准化发展。近年，计算机技术的快速发展，也影 响着虚拟仪器朝着性能更高、功能更全面、集成度更高和网络化的方向迅猛发展。国内 有专家预测说在未来几年国内有近一半的将会是虚拟仪器，并且将会有更多企业使用虚 拟仪器。虚拟仪器的出现是一个巨大的改变，其出现就具备巨大的价值，比如说可以加 强实验室基础建设、缩短同类系统的研发时间、并且具备远程数据的测量控制，仪器也 更加的方便智能。 2.3 LabVIEW 图形化编程语言 2.3.1 什么是 LabVIEW 由美国国家仪器公司研发出来的 LabVIEW 最早运行应用是在 1986 年，LabVIEW 与其 他计算机语言的显著区别在于 LabVIEW 使用的是图形化编程语言，产生的是程序框图。 这样更加直观形象的表现了程序的编写。图 2-1 所示是 LabVIEW 的前面板。软件的后面 板如图 2-2 所示。 图 2-1 软件前面板 6 图 2-2 软件后面板 2.3.2 LabVIEW 的特点 LabVIEW 的直观方便使其成为测量和控制系统开发的理想选择，LabVIEW 的开发平台 汇集了研究者需要的快速构建各种应用程序的所有工具，切实的帮助了使用者解决问题， 提高了使用者的生产效力，并且还在不断的创新。 LabVIEW 平台尽可能的采用了通用的硬件设备，软件是各种仪器的差异所在；并且 LabVIEW 尽可能的发挥了计算机的强大能力，充分利用其优秀的数据处理能力，从而创造 出更为强大的工具；因为它是图形化的编程语言，使其学习起来更为简单、直观，具备 了用户可以根据自身需求自行定义和制造各种仪器。 3 虚拟示波器的原理 3.1 数字示波器 数字示波器是汇集数据采集，A/D 转换，软件编程等一系列的技术的高性能示波器。 数字示波器通常支持多级菜单，可以为用户提供多种选择，多种分析功能。还有一些示 波器可以提供存储读取功能，实现对波形的保存和处理。在数字示波器中，被测输入模 拟信号首先送至 A/D 转化器进行采样，量化和编码，成为数字“1” 、“0”代码，存储 到内存中，这个过程称为存储器的“写”过程。然后，再将这些“1” 、“0”码从内存 中依次取出按顺序排列起来，经过 D/A 转换使其包络重现输入模拟信号，这就是“读” 过程。图 3-1 所示即是示波器大致结构及工作流程。取样定律证明，对于一个最高频率 为的信号，当取样频率时，其取样后所得到的脉冲序列将包括原信号的全部 0 f 0 2 ffs 信息称为奈奎斯特频率。当取样频率等于输入信号频率时，显示波形的频率信息 s f s f 0 f 还能保留，但是幅度信息将大量损失。通过计算可以得到，当一个周期中取样点数 N 为 7 4 时，即取样频率时，失真波形的最大值是波形幅度的 0.707，故数字示波器的 0 4 ffs 等效带宽为。若采用正弦内插显示，等效带宽可达。数字示波器通过数据总4/ z f5 . 2/ s f 线、地址总线和控制总线相互联系和交换信息，以完成各种测量功能。 图 3-1 数字示波器的基本构成 3.2 虚拟示波器 虚拟示波器主要是由计算机软件和硬件及外部插件构成，外围的硬件包括采集卡总 线模块等等。虚拟示波器主要由软件来完成信号的采集、处理和输出。经过对数据的处 理分析再通过前面板呈现给使用者。使用者与虚拟仪器间信息的交流是通过前面板也就 是软面板的。在工作时通过前面板控制虚拟示波器系统。并且使用者可以根据自身需要 自定义虚拟仪器的面板。并且可以方便的加载各种不同模块程序使其符合测量需求。 8 4 虚拟示波器的总体设计 4.1 虚拟示波器的设计方案 本次所选设计课题是基于 LabVIEW 的虚拟示波器设计。利用 LabVIEW 开发平台的软 件设计一个虚拟示波器。设计前要了解虚拟示波器的概念，产生设计轮廓，进一步学习 明确具体设计思路，具体设计思路如图 4-1 所示，首先明确虚拟示波器的总体设计思路， 然后进一步的思考明确设计的示波器具体的功能，有对信号电压的测量，对信号周期平 路测量，以及能同时显示两路信号的波形，并且能控制每路信号的通断，最后能进行数 据的存储，以及对保存的数据的读取。明确思路以及具体任务、要实现的功能进入下一 步设计，首先要先明确使用的软件，本次设计是基于 LabVIEW 的虚拟示波器设计，故软 件采用 NI 公司的 LabVIEW 进行设计，最后对整体进行完善及测量，完成最后的设计。总 体就是这样，采用模块化的设计思想，逐步进行设计，一个一个实现预期功能，有调理 的进行设计。 图 4-1 虚拟示波器的总体设计 本次虚拟示波器软件课题设计采用 NI 公司的虚拟仪器开发工具 LabVIEW。使用 LabVIEW 开发平台编制的程序 VI 包括 3 个部分：程序前面板、框图程序和图标/连接器。 9 LabVIEW 的前面板用于设置数据输入值和观察输出数据，生成仿照传统仪器控制面板的直 观界面。其中每一个在前面板实现的功能都对应着一段后面板上的程序框图。框图程序 是用 LabVIEW 图形编程语言在其后面板编写的框图程序，和传统程序的代码相似。图标/ 连接器则是方便其他 VI 程序调用所设置的，通过连线板连接 VI 中的控件，这样在其他 VI 调用时可以通过连线控制该 VI 程序，极大的增加了灵活性。本次基于 LabVIEW 的虚拟 示波器设计是基于传统示波器的功能上进行设计的，融合了虚拟仪器的特点使其在计算 机上实现波形的显示，并能够进行简单的波形处理，比如说可以显示波形的最大值、最 小值、平均值，并能够根据需要放大波形的倍数，可以调节波形在图表上的显示位置， 能进行简易的运算，在任何时期可以结束。 4.2 虚拟示波器的主要功能 本次设计的虚拟示波器实现了预期设定功能，其主要功能有以下几种： （1）通道控制 本次设计的虚拟示波器是双通道的示波器，和传统双通道示波器相似，可以实现对 两路通道的分别显示控制，即可以显示单独的 A 或者 B 通道波形，也可以一起显示 A 和 B 通道。 （2）时基控制 时基控制是实现对虚拟示波器显示水平方向(X 轴)所代表的时间值的调整。 （3）波形显示功能 由于是虚拟仪器界面，波形的显示和传统仪器显示方法有差异，在 LabVIEW 中只需 编程框图程序即可在计算机上显示想要显示的波形。 （4）波形存储 本次课题设计可以实现对波形的存储功能，波形数据可以用文件存储在用户指定路 径下，并且可以自己命名保存文件名。 （5）波形回放 本次课题设计可以实现对存储波形的回放功能，用户指定路径读取数据文件进行显 示，波形数据可以用文件回放显示以及对读取数据的操作，更加便利的观察保存的数据。 以上综合介绍了虚拟示波器系统的组成，设计思路以及具体功能。比较详细的描述 了预期的具体功能及实现效果，比较全面的概述了本次的虚拟示波器设计框架。 10 5 虚拟示波器的软件设计 5.1 虚拟示波器的波形显示 虚拟示波器模仿传统示波器的功能及形态，LabVIEW的前面板用于设置输入数据值和 观察输出数据，生成仿照传统仪器控制面板的直观界面。其中每一个在前面板实现的功 能都对应着相应的后面板上的程序框图。框图程序是用LabVIEW图形编程语言在其后面板 编写的框图程序，和传统程序的代码相似。虚拟示波器的各个功能模块就是通过各模块 的互相联系及调用实现的互相通信。在程序的前面板上的控制和显示是以各种图标形式 出现的控件，如旋钮、图表、数值显示框、数值输入框等，多种形态的按钮和各类控件 组成的前面板和传统仪器更加相像。虚拟示波器的设计前面板大致如图5-3所示样式。 图 5-3 虚拟示波器的基本面板 此次虚拟示波器的软件程序主要有波形显示控制模块、数据分析处理模块和数据的 写入与读出模块，后面板程序框图如图 5-4 所示，波形的显示和控制处理都是两路分开 进行，对波形的操作主要有对两个通道信号的位置的调节和对信号的增益调节，通过数 值运算实现对信号的控制。利用数组索引分别分出 AB 两路信号的值再利用选择函数节点 控制通道的通断，这样即可对两路信号分别控制调整，再把调整完的信号经过捆绑创建 11 数组形成一 路信号传递给图形显示控件，这样就完成了信号的调整、显示和控制。图 5-5 是虚拟示 波器的一个信号仿真模块。 图 5-4 虚拟示波器显示框图 图 5-5 虚拟示波器波形 VI 显示程序 本次设计的虚拟示波器是双通道的，对于通道的选择有多种方式，可以采用条件判 断结构，也就是所说的 case 结构；也可用判断选择运算，也就是对输入控制开关的值做 分析比较分别判断两路信号的通断等等方法，这次设计采用的是刚刚介绍的第二种方法， 也就是分别判断两路信号的通断，如图 5-6 所示，两个布尔开关控制两路信号的选择， 当布尔开关的值为真时返回值 1，当布尔开关值为假时返回值 0，信号与返回值相乘，就 实现了不用 case 结构也能选择通道的目的。使程序框图变得更加简洁精炼。 12 图 5-6 虚拟示波器波形通道选择程序框图 5.2 虚拟示波器的其功能 5.2.1 虚拟示波器的存储和读取 虚拟示波器的存储程序模块主要由“路径”控件及“写入电子表格”函数组成，图 5-7 就是“写入电子表格文件”的函数节点。路径控件控制数据存储的路径，可以新建文 件也可以覆盖原有文件，后面板框图如图 5-8 所示。本次存储采用“写入电子表格文件” 函数，这个函数节点位于后面板中的文件 I/O 中，其功能是把数组信号以电子表格文件 类型的方式存储起来，在这里首次应了“局部变量”这一新功能，局部变量可以在一个 VI 程序中代替连线，有效解决了连线过长及不方便、杂乱等问题。 图 5-7 写入电子表格文件函数节点 13 图 5-8 虚拟示波器的数据保存 示波器的读取模块用到的是和存储模块相似的“读取电子表格文件”函数节点，如 图 5-9 所示。这里的路径控件是读取的路径，通过 case 结构实现读取数据的开始。进行 读盘操作时，需要先点击“读盘”按钮，使其处于开启状态，然后进行路径的选择即可 进行数据的读取与显示。再读取数据后为了方便对波形数据的观察与比较，还设计了读 取后对读取数据的调节同样可以改变数据的显示位置、放大等操作，读取后进行操作的 模块如图 5-10 所示。 图 5-9 读取电子表格文件函数节点 图 5-10 读取保存的数据程序框图 这次设计还添加了对读取数据的操作，主要是方便当波形过于不明显时，或过大是 能进行调整以达到能良好的观察存储数据的目的，为观察带来便利，更方便直观的看出 波形数据。读取后进行操作的模块与波形调整模块相似，也是利用了选择函数节点以及 数值的运算，搭配操作简易的旋钮式调节方法，极大的便利了对读取数据直观观察，同 样如果保存数据是两路信号，读取后通过数组索引分离出 A 和 B 信号的数据，这样就能 实现从保存的数据中能控制 A、B 的分别显示方便的对 AB 数据的逐个观察，之后能对 A、B 的分别放大及位置的调整，进一步便利观察读取的数据，之后进行显示，具体框图 程序如图 5-11，前面板如图 5-12，简洁便利，按下读盘按钮即可对指定路径的文件进行 14 读取操作，旋钮分别对应不同的调节，进而能根据观测需求调节存储的波形。 图 5-11 读取后进行操作的程序框图 图 5-12 读取数据的前面板 5.2.2 虚拟示波器参数测量显示 虚拟示波器对信号的测量，包括峰峰值、周期、频率、最大最小值、方波占空比等 参数的测量和显示，主要是通过 labVIEW 中信号处理选板中信号运算及波形测量函数节 点，再结合数值的运算实现对信号的测量及显示，测量的框图如图 5-13 所示.前面板用 数值显示控件显示测量的数值，通道切换按钮可以切换测量通道 A 或者 B，如图 5-14 所 示。 15 图 5-13 虚拟示波器的参数测量程序框图 图 5-14 虚拟示波器的参数测量前面板 本次设计中虚拟示波器还可对信号进行运算：包括两信号相加、相减、信号之比等 功能。利用 case 结构，实现运算方式的切换，运算模块的后面板框图如图 5-15 所示。 此模块对信号运算主要方法是提取信号的值，对信号值进行加减和除的运算，再利用捆 绑形成一个簇，转换成数组形式最后用 XY 图显示出来。实现整个的信号运算模块。 图 5-15 虚拟示波器的信号运算程序框图 16 5.2.3 虚拟示波器应用程序文件生成 虚拟示波器的大致设计就是这样，软件面板程序框图完成后，还可以将编写的程序 生成 EXE 应用程序文件，这样无论是在哪台计算机上也可以使用，即使这台计算机没有 安装 LabVIEW 软件，这项功能十分便利，也增加了 LabVIEW 的实用性与灵活性。生成 EXE 应用程序文件是在其工具栏中的选项“通过 VI 生成应用程序”功能实现的，如图 5-16 所示选项。点击后弹出生成文件提示，按步骤设置要生成的源文件，输出路径等等，其 中也可以自定义生成应用程序的图标，或者是生成安装程序等一些附加功能。 图 5-16 LabVIEW 生成 EXE 选项 等待生成结束即可在指定的路径下看到生成好的 EXE 文件，这时编写的 VI 程序就可 以作为应用程序运行了。如图 5-17 所示就是在指定路径下生成的应用程序文件。双击即 可运行该程序，此时与在 LabVIEW 中运行相似，也可以进行用户操作，具备工具栏和菜 单栏，但是不能对其前面板和程序框图进行更改和编辑。 图 5-17 生成的应用程序文件 5.2.4 虚拟示波器其他子程序 本次设计还拓展了其他一些功能有显示利萨如图形的模块设计和简单的滤波演示模 块。利萨如图形也称为李萨如图形或者李沙育图形，其图形产生是由两个沿着互相垂直 17 方向的正弦振动的合成轨迹。通过利萨如图形可以计算两个信号的频率比与相位差。在 电工、无线电技术中常利用示波器来观察利萨如图形并用以测定频率或相位差。李萨如 图形演示模块前面板如图 5-18 所示。前面板增添了一些简易的说明和提示，时使用演示 时更加方便，易操作，通过更改频率比及相位差可以观察到不同数值时的不同图形，点 击前面板上的数值更改重置按钮即可初始化图形。 图 5-18 利萨如图形演示模块前面板 本设计还有简单的滤波演示模块，通过调节频率可以观察到滤波的效果。分别是三 种滤波模式，低通滤波设置值为 1500 赫兹，带通滤波 1500 到 3000 赫兹以及高通滤波 4000 赫兹。通过频率的调节能清晰的看到被滤波后的波形，同样为了方便观察，也在显 示时增加了对横轴的调节，这样可以细致的观察到滤波后的细节。滤波演示模块前面板 如图 5-19 所示。 图 5-19 滤波器的演示模块 18 6 结论 基于图形化编程语言的开发平台 LabVIEW 能极大的提高效率，图形化的编程语言也 能使用户更加直观的编程和使用程序。 通过本次的毕业设计也让我学习到了从未接触过的 LabVIEW 软件，以及虚拟仪器这 个概念。十分高兴能有这次学习机会，虚拟仪器随着科技的发展相信也必将更加强大， 虚拟仪器的应用将会更加全面以及普遍。通过这段时间的学习了解，以及不断的摸索讨 论，以及在老师的指导下，最终实现了虚拟示波器的预期功能。实现了波形显示、控制、 调节、简易运算、测量、存储和读取等等功能。这次设计也是采用模块化设计思想，一 个模块一个模块的设计实现，再通过一定的关系链接各个模块使每个模块都能在大的整 体设计中运行调用。在每个模块的功能实现时都有多种的方案和方法，经过比较学习， 选择更为贴近自身需求的方式进行模块的设计。也认识到了程序设计的思路多样方法多 样。因为是模块化设计，最后在测试运行时难免会出现数据不匹配等现象，也造成了不 少问题，进行调试过后，最终还是顺利完成模块间的协调匹配，实现了整体设计。因为 之前从未接触过虚拟仪器概念个 LabVIEW，加上学习实践时间比较短，所以对于虚拟仪器 的认识还是比较有限，很多软件的应用和技术并未能学习使用以及实践。还存在很大个 学习改进空间。拓展的功能包括应用浏览器实现在互联网上的远程控制，因为程序插件 及兼容问题这次并没有完成这项功能的最终测试。并且在编写 LabVIEW 程序时因为各个 子 VI 间存在互相的影响及数据问题，有些模块并未能加进总体设计中，并且通过学习认 识设计的虚拟示波器还可以加强信号的运算处理及滤波处理等等功能。 虽然学习的过程中遇到不少的问题，也遇到过很多困扰很久的难题，但是经过自己 的查阅资料以及老师的指导还是比较顺利的进行了设计，也使本次毕业设计顺利的进行。 1