基于labwindows-cvi的虚拟示波器设计与实现

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1、基于LabWindows/CVI的虚拟示波器设计与实现虚拟仪器系统是目前工业测试技术中新兴的系统，本文设计了一种功能强大的双路式虚拟示波器系统，详细介绍了基于LabWindows平台利用C语言进行仪器程序设计的方法。设计选用PC机为基本框架平台，通过数据采集卡进行信号传输，利用不同的软件模块实现不同功能。实验证明该虚拟示波器具备了传统示波器的基本功能，各项功能均能迗到指定要求。与传统示波器相比，该虚拟示波器具有开发成本低、开发周期短、升级和维护容易等优点，而且用户可以根据需要进行扩展，方便实现人机交互。【关键词】虚拟仪器示波器数据采集LabWindows示

2、波器是生产实践和科学研究中应用十分广泛的电子测量仪器。模拟示波器由于无法高效地观察实验结果、数据处理功能弱等缺点，已逐渐被数字示波器取代，但数字示波器价格昂贵。虚拟仪器(VirtualInstrument,简称VI)是现代计算机技术和仪器技术深层次结合的产物，是当今计算机辅助测试(CAT)领域的一项重要技术。它解决了传统仪器设备面临的许多难题，改善了传统仪器设备配套固定、应用狭窄、功能单一的缺点，虚拟仪器系统可以灵活地应用于各种测量控制环境，而且实现了功能用途多元化，可以从软件方面改善许多传统仪器设备无法实现的功能。本文应用虚拟仪器开发平台LabWindo

3、ws开发了一种双路式虚拟示波器，本系统完全可以替代模拟示波器来检测信号，还具有传统仪器所不具备的实时分析功能和数据保存处理功能，充分体现了虚拟仪器的优点。1系统总体方案选择虚拟示波器设计的核心是数据采集，但与单纯的数据采集程序不同的是，虚拟示波器程序需要将采集得到的数据实时地显示在屏幕上，并需增加一定的分析代码。综观目前国内外虚拟仪器开发的现状，其总体结构有以下两种形式：（1）系统集成式虚拟仪器系统：将测试仪器仪表设计成为可直接插入计算机I/O扩展槽中的插卡，这样可将不同仪器仪表集成在一个系统内，从而大大降低成本。所有的这些仪器插卡均在符合统一标准的软件支

4、持下供用户操作，共享计算机资源。因此这样的系统具有成本上的优势，仪器插卡具有很强的抗干扰能力，在虚拟仪器系统设计中应用十分广泛。（2）基于总线技术式虚拟仪器系统：将虚拟仪器做成具有总线结构的测试仪器的主机板，在总线底板插槽上插入模拟量输入/输出、数字量输入/输出、频率或脉冲量输入/输出等功能插件，可组成具有不同规模和功能的测试系统，测控机箱与计算机通过互连总线相连，各测试设备与计算机网络通过现场总线相连，从而构成一个自动测控系统。这类虚拟仪器由于采用标准的总线结构，系统灵活方便，可以连接多种设备，而且其测控机箱独立，可减少干扰，具有较高的精度。但系统成本较

5、高并且在跨总线连接设备时会增加软件开发的工作量。综合比较上述两种方案的优缺点，考虑到设计要求和成本等因素，本次虚拟仪器系统的设计采用plug-inDAQ的硬件平台，即以标准的PC机为基本框架平台，通过插入数据采集卡获得具有信号输入/输出功能的硬件平台，利用不同的软件模块实现不同的功能。本方案的优点是成本较低，软件决定系统的功能，真正体现了虚拟仪器的灵活性和成本较低的优势。2系统硬件设计虚拟示波器系统的总体结构如图1所示，硬件平台选用PC机为总体框架，数据采集卡为UN105N型A/D多功能数据采集卡，虚拟仪器系统运行环境为WINDOWSXP,开发语言选择为L

6、abWindowSo3系统软件设计虚拟示波器系统程序主要是利用C语言进行编程，借助Labwindows进行界面设计。系统软件程序采用模块化设计思想，主要由四个部分组成，分别是采集函数、显示函数、分析函数以及打印函数。数据采集部分是整个系统的核心部分，所有的其他模块均建立在数据采集的基础上。3.1数据采集模块设计数据采集模块是整个系统的核心部分，其他模块均建立在数据采集的基础上。本系统设计中，硬件选用的是优采公司UA105N型多功能数据采集卡，由于该卡未带WINDOWS下驱动，没有Win32接口函数供调用。故在编程时需要自己编写采集代码。数据采集系统的采集控

7、制有多种方法，分别说明如下：（1）软件触发，软件通道选择：这种方法是由程序指令触发A/D转换板进行数据采集，由程序指令任意选择A/D转换板采样通道，是一种比较灵活的采集控制方法。（2）定时触发，软件通道选择：这种方法是采用定时器定时触发采集，即是通过对板上定时器8253通道0的控制编程，使之发出等间隔的脉冲触发A/D转换板采集，可以在单通道采集时获得准确的采样频率。但由于软件转换通道不能实现最佳时序，所以在多通道采集时不能达到采集要求。（3）手动触发，自动通道扫描：可实现最高频率下通道顺序递增快速循环采集，也可设置不连续的通道。根据设计的要求，本程序采用了

8、定时触发方法，自动通道扫描的方式进行数据采集，通过设定的定时器，每