毕业论文_虚拟示波器设计.doc

毕业论文标准WORD格式排版62页 23308字

摘 要

随着计算机技术的发展，仪器工业正在经历一场巨变。计算机强大的处理和显示能力，使它可以在数据采集、分析和表达中的任意一个方面提升仪器的性能。以虚拟仪器为代表的新型仪器改变了传统仪器的思想，它们充分利用了计算机强大的软硬件资源，把计算机技术和测量技术紧密结合起来，是融合了电子测量、信号处理、计算机和网络技术的新型测量仪器，由于成本低、使用方便等优点得到了广泛的应用。

本文介绍了虚拟仪器的基本框架和总体设计思想。在此基础上，提出了了基于PC声卡的虚拟示波器的系统设计方案。文中重点讲解了该简易虚拟示波器各模块的详细设计，包括数据采集和处理、触发控制、波形显示、参数测量、频谱分析、波形存储以及坐标转换等模块，并给出了具体的设计方法和实验结果。论文最后对虚拟示波器进行了系统测试和性能分析，达到了预先的设计要求。

本设计的最大特点是成本低。该简易示波器的Y轴通道采用计算机中的声卡，它具有16位的转换精度和44.1KHz的采样频率，致使本虚拟示波器可以达到20K左右的模拟带宽，适合低频(0～20KHz)数据采集应用场合。

关键词：虚拟仪器；虚拟示波器；声卡；波形显示

Design of Virtual Oscilloscope

Abstract

The instrumentation industry is undergoing a variety of exciting changes as a result of the development of PC, The PC revolution has equipped users with powerful processing and display capabilities of their own. The computer can enhance instrument functionality in any of the three areas-data acquisition, analysis, and presentation. Virtual instrument (VI) changed the ideas of traditional instrument and made full use of the powerful resources of computer. It is a new-style instrument that combines the technologies of electronic measurement, signal processing, computer and network. It has been used widely because of lower cost and convenient application.

This thesis introduces the basic framework and design ideas of virtual machines. On this basis, present a virtual oscilloscope-based PC sound card in the system design. The article focuses on the simple virtual oscilloscope modules of the detailed design, including data collection and processing, trigger control, waveform display, measuring parameters, spectrum analysis, waveform storage and coordinates conversion modules, and given specific design methodology and experimental results. Finally this paper tests system and analyses performance to the virtual oscilloscope, meet pre-design requirements.

The most important feature of this design is low cost. Easy access of the oscilloscope Y axis uses the computer card, which has 16 spaces and the conversion accuracy of the sampling frequency of 44.1KHz, has resulted in the virtual oscilloscope can reach around 20K analog bandwidth, suitable for low frequency (0~20KHz) data collection application occasions.
Keywords: Virtual Instruments; Virtual Oscilloscope; Sound Card; Waveform Display


目 录
摘 要 I
Abstract II
目 录 IV
第1章 绪 论 1
1.1 虚拟仪器 1
1.1.1 虚拟仪器的概述 1
1.1.2 虚拟仪器的概念 2
1.1.3 虚拟仪器的基本结构和类型 3
1.2 虚拟仪器的发展 5
1.3 本文的研究内容 8
第2章 虚拟示波器的基本原理 10
2.1 示波器的基本原理 10
2.1.1 示波器波形显示原理 10
2.1.2 通用示波器的组成部分 11
2.2 数字示波器的基本原理 12
2.2.1 数字示波器基本原理 12
2.2.2 数字示波器基本方框图 13
2.3 虚拟示波器的工作原理 14
第3章 虚拟示波器的设计 17
3.1 虚拟仪器的创建过程 17
3.2 设计方案的比较 18
3.2.1 软件比较 18
3.2.2 声卡采集数据的特点 20
3.3 LabVIEW中有关声卡函数简介 26
第4章 软件模块设计 28
4.1 LabVIEW简介 29
4.1.1 G语言简介 29
4.1.2 LabVIEW程序组成 30
4.2 数据采集与处理模块 31
4.3 触发控制模块 34
4.3.1 触发控制模块 35
4.3.2 子程序模块 36
4.3.3 子子程序模块 37
4.4 波形显示模块 39
4.5 测量模块 41
4.6 频谱分析模块 42
4.7 波形暂停与存储模块 43
4.8 坐标移动功能模块 44
4.9 小结 45
第5章 性能测试与分析 47
5.1 控制面板 47
5.2 示波器的性能指标 47
5.3 波形显示实验 48
5.4 小结 51
第6章 结束语 52
参考文献 54
致 谢 56