【《双通道示波器的设计及调试分析》13000字（论文）】

哈尔滨学院学士学位论文第1章绪论1.1课题研究的目的和意义相比较于传统的测量仪器,虚拟仪器有着诸多其没有的优点。最大的优势之一便是其可以自由的定义仪器的功能和结构，且可随时随地更改，并且编写程序的过程简单易懂,程序与操作面板转换灵活。当下，虚拟仪器已渐渐普及到人们生活中的各个行业，典型的例如医疗、建筑工程、铁路交通、航天航空等，还有学校的教学或科研需要等各个方面。虚拟仪器作为科技工业新的发展方向，各个学校早已开设相关课程，并改变了学校电子学科的传统教学手段。对于学校来说，在电子学科的实验室建设中，配置相应的仪器仪表是需要耗费大成本的，但随着虚拟仪器的出现和发展，传统的仪器仪表设备逐渐出现被取代的趋势。通过新闻我们可以知道行业竞争的激烈,从电器行业和通信行业的大量新闻和事实告诉我们，决定了市场核心竞争力的是产品的知识产权[2]。在走向现代化的电子虚拟仪器相关技术应用领域,面对国外的技术市场竞争巨大压力，国内虚拟仪器相关产业自身应积极探索集结国内已有的新技术和新产品，制定一套相关国家标准及其国际相关的技术产业政策，为国内走向现代化的电子虚拟仪器技术行业的自主知识产权保护提供有力保障，而我选择这个课题并学习这个课题的相关知识，便是想在虚拟仪器领域为本国知识产权尽一份绵薄之力。1.2国内外研究现状及发展趋势1.2.1国外研究现状及发展趋势虚拟仪器作为目前仪器仪表领域的新概念和新方向，其早已经具备了一定的产业规模。美国既是虚拟仪器的原生地，也是目前虚拟仪器产业规模最大的国家。最初虚拟仪器的概念是经由美国NI公司的各研究人员的先进构想提出的，接着在此概念的基础上进行研究开发并最终推出了基于计算机网络技术和图形化编程语言的虚拟仪器开发平台LabVIEW。LabVIEW因其独特且简易灵活编程方式颇受广大开发者的欢迎，所以LabVIEW也是目前使用最为广泛的主要虚拟仪器开发平台。1.2.2国内研究现状及发展趋势在虚拟仪器领域，相比于国外，国内的研究是落后的，即便是研究初期，也是从美国NI公司的一系列虚拟仪器产品开始着手[6]。但是，经过国内各相关领域的技术开发人员和国外科学家们的不懈努力，我国在虚拟仪器领域也慢慢形成了自己的“风格”。在国家相关政策的支持下，各类产业技术不断改革升级，各行各业对于性能优越、质量更出众的精良仪器的供给更加迫切，同样，与虚拟仪器有着“共生共存”关系的电子计算机也跟着时代的步伐快速发展着，在此供不应求以及技术多方面高速发展的背景下，虚拟仪器在各行各业中存蕴藏着庞大潜能。目前，在虚拟仪器领域，国内还没有自主研发的虚拟仪器核心开发技术，由此可见，无论是产业规模还是质量上，国内依然难以与国外同行相提并论[6]。国外的虚拟仪器产品占据了国内市场的主要地位，所以国内在虚拟仪器领域面临着巨大又严苛的竞争局势。1.3课题研究的内容在如今各式各样的测量仪器中，示波器便是其代表性仪器之一[4]。在某些领域里，示波器是必不可少的一部分，例如数字信号处理、模拟电子等，同时也是广大工业生产、学校实验室教学和科学实验的重要测量工具。不过传统仪器设备大都有着功能有限、大体积以及高昂成本、需要定期维护等各种弊端，而高速便捷、高灵敏度并具有数据的储存分析能力的示波器，由于其高性能所以价格非常昂贵。为克服上述缺点，本次设计基于虚拟仪器的概念以及目前使用最为广泛的虚拟仪器开发软件LabVIEW进行双通道示波器的系统编程和仿真，利用计算机强大的数字运算能力和LabVIEW的高灵活度的特点，可将示波器采集到的信号进行传输、处理与存储分析，还能实现不同波形的测量、通道控制、频谱分析等特殊功能，并且根据自身需求可以通过调整一部分控件，来优化系统从而使其更加灵活多用。1.4虚拟仪器概述1986年，美国国家仪器公司(NationalInstruments,NI)首次提出了虚拟仪器的概念[4]。简单的说，在更高层面上，将计算机网络技术和仪器仪表技术进行深度结合后，所产生的新技术，就是虚拟仪器技术。这项新技术将会在计算机辅助测试领域里迈出跨时代的关键一步。这项技术基于“软件就是仪器”的思想，充分将计算机的数据的运算、分析与存储等性能最大化运用，以此来强化并拓展传统仪器仪表的功能，而以此技术为核心所开发的仪器仪表设备便是虚拟仪器。而虚拟仪器中的“虚拟”二字有两种层面的意思：（1）虚拟的控制面板传统的实际仪器仪表是供应商根具功能事先设置好了相应的“控件”在操作面板上，用户通过使用操作面板上的各类“控件”，以此来完成仪器仪表的相应功能。例如示波器通过旋钮来调整幅值或频率的大小或者相关按键来实现波形的切换等。这些控件都是实物,用户进行触摸手动操作。而虚拟仪器是通过计算机的虚拟仪器开发软件的前面板来模拟实际仪器仪表的操作面板，在前面板上设置相应的图标控件，这些图标控件和实际仪器仪表操作面板上的控件外形相似，但需要通过编写相应的程序才能让前面板的图标控件实现相应功能。（2）虚拟的测量测试与分析传统的实际仪器仪表需要构思功能并制作出设计好的相关硬件电路模块儿后，放置进仪器仪表的内部才得以实现相应功能，而虚拟仪器则是需要在计算机相应的虚拟仪器开发软件中进行编程来实现虚拟仪器的功能。由此我们可以知道虚拟仪器是计算机的硬件资源与相应的开发软件相互结合从而构成的测控系统。1.5虚拟仪器的特点和优势"计算机"和"仪器仪表"相互结合已经成为了虚拟仪器的一个显著特点。我对电脑计算机和仪器额外增加了一个双引号，意味着两者的整体结合方式有两种，一种软硬件两个层面上的融合，通过将电脑计算机加装到仪器内部使其更加的智能化，其中，智能化仪器则是最为典型的一个例子。另一种相互结合的方式,是通过使用计算机的软硬件的大量资源再与其他仪器设备的测量技术有机地相互交融，用计算机的软硬件和其他操作系统来构架和实现测量设备的功能，这种相互结合的方式更多地是应用于技术层面的，而目前虚拟仪器的相互结合方式主要是指第二种，即虚拟仪器构成方案如下图：信号调理虚拟仪器面板数据处理被测对像数据采集卡信号调理虚拟仪器面板数据处理被测对像数据采集卡图1-1虚拟仪器构成方案虚拟仪器的主要优势：先进的性能：由于虚拟仪器技术是从传统计算机技术和仪器仪表测量技术的基础上进一步发展而来，所以我们可完全采用现成就地即使用计算机科学和仪器仪表测量技术主导其主要产品的最新商业技术。另外,高速增长发展的互联网技术也让虚拟仪器技术的一系列特征逐渐变为其优势。（2）通用性高：尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。（3）个性化强：用户可以根据自己的所拥有的资源和自身需求通过软件去定义和制造更加个性化的各种仪器。（4）低成本，节省大量开发时间：从启动和运行这两个方面来说，目前快捷有效的软件框架可以和计算机、各类仪器仪表以及网络通讯方面的最新技术融合。而设计这一架构的目的是为了让用户操作更为便捷，同时还兼具了更强大的功能与灵敏性，这可以让用户在简便的环境下充分自由的进行建设、优化用户自己的测控方案。1.6虚拟仪器与传统仪器的比较虚拟仪器与传统仪器的区别非常大，具体见下表；表1-1虚拟仪器与传统仪器的比较虚拟仪器传统仪器因为是与计算机结合的产物，所以可与计算机技术保持同调发展封闭性大且各类实体仪器间契合度低，若要配合使用非常复杂软件是虚拟仪器的关键，所以在网络上下载相应升级程序即可将系统性能提升传统仪器关键是硬件电路，升级系统成本高且周期长，还需要与厂家沟通不同虚拟仪器之间的资源可重复利用且成本低价格相比虚拟仪器更高昂且仪器间的资源一般无法相互转换利用用户可零成本的随时根据自身需求自定义仪器功能厂家定义仪器功能，若要修改或者拓展功能需和厂家沟通，时间与金钱成本高昂因为采用计算机技术能够轻松地将网络和周边的设备进行无缝地连接仅可与有限的其他仪器设备连接且连接过程繁杂因软件为主体使得开发与维护费用降至最低因硬件为主体使得开发与维护成本高技术更新周期短技术更新周期长可将数据进行分析处理并打印出来数据无法编辑或打印第2章软件硬件的选择及开发环境的概要2.1软件硬件的选择由计算机的软硬件资源和相应开发软件中的功能模块组成的虚拟仪器。而且虚拟仪器的硬件主体一般都是任何通用的电子计算机。在已定的硬件条件下,软件是构建虚拟仪器的核心。基于美国NI公司提出的"软件就是仪器"的思想,虚拟仪器的编写开发软件大致分如下为两种类型：第一种：通用编程软件进行编写。主要有Microsoft公司的VisualBasic。与VisualC++,Borland公司的Delphi,Sybase公司的PowerBuilder第二种：用专业图形化编程软件进行开发。如HP公司的VEE,NI公司的Labview和Labwindows/CVI等。为何选用LabVIEW作为本次设计的开发平台，原因如下：（1）LabVIEW软件包含了大多数开发者在其中使用过的各种高级计算机语言的数据库和程序管理控制功能；（2）采用了可视化的图形变成语言，编程过程简单易懂，方便高校，降低使用者的编程经验的门槛，同时也节省了大量开发时间；（3）LabVIEW将所有的图形化代码或函数均集中在了代码窗口中，通过将这些图形化代码、函数、控件进行多样化的排列组合，即可用多种不同的方式来是呈现采集的数据、数据的分析处理结果亦或者实现相应功能的整体流程。（4）LabVIEW硬件主体是电子计算机，因而其便于和其它设备连接，还可以利用网络进行数据共享等多元化操作；（5）LabVIEW具有丰富的库函数与实验例子，用户可以从其丰富的库函数与实验例子中学习构建程序框架，进一步提高了开发速度；（6）具备完善的代码接口，还可以额外调用动态链接库（DLL）以此来弥补自身不足。（7）可实时、直接地对测试数据进行各种分析和处理，还可以将得到的数据或数据分析结果传输到存储器亦或者打印出来。综上所述，此次的虚拟仪器开发选择了LabVIEW。由于此次设计没有用到数据采集卡而是通过条件结构的嵌套和软件平台提供的函数仿真出结果，故对于硬件仅是包含LabVIEW的任意电子计算机。2.2LabVIEW开发环境2.2.1软件特点LabVIEW，它是一个基于c和g(graphic)通用编程技术语言的新型图形化应用编程技术软件开发应用环境，在我国计算机科学工业技术领域和信息技术界中广泛存在并且将其用作一种用于开发数据采集分析系统和控制系统、仪表控制软件和数据分析仪等计算机应用软件的行业标准编程语言，对于正在从事科学信息技术理论研究和实际应用工程中的此类工程师而言，LabVIEW也无疑是一种非常理想的编程语言。它们中包括了大量种类丰富的测试函数库，开发者和软件工程师们仅仅可以通过充分利用这些函数库，就已经能够更加方便、灵活地进行设计和自动构建功能强大的软件测试管理系统。LabVIEW平台的主要设计特点之一就是，其全部使用了简洁易懂的图形化语言编程，该平台可以让开发者在程序框图和前面板的任何地方自主创建整个源程序，而且没有用到传统仪器仪表使用的基于语言文本的复杂繁琐编程方式来制作和分析整个源程序的基本代码。在LabVIEW中传统的文本程序代码被各类图形化代码取代，这使得编程的过程不再是文本语言的拼凑，而是使用各类丰富的图形符号模块进行排列组合，这些图形化代码与大部分开发者和设计师们习惯的无论是通用编程语言还是某些高级编程语言的大部分图标基本一致，这将使得编程过程与思维过程同步协调，使得编程过程简单易懂。2.2.3LabVIEW的编程界面LabVIEW平台就是一个虚拟仪器在计算机中的运行应用程序的软件。LabVIEW与计算机彼此之间存在着密不可分的关系，而在LabVIEW中所开发的虚拟仪器程序都被称为VI。其文件扩展名默认为.VI。所有.VI文件都包括以下三部分：图标、前面板、程序框图。以下对这三分部分进行简单介绍：（1）前面板：简单来说，前面板可以通过模拟实现出真实仪器的显示界面和操作平台，现实里用户对于仪器和仪表的操作都是在其自身的一个操作平台上进行，而前面板本身就是一个用户与虚拟仪器交互的面板。在前面板上主要存在着输入对象和输出对象，与输入对象类似且不仅局限于旋钮、开关、案例等各类输入设备，也可以简称为控制器；输出对象类似却不仅局限于显示图表、led等各类显示输出的设备，也可称其为显示器。当用户与虚拟仪器交互时，各项数据通过前面板上的输入设备，将数据输入至后台程序框图中的相应程序，程序再将数据处理后的结果反馈到前面板上的显示器，可以将反馈数据用数字、图标等各种方式呈现出来。如下图，前面板上波形图显示正弦波：图2-1VI的前面板（2）程序框图：程序框图是定义前面板逻辑功能的图形化源代码,程序框图中的编程元素除了包括与前面板上的控制器和显示器对应的连线端子外,还可调用各类函数、数组、字符串以及引用其他VI等功能图形化代码。当在前面板调用了输入或显示控件，LabVIEW会自动生成相应的功能图标，用户即可在程序框图上看到前面板控件的相应功能图标，同样，在程序框图内调用了特殊功能的模块或控件，LabVIEW会自动生成相应的输出设备显示在前面板上。在程序框图中右键点击空白处即可调用函数与代码界面，如下图：图2-2程序框图中的各类图形化代码在LabVIEW中，编程的过程即是更具自己的测控方案调用各类图形代码及控件，任何控件和图像代码均可通过鼠标将其随意拖动，接着将已调用的代码与控件根据方案逻辑来进行排列组合，然后通过连线将不同代码与控件进行连接。将需要的图形代码和控件调出，而图形代码和控件之间的连接，便是编程过程。以下是可实现运行图2-1所需要的程序，如下图：图2-3程序框图中的图形代码和控件相连接在LabVIEW的程序框图的代码窗口中，面对不清楚功能，不知道如何使用的图形化代码或函数，可将其调用出来，右键点击此代码或函数，然后再弹出的列表中选择“帮助”，则会有此代码或函数的相关功能、参数的说明以及范例展示，对于编程经验不足的一些用户是非常友好的，在完成用户自定的测控方案的同时也在不断学习。具体如下图所示：图2-4程序框图中的图形代码和控件相连接若是连线错误，错误的地方会有红色的“×”标识，鼠标放至红色标识处，系统会显示连线错误的原因，可依照原因再进行更改。连线错误时如下图：图2-5连线错误当程序框图全部连接完成时，若左上角的箭头变成白色完整的箭头，即可运行该VI，若箭头是灰色分裂状，则此VI无法运行，点击此灰色箭头，系统会提示无法运行的原因以及需要的更改的地方，具体如下图：图2-6灰色分裂箭头图2-7无法运行时的错误原因无论是前面板的控制器、显示器，还是程序框图中的图形化代码或者函数，大部分均可实现显示项的更改，控件的替换，属性的调整，也可以根据自己的需求制作自定义类型的显示器或控制器以及图图形化代码等，具体如下图：图2-8程序框图中的各类图形化代码第3章双通道示波器的设计思路3.1示波器整体设计思路基于虚拟仪器技术使用含有LabVIEW平台的电子计算机来构造并模拟通用数字示波器的操作面板以及诸如通道选择、波形显示等基本功能，并通过LabVIEW强大且灵活图形化语言编程方式和丰富的函数控件来在基本功能的基础上拓展频谱分析和滤波两种特殊功能。通过调用LabVIEW自带的函数信号发生器来产生模拟信号，前面板来模拟通用示波器的操作面板，同时还拥有信号的采集、调节等功能功能，并将程序框图产生的模拟信号呈现。时基控制通道控制触发控制波形控制参数测量滤波频谱分析时基控制通道控制触发控制波形控制参数测量滤波频谱分析数据处理数据采集数据处理数据采集图3-1示波器结构框图为了节约时间和金钱成本，本次设计不使用数据采集卡，因未使用数据采集卡，本文所设计的双通道示波器，利用各种条件结构的叠加与嵌套，再通过调用LabVIEW软件自带的各类函数发生器和信号发生器以及频谱分析模块从而完成波形的存储、分析、显示及各类数据的采集和参数的测量等功能。一般的测量仪器由信号采集、信号处理和结果显示三大部分组成，这三部分均由硬件构成。本文开发的虚拟示波器由五个部分组成，包括数据采集，波形显示，参数测量，频谱分析和滤波。其结构如图3-1所示。3.2仪器功能本文主要使用虚拟仪器设计应用软件LabVIEW软件完成了双通道示波器的设计，该设计除了能够实现目前传统通用示波器的一些基本功能外，还能实现诸如对各种波形(主要包括正弦波、三角波、锯齿波、方波等)的自动选择，单/双通道的选择，以及对信号各参数的设置更改(如波形的频率、幅值、相角的更改)等通用功能外，又具有普通示波器所没有的许多优点，具体如下：（1）可以实时的在屏幕的数个窗口里将多个通道的信号波形同时呈现；（2）可以对各种不同的输入信号进行显示、观察、测量；（3）除了可以演示虚拟信号源之外，还可以将虚拟信号源的标准信号（正弦波、方波、三角波等）输出，同时也可以设置偏移，幅度，频率，相位等相应参数；（4）虚具有普通示波器没有的特殊功能模块，例如频谱分析、滤波、参数测量等功能模块；（5）根据自己的需求可以额外添加新的模块或者重新设置模块参数来让虚拟示波器的功能更加多变灵活，使用范围大大增加。3.3双通道示波器的功能实现原理3.3.1单双通道的选择首先我们要先明白，设计一个程序方案，程序的流程控制是方案中最重要内容，其直接决定了程序的质量与执行的效率。由于LabVIEW的编程过程是调用各类图形代码和函数控件进行排列组合，并将所调用的代码和控件通过连线进行连接，所以这就让程序的流程控制显得更为重要。“结构”是控制程序流程的重点，在LabVIEW中可在代码窗中调用不同功能的“结构”控制函数，不同“结构”之间可以通过节点来进行数据的连接和交换。本次设计利用了LabVIEW中的While循环结构为总框架，然后在此框架内创建一个条件结构，此条件结构作为外层，在此外层条件结构下的另一个分支内，再创建一个条件结构，此条件结构为内层，以内外层条件结构的分支切换的方式来实现此次设计的示波器的单双通道的切换，具体方案如下：由内层条件结构下的三个分支实现单通道的三种选择（B通道、A通道、A&B通道）和三种选择下波形的显示（A&B通道显示的是A通道波形与B通道波形叠加后的波形），此内层条件结构为外层条件结构下的一个分支，而双通道的切换和波形显示（同时显示A通道和B通道波形）则由外层条件结构下的另一个分支实现（当选择单通道时，外层条件结构相应分支下的内层条件结构的三个分支的内部程序开始运行；当选择双通道时，外层条件结构下的另一条分支的程序开始运行）。先介绍一下While循环结构和条件结构的基本功能：（1）While循环结构LabVIEW的循环结构主要包括：For循环、While循环。两种循环结构的功能基本相同，但使用上有一些差别：For循环必须制定循环的次数，到指定循环次数后自动退出循环；而While循环则不用指定循环的次数，只需要指定循环退出的条件，如果条件成立，则退出循环。While循环结构在LabVIEW平台中的图标如下图：循环计数循环计数循环终止循环终止图3-2While循环结构（2）条件结构：条件结构是执行条件语句的一种方法。这类似于文本编辑语言中常见的If…Then…Else语句，亦或者于C语言中的“分支结构”，类似于C语言中的Case语句，在LabVIEW中，这种结构包括多个图形代码框，每个代码框中都有一段程序代码，对应一种情况或条件，程序根据条件选择一个代码框中的程序代码流程。条件条件结构可根据需求自行创建子程序或分支，如果条件结构包括一个或多个子程序、分支，则开始运行VI时，条件结构内有且仅有一个子程序或分支运行，所以必须选择一个子程序或分支为默认条件，不然会将此条件结构内的所有可能出现的结果显示在前面板相应的输出设备上。条件结构每个子程序或分支有自己的序列框架，而且在框架上方中间位置有一个对应此子程序或分支的标识，用户可自定义更改此标识使自己的编程过程思路更加清晰。条件结构的左侧有个问号样图标，这是该条件结构的选择器，可以与选择器接线端相连的可以是布尔、字符串、整数等数据类型，用于确定要执行的分支。通过标签工具可以输入、更改条件选择器标签的值。对于每个分支，使用标签工具在调节结构子程序或分支的子程序或分支的标识子程序或分支的选择按钮选择器图3-3条件结构简单来说，条件结构包含有两个或者更多的分支，每一个分支包含一段程序代码，由此对应一个程序分支。多个分支就像一摞卡片重叠在一起，任何时候只有一个是可见的，执行哪一个取决于于选择端子外部接口相连的某个整数，布尔数，字符串或者枚举指，用户也可以直接输入所有可能出现的值。3.3.2信号发生在软件仿真时，LabVIEW中信号的发生总体可以分为两种：一种是通过外部硬件发生信号，然后用LabVIEW编写程序控制计算机的A/D数据采集卡进行采集而获取信号；另外一种方式使用LabVIEW程序本身产生信号，即用软件产生信号。平时常见的正弦波、锯齿波、三角波等属于基本函数信号，LabVIEW软件提供了的基本函数发生器用于模拟信号的产生，可在程序框图中将其调用。图3-4选择函数界面双击基本函数发生器，则会出现此基本函数发生器单独的前面板，与用户自己创建的VI的前面板无关，只用于用户自己设置信号类型以及调节各种参数，也可在该基本函数发生器各种参数的接线端创建相应的输入控件，输入控件会在用户自己创建的VI的前面板生成可操作的控制器图标，用户便同样可以在用户自己的VI前面板上用此控制器改变基本函数发生器的相应参数以及各类信号的选择。具体基本函数发生器的图标以及该发生器单独的前面板图如下：图3-5基本函数发生器图3-6基本函数发生器的前面板3.3.3信号的测量与分析本次设计的双通道示波器的信号的存储、分析以及参数的测量同样调用LabVIEW软件带有的函数来实现，选择函数的窗口如下图：图3-7各类信号测量与分析的函数窗口本次选择了“频谱分析”、“幅值好电平测量”以及“滤波”三种函数。三种函数的图标如下图所示：图3-8三种函数的图标双击“频谱分析”函数图标，则会出现弹窗，可更具自身需求自定义配置频谱分析的各类测量参数类型，还会有示例显示在弹窗右侧。这里我们选择了默认的配置，具体如下图所示：图3-9配置“频谱测量”双击“幅值和电平”函数图标，同样会出现弹窗，同样的，可更具自身需求自定义配置各类测量参数类型，也有示例显示在弹窗右侧。这里也选择了默认的配置，具体如下图所示：图3-10配置“幅值和电平测量”同上述两种函数的配置方式一样，对于“滤波器”的配置方式在此便不多赘述，具体如下图所示：图3-11配置“滤波器”第4章双通道示波器的程序框图4.1信号发生的实现4.1.1内层条件结构编程当条件结构与外部的图形化代码或函数进行连接后，条件结构的边框上会出现一个小的实心的方形框，此方形框是用于传输数据的数据通道，若该数据通道为一个子程序或分支提供数据时，这个数据通道会一直存在该条件结构边框上，换句话说，这个数据通道对该条件结构下的任何子程序或分支都是有效的。但是条件结构的输出通道与输入通道不同，在该条件结构下的子程序或分支与相应代码或函数相连接后，输出连接至该条件结构右端，则该条件结构下的每个分支都会出现一个白色方形框，所有的子程序或分支的输出都必须与此白色方形框相连。当通道变为实心后,程序方可执行。还可以从通道的上下文菜单中选择"断开连接时用作默认值"，此操作用来设置断开连接时，各分支的默认输出值，设置完毕时，输出通道会变成灰色。在条件端子出创建一下拉列表常量，右击单击其属性，在“编缉项”选项卡中连续插入三个有序值：表4-1内层条件结构赋值表项值B通道0A通道1A&B2单击确定‘按钮’，查看前面板，将其命名为“单通道选择”，单击其下拉菜单按钮可以看到有“A通道”“B通道”“A&B”三个下拉菜单。将其与case条件结构的条件端子连接。将条件结构选中，在“1”分支后面，鼠标右键点击“在后面添加分支”，实现了三个分支的条件结构。将“1”分支设定为默认分支，实现方法为：在“1”分之下右键单击后选择本分支设置为默认分支。在此分支内添加前文提到的基本函数发生器，其功能是作为信号源输出信号，输出的信号类型可选择正弦波、方波、三角波、锯齿波。其还可以保存之前创建的波形中的时间戳，并且从这个时间戳开始连续递增，各项参数也均可调整，前文已提到，在此不多赘述，具体图详见图3-5。创建基本函数发生器的各个参数元件：信号类型、频率、幅值、相位、采样信息等。并创建输出设备“波形图表”。“0”分支（单通道B）的程序图如下：图4-1“0”分支的程序图“1”分支（单通道A）程序图如下：图4-2“1”分支的程序图分支“2”中首次用到局部变量来实现A通道和B通道的叠加与引用。这里就要提一下LabVIEW中的变量。LabVIEW的变量可以分为三类：局部变量、全局变量和共享变量，这里只用到局部变量，其他变量不多赘述。局部变量：局部变量是LabVIEW用于传输数据的工具。它主要用于在程序中传输数据。它可以用作将数据传输到其他对象的控制变量，也可以用作接收其他对象传递的数据的显示量，但是，当程序过于复杂，甚至有很难连接的情况出现，此时，应该使用局部变量将网络标签添加到同一连接中，以查看它们是否已连接。将某些大量数据不通过数据通道，还需要将数据编写进程序中的控制对象，还必须能够读取其数据，这种情况在LabVIEW的编程过程中经常遇到，局部变量便在这个时候起到了关键作用。。能够将不同选择分支中的输入数据都能够对基本函数信号发生器的相应参数接线端进行赋值是引用局部变量的最大目的。分支“2”（单通道A&B）程序图为：图4-3“2”分支的程序图至此，内层条件结构设计部分完成。4.1.2外层条件结构编程创建新的条件结构，将内层条件结构“嵌入”进去，条件端子处有连线连接下拉表常量，右击单击其属性，在“编缉项”选项卡中连续插入三个有序值：表4-2外层条件结构赋值表01双通道单通道外层条件结构的分支“0”的内部程序，其程序图如下所示：图4-4外层“0”分支的程序图在外层条件结构的分支“1”下“嵌入”根据前文内容所创建的内层条件结构并将各数据通道连接至内层条件结构，再将内层条件结构下的所有分支的程序与对应的数据通道连接，具体如下图所示：图4-5外层“1”分支的程序图4.2信号的分析处理功能的实现内外层嵌套结构完成后，将波形图表作为显示控件连接以此来显示从信号源接收到的信号，同时打开函数选板调用前文提到的三种函数（如图3-8所示），接着将外层条件结构的输出通道连接至三种函数的输入端，接着在“频谱分析”的相应参数接线端创建“波形图表”作为显示控件，再在“幅值和电平测量”的相应参数接线端创建数值显示控件，最后在“滤波器”的输出端创建“波形图表”以此作为显示控件来展现滤波后的波形，整体如下图所示：图4-7信号分析处理功能的相应程序图4.2程序循环的实现While循环的图形边框是大小可变的方框，用于将方框内的程序进行循环，将所有连接完成的程序“嵌入”While循环结构内，在右下角红色端子处创建布尔控件，前面则会出现相应的显示控件“停止”键。当在前面板将“停止”键按下，循环终止，程序运行结束。该循环有如下特点：数从0开始（i=0）。先执行循环体，而后i+1，如果循环只执行一次，那么循环输出值i=0。循环至少要运行一次。While循环的执行次数未给值是不确定的，只要设置的条件为真，循环程序就会持续运行。为了不占用大量的内存，在While循环中添加等待延时，如下图：图4-6添加的延时最后整体的程序框图详见附录。第5章前面板及调试结果5.1前面板展示将前面板的各种控制器和显示器排列好之后，整体如下图所示：图5-1双通道示波器图5-2频谱分析仪5.2调试结果将A通道选择为正弦波，频率设置为5，幅值设置为6，选择单通道，接着选择A通道时，前面板示波器的波形图表会显示A通道的波形，如下图：图5-3示波器显示A通道波形此时频谱分析仪运作分析A通道波形，如下图：图5-4A通道波形频谱分析将B通道选择为方波，频率设置为10，幅值设置为9，选择单通道，接着选择B通道时，前面板示波器的波形图表会显示B通道波形，如下图：图5-5示波器显示B通道波形此时频谱分析仪运作分析B通道波形，如下图：图5-6B通道波形频谱分析将A通道的信号类型选择为锯齿波，频率设置为7，幅值设置为7，接着将B通道选择为三角波，频率设置为8，赋值设置为8，接着选择双通道通道，选择双通道时，前面板示波器的波形图会同时显示A通道和B通道两种波形，右上角会有标识，显示A通道波形和B通道波形在波形图中的颜色，整体如下图：图5-7示波器同时显示A通道和