基于LABVIEW虚拟示波器设计

第一篇：基于LABVIEW虚拟示波器设计

摘 要

随着电子计算机技术和软件开发技术的日新月异，电子计算机在数据的实时分析和处理，显示，存贮等方面的优势与传统的仪器相比越来越明显。与此同时，随着计算机性价比的不断提升，传统仪器的价格又长期居高不下，再加上传统仪器的功能单一，发展虚拟仪器已经成为一个不可阻挡的历史潮流。美国NI公司在这种大环境下，率先发起了对虚拟仪器的研究开发，推出了Labview软件开发平台。

本课题在掌握了虚拟仪器的基本结构及信号处理的相关知识基础之上，设计了一套虚拟示波器。对虚拟仪器的概念，结构，发展趋势进行了相关分析。介绍了与信号处理相关的基础知识，主要是傅里叶变换。虚拟仪器主要由硬件和软件两个部分构成。本文对虚拟示波器的硬件即数据采集卡进行了初略的介绍，对其软件部分进行了详细研究。在此基础上完成了频谱分析模块，存储模块，显示模块，滤波模块，测量模块的设计。

美国国家仪器公司NI提出的虚拟测量仪器（VI）概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了“软件即是仪器”的先河。

关键词：虚拟仪器，虚拟示波器，频谱分析，数据采集

目 录

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

1.1虚拟示波器的特点.................................................................................1 1.2虚拟示波器的结构..................................................................................1

2、课题方案......................................................................................1

2.1实验目的.................................................................................................2 2.2实验目标.................................................................................................2

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

3.1实验内容和步骤.....................................................................................3 3.2单元设计模块..........................................................................................3 3.3波形图......................................................................................................8

4、前面板界面设计........................................................................11

5、程序框图设计.........................................................................................12

6、程序运行情况............................................................................13

7、心得体会....................................................................................14 参考文献..........................................................................................15

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1、研究背景

1.1虚拟示波器的特点

通用硬件平台确定后，由软件取代传统仪器中的硬件来完成和扩展仪器的功能，增强一起的性能。仪器的功能是用户根据需要由软件设计和定义的，可以灵活方便地定制仪器，满足用户的特殊需要。具有良好的用户接口其用户接口类似于传统仪器的面板，包括按钮、旋钮、图形显示组件、控制组件等。通过鼠标和键盘向程序输入数据，操作结果由软件在计算机屏幕上生成。编程方式简单、直观采用图形语一言(G语言)、图标和联机代替文本形式编写程序，是对具体编程问题的图形化解决方案

研制周期较传统仪器大为缩短。虚拟仪器开放、灵活，可与计算机同步发展，可与网络周边设备互联。具有层次结构和 提供程序调试功能程序调试工具包括在源代码中可以设置断点，可以单步执行，也可以启动。

1.2虚拟示波器的结构

虚拟仪器是现代仪器技术和计算机技术深层次结合的产物，是计算机辅助测试（CAT）领域的一项重要技术。随着计算机、仪器和网络通信技术的不断完善虚拟示波器的构成：

主要由计算机，仪器硬件（如数据采集卡）和应用软件构成。

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2、课题方案

2.1实验目的

1、通过实验进一步加深对通用双通道示波器进行时间和频率测量原理的理解。

2、掌握常用的几种示波器频率测量的方法。

3、通过该仿真实验熟悉虚拟仪器技术——LABVIEW的简单编程方法。

2.2实验目标

通过实验，初步了解虚拟仪器的概念，基本掌握labview的操作方法，掌握各种控件和编程函数的用法。以labview为操作环境，创建示波器vi，能够对不同频率的输入信号进行清晰的输出波形显示。连续、定时采集一个电压信号可显示电压的峰值、平均值、可显示电压的峰值、平均值。具有数据存储、回放功能、4主要功能。运行、停止、可显示两路以上图形x,y轴调整。测量:频率，周期，幅值，上升时间，占空比等参数。

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3、研究思路和方法

3.1实验内容和步骤

（1）自己编写LABVIEW仿真信号源实验程序，要求可以产生方波、直流、正弦波、三角波、锯齿波等多种波形，而且要求各种波形的参数可调、可控。

（2）利用LABVIEW中的XY图形显示器，在X、Y输入端输入不同的信号波形组合，观察现实的图形。

（3）利用LABVIEW中的XY图形显示器，在X、Y输入端输入频率不同的正弦信号波形（保持幅度和相位相同），观察图形并记录入下表中，计算频率比。

3.2单元设计模块

（1）信号产生

信号的产生由两个仿真信号组成，两个仿真信号有频率，幅度，相位三个参数调整仿真信号。仿真信号是输入ExpressVI的子程序，此子程序能够仿真正弦波，方波，三角波，锯齿波等多种波形。如图3.2.1.1所示是程序框图中的两个仿真信号产生子程序，如图3.2.1.2所示是前面板的调制仿真信号参数。

图3.2.1.1

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图3.2.1.2

（2）波形图

由两个仿真信号组成的波形图。在前面板中，波形图右上角分别为为仿真信号1的颜色和波形，仿真信号2的颜色和波形。波形图下边X轴为时间轴，波形图下边Y轴为幅值轴。如图所示3.2.2.1所示为程序框图中的波形图。如图3.2.2.2所示为前面板的波形图显示。

图3.2.2.1

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图3.2.2.2

（3）创建XY图

由两个波形图分别作为XY图的时间X轴，幅值Y轴，两个仿真信号组成波形，后接XY图显示控件，观察波形变化。此子VI为基础软件包的创建XY图。如图3.2.3.1所示为程序框图的创建XY图模块和XY图显示模块。如图3.2.3.2所示为前面板的XY图显示控件。

图3.2.3.1

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图3.2.3.2

（4）信号收集和计算统计

信号收集信号是收集波形图的数据，再把采集信号经过统计，后计算出平均值，最大值，最小值，范围的数据，并通过显示控件显示出来。信号收集器和统计分别是基础软件包的子VI，完整版开发系统的子VI，如图3.2.4.1所示为程序框图的信号收集和计算统计模块，及四个数据显示控件模块，如图3.2.4.2所示为前面板的4个显示控件。

图3.2.4.1

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图3.2.4.2

（5）while循环结构

while循环是一种结构，把停止设置为条件端子，如果想要让程序停止工作，只需在停止按钮上选中，这样，程序就会经过while循环停下来。如图3.2.5.1所示为程序框图中的while循环，如图3.2.5.2所示为前面板的停止按钮。

图3.2.5.1

图3.2.5.2

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3.3波形图

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

锯齿波和正弦波

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方波和正弦波

水平偏转通道（X通道）的作用是产生一个与时间成线性关系的电压，并加到世博管的X偏转板上，使电子射线沿水平方向线性的偏移，形成时间基线。

垂直通道（Y通道）的任务是检测被观察信号，并将它无失真或失真很小地传输到示波管的垂直偏转板上，同时为了与水平偏转系统配合工作，要将被测信号进行一定的延迟。

经过上述直流和三角波，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，锯齿波和正弦波，方波和正弦波七个波形的输入，观察波形图和XY图，所得结果可知fx/fy的值与纵轴方向波形与纵轴的最多交点个数，与横轴方向波形与横轴的最多交点个数之比。

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4、前面板界面设计

如图4.1所示，前面板的布局为左边一列是两个仿真波形的调制参数，分别是频率，幅度，相位三个参量，上边一行排列的是波形图的统计数据，分别为平均值，最大值，最小值，范围四个显示数据，左边的波形图为两个仿真信号波形的叠加显示，其X轴为时间，Y轴为幅值。右边为以仿真信号1为X轴，以仿真信号2为Y轴的XY图。右上角为while循环的停止按钮。

图4.1

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5、程序框图设计

如图5.1所示，程序框图遵从从左至右的原则，左边卫仿真信号参数的调制，控制波形的各个参量输入，中间为产生波形的波形图，波形图为两个仿真信号波形的叠加显示，下边为创建XY图的程序，再接入XY图显示控件。上边为信号收集器，再接入统计模块，计算出平均值，最大值，最小值，范围的数据。

图5.1

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6、程序运行情况

如图6.1所示，仿真信号1为频率150，幅度6，相位0的方波信号，仿真信号2为频率60，幅度2，相位0的正弦波信号，在波形图中，平均值为0，最大值为6，最小值为-6，范围为12。

图6.1

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7、心得体会

通过这次labview的课程设计，具体的来说我掌握了了公式节点的用法；滤波器的用法；图形编辑器的用法和子VI的建立过程及调用；掌握了while循环、for循环、条件结构循环的用法；初步了解了顺序结构的用法；了解了数据采集的基本知识；熟悉了写入测量文件及保存数据的基本操作、程序调试过程中的单步执行、断点设置以及探针工具的使用方法、延时程序的调用方法等等。

我明白了课堂中学习到的知识得到运用，课堂学的东西远远不能满足实际应用，我深刻的知道实验对于理论知识的升华的重要性。在今后的求学过程中，注重对自己动手能力的培养，全面发展自己，做个真正意义上的大学生。

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参考文献

[1] 杨乐平，李海涛，杨磊编著.LabVIEW程序设计与应用（第二版）.北京：电子工业出版社，2007

[2] 刘君华主编.基于LabVIEW的虚拟仪器设计.北京：电子工业出版社，2003

[3] 黄松林，吴静编著.虚拟仪器设计教程.北京：清华大学出版社，2008 [4] 陆绮荣编著.基于虚拟仪器技术个人实验室的构建.北京：电子工业出版社

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第二篇：LabView虚拟示波器实验报告

内蒙古科技大学虚拟仪器课程设计

虚拟仪器课程设计

报告

题目：双通道虚拟示波器 姓名：朱梦元 学号：1067106207 班级：10自动化2班 指导教师：肖俊生内蒙古科技大学虚拟仪器课程设计

．1 绪论

在数字电路实验中，需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果。常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波器、逻辑分析仪等。万用表和逻辑笔使用方法比较简单，而逻辑分析仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中应用还不十分普遍。示波器是一种使用非常广泛，且使用相对复杂的仪器。本章从使用的角度介绍一下示波器的原理和使用方法。

示波器工作原理是：示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能 内蒙古科技大学虚拟仪器课程设计

观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等

示波器用来测量交流电或脉冲电流波的形状的仪器，由电子管放大器、扫描振荡器、阴极射线管等组成。除观测电流的波形外，还可以测定频率、电压强度等。凡可以变为电效应的周期性物理过程都可以用示波器进行观测。虚拟仪器介绍

1.1 虚拟仪器简介

虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NI LabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连，分析数据以获取实用信息，共享信息成果，有助于在较大范围内提高生产效率。虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。

20年来，无论是初学乍用的新手还是经验丰富的程序开发人员，虚拟仪器在各种不同的工程应用和行业的测量及控制的用户中广受欢迎，这都归功于其直观化的图形 内蒙古科技大学虚拟仪器课程设计

编程语言。虚拟仪器的图形化数据流语言和程序框图能自然地显示您的数据流，同时地图化的用户界面直观地显示数据，使我们能够轻松地查看、修改数据或控制输入。

美国国家仪器公司NI（National Instruments）提出的虚拟测量仪器（VI）概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了“软件即是仪器”的先河。

“软件即是仪器”这是NI公司提出的虚拟仪器理念的核心思想。从这一思想出发，基于电脑或工作站、软件和I／O部件来构建虚拟仪器。I／O部件可以是独立仪器、模块化仪器、数据采集板（DAQ）或传感器。NI所拥有的虚拟仪器产品包括软件产品（如LabVIEW）、GPIB产品、数据采集产品、信号处理产品、图像采集产品、DSP产品和VXI控制产品等。

1.2 虚拟仪器的特点和优势

虚拟仪器具有传统独立仪器无法比拟的优势，但它并不否定传统仪器的作用，它们相互交叉又相互补充，相得益彰。在高速度、高带宽和专业测试领域，独立仪器具有无可替代的优势。在中低档测试领域，虚拟仪器可取代一部分独立仪器的工作，但完成复杂环境下的自动化测试是虚拟仪器的拿 内蒙古科技大学虚拟仪器课程设计

手好戏，是传统的独立仪器难以胜任的，甚至不可思议的工作。

LabVIEW是NI推出的虚拟仪器开发平台软件，它们能够以其直观简便的编程方式、众多的源码级的设备驱动程序、多种多样的分析和表达功能支持，为用户快捷地构筑自己在实际生产中所需要的仪器系统创造了基础条件。

LabVIEW采用图形化编程语言--G语言，产生的程序是框图的形式，易学易用，特别适合硬件工程师、实验室技术人员、生产线工艺技术人员的学习和使用，可在很短的时间内掌握并应用到实践中去。特别是对于熟悉仪器结构和硬件电路的硬件工程师、现场工程技术人员及测试技术人员来说，编程就像设计电路图一样；因此，硬件工程师、现场工程技术人员及测试技术人员们学习LabVIEW驾轻就熟，在很短的时间内就能够学会并应用LabVIEW。也不必去记忆那眼花缭乱的文本式程序代码。

LabVIEW这么容易学习和使用，是不是LabVIEW的功能十分有限呢？不。像C或C++等其它计算机高级语言一样，LabVIEW也是一种通用编程系统，具有各种各样、功能强大的函数库，包括数据采集、GPIB、串行仪器控制、数据分析、数据显示及数据存储，甚至还有目前十分热门的网络功能。LabVIEW也有完善的仿真、调试工具，如设置断点、单步等。LabVIEW的动态连续跟踪方式，可以连续、动态地观察程序 内蒙古科技大学虚拟仪器课程设计

中的数据及其变化情况，比其它语言的开发环境更方便、更?有效。而且LabVIEW与其它计算机语言相比，有一个特别重要的不同点：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采用图形化编程语言--G语言。

LabVIEW程序又称为虚拟仪器，它的表现形式和功能类似于实际的仪器；但LabVIEW程序很容易改变设置和功能。因此，LabVIEW特别适用于实验室、多品种小批量的生产线等需要经常改变仪器和设备的参数和功能的场合，及对信号进行分析研究、传输等场合。

总之，由于LabVIEW能够为用户提供简明、直观、易用的图形编程方式，能够将繁琐复杂的语言编程简化成为以菜单提示方式选择功能，并且用线条将各种功能连接起来，十分省时简便，深受用户青睐。与传统的编程语言比较，LabVIEW图形编程方式能够节省85％以上的程序开发时间，其运行速度却几乎不受影响，体现出了极高的效率。使用虚拟仪器产品，用户可以根据实际生产需要重新构筑新的仪器系统。例如，用户可以将原有的带有RS232接口的仪器、VXI总线仪器以及GPIB仪器通过计算机，联接在一起，组成各种各样新的仪器系统，由计算机进行统一管理和操作。可以预见，由于LabVIEW这些其他语言无法比拟的优势，已经成为该领域的一朵奇葩！最终将引发传统的仪器产业一场新的革命。内蒙古科技大学虚拟仪器课程设计

实验内容

一．设计题目: 双通道虚拟示波器 二．设计目的: 通过实验，初步了解虚拟仪器的概念，基本掌握labview8.5的操作方法，掌握各种控件和编程函数的用法。以labview8.5为操作环境，创建示波器vi，并实现一定的功能。

三.设计要求: 运用labview8.5软件，创建一个虚拟双通道示波器VI，并实现以下功能：

 运行、停止

 可显示两路图形，X、Y轴调整

 显示模式：单通道、多通道模式，运算模式(两通道相加、两通道相减等)。

 测量：频率、周期、幅值、上升时间、占空比等参数

四.设计思想

虚拟示波器是由信号调理器，PCI总线的数据采集卡组成的外部采集系统加上软件构成的分析处理系统组成。被测信号送到信号调理电路，进行隔离、放大、滤波整流后送数 内蒙古科技大学虚拟仪器课程设计

据采集卡进行A/D转换，最后由控制软件对测试信号进行数据处理，完成波形显示，参数测量、频谱分析等功能。系统结构如图1显示

图1

五．设计实现过程

启动LabVIEW8.5,进入程序运行界面，进入程序框图，击右键进行选择：

1．面板的设计

将文字，旋钮的指示的颜色通过属性进行修改，使其美观，再将面板上的各控件布置整齐，使其大方。总是，只需使前面板美观，整齐，大方！

参数旋钮如图示：

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图2

图3

前面板整体结构图如下：

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图4

2．程序图的设计

（1）波形测量通道的设计

①在程序框图页面右击选执行过程控制 →条件结果和while循环

②在程序框图中右击选信号处理→波形生成→信号仿真，进行属性设置

③分别设置数值作为信号仿真频率和幅值的输入并连接。

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图5（2）同理，可以完成两通道相加的程序设计

图6

（3）两通道相减的程序设计

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图7（4）在前面板运行此程序，看是否出现预期的结果，如出现错误进行调整(通道选择，频率和幅值的调整)，直至正常。

（5）进行数据采集的设计

在程序框图中右击，选输入→DAQ，input→在程序框图中右击选输入找出DAQ，用两个，双击进行属性设置；具体设置如下：

图8 双击进行属性设置，在输入选a0,a1,即得，通过其便可将所产生的信号送入采集卡，在第二个DAQ也双击得 到

选a0,a1及连续信号得，并进行采样频率,采样点数的输入控件设置，内蒙古科技大学虚拟仪器课程设计

便可将信号从数据卡中信号输出，通过波形图便可验证所产生信号的实用性。

（6）DAQ数据采集卡的使用

参考模拟信号生成之后，利用数据采集卡对其信号进行采集，步骤是在程序框图中击右键（Acquire Signals），选择“Analog Input→Voltage”单，在函数选板的“输入”子目录中打开“DAQ Assistant”，然后配置采集信号类单击进入，再选择“Dev1(PCI-6221)→ai0,ai1” 单击“Finish”，进入配置选板，选择“Terminal Configuration→RSE”,再“Timing settings”中设置“Acquisition Mode→Continuous Samples”然后单击“Run”看是否能够采集到信号，若不能，再重复上述步骤，直至能采集到信号才完成通道配置。并且加上一个“采样点数和采样频率”，信号采集通道完成，接着用一个拆分信号将信号拆分，并与条件语句相连，配置信号采集通道完成。

（7）数据的统计

在后面板中，击右键，从Express中的信号分析控件中，选择旋分析控件，在后面板面板生成一个相应的控件，双 内蒙古科技大学虚拟仪器课程设计

击这个控件得到配置统计界面。

后面板整体结构图如下：

图9 六．LabVIEW设计的心得体会

通过这次labview的课程设计，具体的来说我掌握了了公式节点的用法；滤波器的用法；图形编辑器的用法和子VI的建立过程及调用；掌握了while循环、for循环、条件结构循环的用法；初步了解了顺序结构的用法；了解了数据采集的基本知识；熟悉了写入测量文件及保存数据的基本操作、程序调试过程中的单步执行、断点设置以及探针工具的使用方法、延时程序的调用方法等等。

我明白了课堂中学习到的知识得到运用，课堂学的东西远远不能满足实际应用，我深刻的知道实验对于理论知识的 14 内蒙古科技大学虚拟仪器课程设计

升华的重要性。在今后的求学过程中，注重对自己动手能力的培养，全面发展自己，做个真正意义上的大学生。

第三篇：LabView虚拟示波器实验报告

内蒙古科技大学 虚拟仪器课程设计说明书

题 目：虚拟示波器学生姓名：潘佳琪学 号：专 业：指导教师：肖俊生

1067106205 10自动化2班

一.基于LABVIEW的双通道示波器设计

摘要：

虚拟仪器是现代计算机软硬件技术飞速发展的产物，他正逐步取代传统的电子仪器，是现代电工电子仪器的发展方向。虚拟仪器主要由数据采集、数据分析处理。数据输出与显示三部分模块组成。本次实验设计使用了LABVIEW的各种课程知识（如分支、循环等常用编程逻辑结构；族、簇数组等常用数据结构；波形生成控件。逻辑控件、数值控件等多个控件和自创建的多个子功能）利用LABVIEW成功模拟了简单数字双通示波器的各种功能。设计的虚拟示波器涉及的主要功能包括：双通道信号输入、触发控制、通道控制、时基控制、波形显示、参数自测量等。本示波器的数据采集的功能与普通示波器一样：波形显示模式：通道A或B、A+B及A-B等。经测试，本示波器可实现数据采集，并可对采集信号进行运算。

二．设计目标: 通过实验，初步了解虚拟仪器的概念，基本掌握labview8.5的操作方法，掌握各种控件和编程函数的用法。以labview8.5为操作环境，创建示波器vi，能够对不同频率的输入信号进行清晰的输出波形显示（单通道波形输出显示或双通道波形输出显示）能够选择触发器极性，能进行水平和垂直分度的调节，并能够随时控制波形显示的停止与开

启。三.设计要求:（1）连续、定时采集一个电压信号可显示电压的峰值、平均值（2）可显示电压的峰值、平均值（3）具有数据存储、回放功能、4主要功能（1）运行、停止

（2）可显示两路以上图形x,y轴调整。（3）显示模式:单通道，多通道，运算模式

（4）测量:频率，周期，幅值，上升时间，占空比等参数。

高级功能:FFT，储存，网络等。

四.设计思路: 在while循环内创建一个选择窗口，用开关来选择真假，只有当真时才让示波器启动，在选择框内创建一个示波器看的输入通道，使用差分方式并设置采样率等等，将通道接入while循环，在循环内进行波形的统计显示，并能够对波形进行存储和回放。

图1 五．设计实现过程

启动LabVIEW8.5,进入程序运行界面，进入程序框图

1.前界面的创建和设计

在本章创建双通道的设计过程中，首先对该LabVIEW的VI前界面进行整体创建和设计。前界面的主要创建设计为：创建波形图显示控件，用于

示波器的波形图显示；创建简单示波器的LOGO图标部分；创建触发器面板，在该触发器面板山，完成基本触发选项的布局，包括触发源、触发极性和触发电位；创建通道选择面板，可以对示波器可以显示的通道波形进行选择；创建定位面板，可以对示波器的水平分度和幅值分度进行调节；创建程序控制面板，对示波器控件的程序功能进行控制和调节

根据设计思路，设计成的前面板如图所示。

2．布置双通道示波器界面的其他面板

如前文所述，本章创建双通道波形图VI控件，首先创建该波形图控件的外观界面。根据外观界面的整体布局，需要在前面板界面上，布置多个面板，用于对不同调节功能、说明功能和控件功能的调节、显示和完成控件目的。

需要布置的主要包括以下一些面板：LOGO面板（用于显示简单双通道示波

器的LOGO属性）、触发器面板（用于布置触发源、触发极性和出发电平大小的调节等功能控件的布置）、程序控制面板（控制简单双通道示波器的信息显示和程序终止命令的执行任务）、通道选择面板（选择示波器不同通道的信号，如单通道还是双通道信号显示）和定位面板（水平分度的调节及数值分度的调节和显示）。

3.双通道示波器VI的程序框图

如图所示为本章创建的双通道示波器的程序框图。该双通道示波器的主要功能通过以下几个主要功能块的编程来实现。在程序框图上，已对主要的功能快进行标记。下面，将对这几个主要功能块要实现的功能和作用分别进行介绍。

（1）触发器功能块

触发器功能块是双通道示波器的一个主要功能。触发器主要设定滤波器的触发源、触发极性和触发电位，也是一般示波器的主要功能之一。

本章在创建触发器功能块时，包括触发源性质，通道B触发（CH B）或外触发（EXT）。如果触发源是外触发，那么，滤波器的触发源通过本章设置的示波器的内置其他功能来实现。此时，触发源的其他两个选项，即触发极性选择和触发电位调节旋钮就不可用。触发极性逻辑开关选择设定触发器为正触发（POS）还是负触发（NEG），表明触发器的触发沿由何种性质的触发信号产生。通过调节触发电位旋钮，可以调节触发器的触发电位高低。

（2）通道选择功能

通道选择功能块通过调节选择，可以表明示波器显示哪一通道信号，可以选择的通道信号为通道A、通道B以及通道A和通道B两路信号同时显示。常见的一般示波器都可以进行单通道信号显示或两路通道信号显示。通道选择以及示波器中的信号显示同样是一般示波器的主要功能之一。本章在创建双通道示波器进行简单的期间模拟时，对这部分功能进行了实现和模拟。

（3）水平分度调节

水平分度大小调节功能块可以调节示波器显示窗口的波形在水平方向，即x

方向的水平分度的大小，进而可以改变波形图窗口能够显示的完整波形的数目。本章所创建的双通道示波器可以实现3个水平分度大小的调节。一般的示波器能够在一定范围内，对水平方向的分度大小进行连续调节。这部分功能时一般常见示波器的主要功能之一。本章创建的这部分功能只是对常见示波器水平调节功能的简单演示。感兴趣的读者可以根据LabVIEW提供的函数功能，对这部分调节功能进行完善，使之能够连续调节。

（4）幅值分度调节

同水平分度大小调节功能一样，幅值分度调节功能可以对示波器波形显示窗口的分度大小进行调节，根据不同的输入波形大小，调节示波器的分度大小，从而能够显示完整的输入信号的波形。常见的一般示波器能够对幅值的分度大小进行连续调节，从而能够对输入波形进行比较完整的显示。本章在创建双通道示波器时对这部分功能进行了简单的实现，可以对3个大小不同的分度进行调节。同样，感兴趣的读者可以对这部分功能进行进一步的扩充和完善。

（5）主体控制

这部分功能是本章创建的双通道示波器程序的主体控制部分，能够对本章创建的双通道示波器的信息内容和主要功能进行说明和提示。同时也可以对本章所创建的双通道示波器终止运行过程进行控制。

（6）波形显示窗口

波形显示窗口是双通道示波器进行波形显示的主界面。一般的示波器都通过波形显示窗口对出入示波器的两路信号进行显示。在双通道示波器的调节过程中，对所有调节功能进行调节测试，观察相应的波形变化情况时，也可以通过这部分波形显示部分进行显示。本章在创建双通道示波器时采用LabVIEW8.2提供的波形图VI控件，对输入波形图控件的信号可以进行比较简单的显示。

六．LabVIEW设计的心得体会

LabVIEW是美国国家仪器公司（简称VI公司）研制的一个功能强大的开发平台，主要是为仪器系统的开发者提供建立，检测和修改

仪器系统的图形软件系统。

LabVIEW的特点：采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件；可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器；用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。

通过这次labview的课程设计，具体的来说我掌握了了公式节点的用法；滤波器的用法；图形编辑器的用法和子VI的建立过程及调用；掌握了while循环、for循环、条件结构循环的用法；初步了解了顺序结构的用法；了解了数据采集的基本知识；熟悉了写入测量文件及保存数据的基本操作、程序调试过程中的单步执行、断点设置以及探针工具的使用方法、延时程序的调用方法等等。

我明白了课堂中学习到的知识得到运用，课堂学的东西远远不能满足实际应用，我深刻的知道实验对于理论知识的升华的重要性。在今后的求学过程中，注重对自己动手能力的培养，全面发展自己，做个真正意义上的大学生。

七 参考文献

[1] 杨乐平，李海涛，杨磊编著.LabVIEW程序设计与应用（第二版）.北京：电子工业出版社，2007 [2] 刘君华主编.基于LabVIEW的虚拟仪器设计.北京：电子工业出版社，2003 [3] 黄松林，吴静编著.虚拟仪器设计教程.北京：清华大学出版社，2008 [4] 陆绮荣编著.基于虚拟仪器技术个人实验室的构建.北京：电子工业出版社

八.程序调试过程中发现的问题和解决办法

1）完成了一部分并查看波形的时候，发现波形向左移动的非常快，这样很不利于观察波形信号。通过查资料发现可以通过在前面板上添加时间延迟Express VI，设置程序循环延时时间可以解决这一问题。但是要在程序框图上添加并设置，这很不方便，后来发现模板上的VI波形图都可以均匀的慢速的向左移，经过对比发现，只要修改配置仿真信号的属性即可，具体操作时将定时区域的“以可达到的最快速度运行”取消，并勾选中“仿真采集时钟”。

2）在选择CH1条件结构的“假”分支时，因为不用输出波形，所以我没有连接输出隧道，这是幸运星出现错误，这个错误是因为条件结构中多个分支的输出隧道公用输出。仅执行结构的某一帧时，各个帧必须给所有的输出赋值，不赋值时要使用默认。解决办法是右键单击隧道并选择“未连线时使用默认”，即可以满足该要求。

3）幅值测量用模拟波形-波形测量里面的“幅值和电平”函数时发现，当北侧通道处于关的状态时发生了错误，显示的是“输入波形的大小为0”，这是因为这个函数测量模块当波形输入为0时就会发生错误。解决办法是将它替换为波形测量里面的“幅值和电平测量”子VI，这个子VI在输入波形为0时满足了输出幅值电平是0。

第四篇：LabView虚拟示波器实验报告

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虚拟仪器课程设计

报告

题 目：双通道虚拟示波器 姓 名：杨玉志 学 号：1067106202 班 级：10自动化2班 指导教师：肖俊生

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目录

一、引言…………………………………………………………………3

二、设计要求……………………………………………………………3

三、设计思路……………………………………………………………3

四、设计过程……………………………………………………………3

1、双通道虚拟示波器前面板的设计……………………………………3（1）波形图………………………………………………………………4（2）确定（开始）、停止和退出按钮及其属性设置……………………4（3）X（时间）、Y（幅值）轴调整旋钮及其属性设置………………6（4）水平指针滑动杆（通道选择）及其属性设置……………………7(5)前面板的整体设计…………………………………………………8

2、双通道虚拟示波器程序框图的设计…………………………………8（1）系统开始、停止和退出运行模块的设计…………………………8(2)信号的采集和读取模块的设计……………………………………9(3)通道选择模块的设计………………………………………………9(4)示波器显示时间和幅值调节模块设计……………………………9(5)示波器程序框图的整体设计 ……………………………………10

五、测量结果显示 ……………………………………………………10

六、心得体会 …………………………………………………………11

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基于LabVIEW2013的双通道虚拟示波器设计

一、引言

虚拟仪器(VI-Virtual Instrument)是指通过应用程序将通用计算机与功能化硬件结合起来，用户可通过友好的图形界面操纵计算机，就像在操纵自己定义，自己设计的单个仪器一样，从而完成对被测量的采集、处理、分析、判定、显示、数据存储等。在这种仪器系统中，各种复杂测试功能、数据分析和结果显示都完全由计算机软件完成，在很多方面较传统仪器有无比巨大的优点，如使用灵活方便、测试功能丰富、价格低廉、一机多用等，这些使得虚拟仪器成为未来电子测量仪器发展的主要方向之一。

二、设计要求 使用虚拟仪器软件

LabVIEW2013设计一个双通道虚拟示波器，可实现的功能如下：运行、停止；显示两路波形；X、Y轴可调整；单通道、多通道显示模式，运算模式(两通道相加、两通道相减等)；可测量频率、周期、幅值、上升时间、占空比等参数；所有功能必须通过硬件板卡PCI-6221来实现。

三、设计思路

虚拟示波器是由信号调理器，PCI总线的数据采集卡组成的外部采集系统加上软件构成的分析处理系统组成。被测信号送到信号调理电路，进行隔离、放大、滤波整流后送数据采集卡进行A/D转换，最后由控制软件对测试信号进行数据处理，完成波形显示，参数测量等功能。

四、设计过程

1、双通道虚拟示波器前面板的设计

运行软件LabVIEW2013，新建一个VI文件，先进行前面板的设计。鼠标 右击空白处，在控件里边依次选择波形图，确定按钮，停止按钮，旋钮，水平指针滑动杆控件放在前面板上。为了满足设计要求，考虑到各个控件的参数和物理特性对图形显示的影响，将其属性分别进行设置，例如对最大值和最小值的设置，对外观的设计等。如下所示：

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（1）波形图：

（2）确定（开始）、停止和退出按钮及其属性设置：

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（3）X（时间）轴调整旋钮及其属性设置：Y（幅值）轴调整旋钮及其属性设置：

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（4）水平指针滑动杆（通道选择）及其属性设置：

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（5）前面板的整体设计

在不影响双通道虚拟示波器正常工作的前提下，为了使前面板的设计美观大方，将各个控件进行合理地布局，其整体结构图如下：

2、双通道虚拟示波器程序框图的设计：

（1）系统开始、停止和退出运行模块的设计

示波器程序开始运行由条件结构来实现，在程序框图面板上右击，在结构中选择条件结构，如下图所示：

示波器程序停止运行由While循环条件来实现，如下图所示：

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示波器程序退出运行由最外层While循环条件来实现，如下图所示:

（2）信号的采集和读取模块的设计

此模块中时钟采样方式设置为连续采样，如下图所示：

（3）通道选择模块的设计

示波器各通道的选择均由条件结构来实现，如下图所示： 通道AB: 通道A：

通道B：

（4）示波器显示时间和幅值调节模块设计

如下图所示：

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（5）示波器程序框图的整体设计：

五、测量结果显示

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六、心得体会

通过本次课程设计，我对虚拟仪器这门课程和LabVIEW这款软件有了更 为深刻的理解和掌握。学习掌握了while循环、for循环、条件结构循环的用法，了解了数据采集的基本知识和硬件调试的基本方法。我们只有通过实验才能真正做到理论联系实际，从而提高自己的动手能力。在整个设计过程中，我所学到的不仅仅是LabVIEW本身所包含的知识，更重要的是学会了更多发现问题和解决问题的方法，这对我以后的学习和工作都带来了很大的帮助。

第五篇：虚拟示波器设计报告

虚拟示波器设计报告

题目：双通道示波器姓名:学号：班级：

．

简介：

虚拟仪器(VI-ViItuaIInstrument)是指通过应用程序将通用计算机与功能化硬件结合起来，用户可通过友好的图形界面操纵计算机，就像在操纵自己定义、自己设计的单个仪器一样，从而完成对被丈量的采集、处理、分析、判定、显示、数据存储等。在这种仪器系统中，各种复杂测试功能、数据分析和结果显示都完全由计算机软件完成，在很多方面较传统仪器有无法相比的优点，如使用灵活方便、测试功能丰富、价格低廉、一机多用等，这些使得虚拟仪器成为未来电子丈量仪器发展的主要方向之一。

一．设计题目: 双通道虚拟示波器 二．设计目的: 通过实验，初步了解虚拟仪器的概念，基本掌握labview2013的操作方法，掌握各种控件和编程函数的用法。以labview2013为操作环境，创建示波器vi，并实现一定的功能。

三.设计要求: 运用labview2013软件，创建一个虚拟双通道示波器VI，并实现以下功能：

(1)熟悉labview的编程环境并掌握虚拟仪器的使用。(2)用labview软件制作虚拟示波器，以实现示波器的

各种功能。

(3)利用板卡将数据采集回并显示。

（4）数据可存储回放

四.设计思想

虚拟示波器是由信号调理器，PCI总线的数据采集卡组成的外部采集系统加上软件构成的分析处理系统组成。被测信号送到信号调理电路，进行隔离、放大、滤波整流后送数据采集卡进行A/D转换，最后由控制软件对测试信号进行数据处理，完成波形显示，参数测量、频谱分析等功能。系统结构如图1显示

图1

五．设计实现过程

启动LabVIEW8.5,进入程序运行界面，进入程序框图，击右键进行选择：

1．面板的设计

将文字，旋钮的指示的颜色通过属性进行修改，使其美观，再将面板上的各控件布置整齐，使其大方。总是，只需

使前面板美观，整齐，大方！

在前面板中，击右键，从Express中的数值输入控件中，选择旋钮输入控件（如图2），在前面板生成一个相应的控件，左键点住这个控件，同时按住Ctrl键不放，一次拖动复制两个旋钮，并分别命名为“幅值1”、“幅值2”、用同样的方法生成两个转盘并命名为“频率1”、“频率2”，三向开关控件放在前面板中，它对应的标签值有三个，即自上而下分别是通道A&B，通道B，通道A，参数旋钮如图示：

图2

通道：

图3

考虑到各参数的物理特性和对图形显示的影响，将其属性分别设置，例如对最大值和最小值的设置，对外观的设计等。

图4

前面板整体结构图如下：

图5

2．程序图的设计（1）通道0的设计

①在程序框图页面右击选执行过程控制 →条件结果和while循环

②在程序框图中右击选信号处理→波形生成→信号仿真，进行属性设置

③分别设置数值作为信号仿真频率和幅值的输入并连接。

图6（2）同理，可以完成通道1的程序设计

图7

（3）通道2即双通道的程序设计

图8 在默认页把通道1和通道2的程序设计进行合并，并将通道选择按钮、左右平移和上下平移按钮接入条件结构（4）在前面板运行此程序，看是否出现预期的结果，如出现错误进行调整(通道选择，频率和幅值的调整)，直至正常。（5）进行数据采集的设计

在程序框图中右击，选输入→DAQ，input→在程序框图中右击选输入找出DAQ，用两个，双击进行属性设置；具体设置如下：

图9 双击进行属性设置，在输入选a0,a1,即得，通过其便可将所产生的信号送入采集卡，在第二个DAQ也双击得 到

选a0,a1及连续信号得，并进行采样频率,采样点数的输入控件设置，便可将信号从数据卡中信号输出，通过波形图便可验证所产生信号的实用性。

（6）DAQ数据采集卡的使用

参考模拟信号生成之后，利用数据采集卡对其信号进行采集，步骤是在程序框图中击右键（Acquire Signals），选

择“Analog Input→Voltage”单，在函数选板的“输入”子目录中打开“DAQ Assistant”，然后配置采集信号类单击进入，再选择“Dev1(PCI-6221)→ai0,ai1” 单击“Finish”，进入配置选板，选择“Terminal Configuration→RSE”,再“Timing settings”中设置“Acquisition Mode→Continuous Samples”然后单击“Run”看是否能够采集到信号，若不能，再重复上述步骤，直至能采集到信号才完成通道配置。并且加上一个“采样点数和采样频率”，信号采集通道完成，接着用一个拆分信号将信号拆分，并与条件语句相连，配置信号采集通道完成。（图8）

图10

（7）数据的统计

在后面板中，击右键，从Express中的信号分析控件中，选择旋分析控件，在后面板面板生成一个相应的控件，双击这个控件得到配置统计界面，选择相应的选项。

图11

后面板整体结构图如下：

图12

图13（7）程序结束，保存文件，关闭电源。

六、调试及显示

打开电源，选择通道0或1或2，分别给三个通道选择信号类型，调节参数直至符合要求，信号通过“多路信号发生器”发出，当点击

按钮之后，系统开始运行，在前面板的观察。调节幅值频率，在DAQ的输入外接干扰信号，待上面的显示波形稳定后，按下存储键，一段时间后 按下回放键，下面的波形图中就存储了上一时间的波形图，并且回放波形，起到存储回放功能。在这个过程中可能采样后图形会比原始图形延时一些，需耐心等待。

七．LabVIEW设计的心得体会

LabVIEW是美国国家仪器公司（简称VI公司）研制的一个功能强大的开发平台，主要是为仪器系统的开发者提供

建立，检测和修改仪器系统的图形软件系统。

LabVIEW的特点：采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件；可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器；用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。

通过这次labview的课程设计，具体的来说我掌握了了公式节点的用法；滤波器的用法；图形编辑器的用法和子VI的建立过程及调用；掌握了while循环、for循环、条件结构循环的用法；初步了解了顺序结构的用法；了解了数据采集的基本知识；熟悉了写入测量文件及保存数据的基本操作、程序调试过程中的单步执行、断点设置以及探针工具的使用方法、延时程序的调用方法等等。

我明白了课堂中学习到的知识得到运用，课堂学的东西远远不能满足实际应用，我深刻的知道实验对于理论知识的升华的重要性。在今后的求学过程中，注重对自己动手能力的培养，全面发展自己，做个真正意义上的大学生。