基于虚拟仪器技术的数字示波器的研制

摘要

测试仪器是进行科学研究的重要工具，任何一台仪器都由信号的采集与控制、信号的分析与处理、结果的表达与输出三大功能组成。传统仪器的功能都是由硬件来实现，这就决定了传统仪器的功能和结构只能由仪器生产厂家来定义和制造，用户无法更改。随着计算机技术的发展，出现了虚拟仪器。在计算机上实现仪器的三大功能，把计算机技术和仪器技术完美结合起来，充分利用计算机技术来实现或增强传统仪器的功能。它开创了仪器使用者可以成为仪器设计者的新时代，代表了仪器发展的方向。 本设计正是顺应仪器发展的趋势，分别运用以ANSIC库为基础的LabWindows/CVI开发工具和Visual C++开发工具，研制开发了双通道虚拟数字示波器。首先，该仪器的数据采集系统是基于USB2.0技术设计的数据采集卡，最高采样速度可达100Mbps；其次，软件部分的设计分别利用LabWindows/CVI和VC++两种不同的开发工具，来实现相同的功能。最后，利用计算机在数据处理方面的优势对波形数据进行分析和计算，增加了频谱分析的功能对示波器做了功能上的一个扩展。本文详细介绍了利用两种不同工具，开发应用程序的具体过程，而且总结了两种开发工具各自的优缺点，作了技术上的比较。实验证明，二者各有优劣，针对不同要求进行不同选择，这将缩短虚拟仪器的开发周期，降低开发难度。 用这两种开发方式开发的虚拟仪器软件都可形成独立安装的软件包，安装方便、实用性强。虚拟仪器的参数控制全部通过图形用户界面进行人机交互，面板设计形象，易于操作。用户还可以通过相应的编程对虚拟仪器进行移植、改进或功能扩展，可被广泛应用于教学、实验、工程信号分析、故障诊断等领域。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究背景

1.1.1 USB总线的发展概况及特点

1.1.2虚拟仪器的发展概况

1.1.3虚拟仪器的研究现状

1.2示波器的现状与发展

1.3虚拟示波器的现状与发展前景

1.4课题来源及本文的主要内容

第2章系统总体方案及硬件设计

2.1系统总体方案

2.2硬件芯片的选择

2.2.1主控芯片的选择

2.2.2 AD芯片的选择

2.2.3 FIFO芯片的选择

2.3硬件总体设计原理与实现

2.3.1主控芯片的工作方式选择

2.3.2 FIFO的数据缓存设计

2.3.3信号调理电路

2.3.4触发同步设计

2.4本章小结

第3章基于Lab Windows/CVI平台的软件设计方案与实现

3.1 LabWindows/CVI开发平台简介

3.1.1 LabWindows/CVI的应用范围

3.1.2 LabWindows/CVI特点

3.1.3 LabWindows/CVI中对象编程的概念

3.1.4 LabWindows/CVI虚拟仪器软件的组成

3.2软件系统设计方案

3.2.1 LabWindows/CVI应用程序设计方案

3.2.2固件程序总体设计

3.2.3固件下载驱动开发

3.2.4动态库设计

3.3软件实现方案

3.3.1固件程序的设计

3.3.2设备驱动程序开发

3.3.3动态库设计

3.3.4 LabWindows/CVI应用程序的设计

3.4本章小结

第4章基于Visual C++开发工具的软件设计方案和实现

4.1 Visual C++软件开发工具简介

4.1.1开发环境介绍

4.1.2利用MFC类库开发Windows应用程序

4.2软件系统设计方案

4.3软件实现方案

4.3.1通信接口模块

4.3.2波形显示模块

4.3.3参数设定模块

4.3.4数据处理模块

4.3.5波形分析模块

4.3.6两种软件设计方案的对比

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢