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什么是虚拟数字示波器?

什么是虚拟数字示波器?

虚拟数字示波器的结构与组成  

---虚拟数字示波器由一块PXI总线的多功能数据采集卡和相应的软件组成。将它们安装在一台运行WindowsPC上,即构成一个功能强大的可存储数字示波器。数字示波器的前面板如图1所示。  

● 数据采集卡  

---设计中所采用的是NI公司生产的多功能数据采集卡PXI-6670E,其主要功能如下:  

---64路单端/32路差分模拟输入;12位精度;1.25MSPS采样速度;1.25MSPS磁盘写入速度;±0.05~±10V输入范围;两路12位模拟输出;8条数字I/O线;两路24位计数器/定时器。  

● 仪器功能。  

---本例虚拟数字示波器具有实时数据采集、频谱分析、加窗处理和滤波等功能。在虚拟数字示波器主面板上有数据采集、频谱分析、加窗处理、滤波功能等功能键,按相应的功能键就可进入相应的子面板。  

软件的设计与实现  

● 软件开发环境。  

---虚拟数字示波器软件设计采用了基于C语言的编程环境LabWindows/CVILabWindows/CVI支持数值型、布尔型、文本型和串等数据类型,而且*大优点是能够通过对话框形式的交互式操作生成标准C程序代码。另外LabWindows/CVI提供了非常丰富的调试工具,包括单步执行、断点、变量查看、监视窗口等,这些功能使程序的调试变 得更为容易。  

● 主要功能模块。  

---虚拟数字示波器主要由软件控制完成信号的采集和显示处理,功能结构框图如图2所示。  

---在数据采集面板中主要完成以下功能:设置通道、设置采样频率、设置产生方式、显示波形等,其软面板如图3所示。  

---在数据采集面板中主要完成以下功能:对实时采集的信号和自行产生的信号进行频谱分析,查看谱线等功能,其软面板如图4所示。  

---加窗处理面板对实时采集的信号和自行产生的信号加窗处理(包括海明窗、汉明窗、平滑窗和布拉克曼窗等),其软面板如图5所示。  

---在滤波处理面板中包括以下功能:对实时采集的信号和自行产生的信号进行滤波处理(包括单步滤波法、多步滤波法和传统方法等),其软面板如图6所示。  

● 源程序文件的生成。  

---当完成面板各个控件的设置后,就可以产生程序的代码函数了。具体方法为:把已完成的面板定为当前响应状态,在[Code]菜单中,选中[Generate]中的[All Code],在弹出的对话框中选定函数主面板和退出函数,就能产生与用户接口文件相对应的框架代码函数。  

● 添加程序代码。  

---上一步自动生成的是控件对应的函数的框架,要使控件完成一定的功能,必须添加程序代码来控制控件。其中main()函数是程序的入口,它的功能是初始化程序,装载用户面板并显示,如要完成其他功能须添加代码。以下这段代码实现数据采集功能,程序通过调用数据采集按钮的回调函数SHOU进行外部采集。  

int CVICALLBACK SHOW(int panel,int control,int event,void*callbackData,int eventData1,int eventData2)  

{  

int NumChan;/*定义所用通道*/  

double ActScanRate;/*定义采样速率*/  

switch (event)  

{  

case EVENT_COMMIT:  

nidaqAICreateTask(daq::1!(0),kNidaqWaveformCapture,&NumChan,&AiTask);/*创建采样任务*/  

nidaqAIConfigScanClockRate(AiTask,400000,&ActScanRate);/*设置采样速率*/  

nidaqAIConfigBuffer(AiTask,1000,kNidaqFinite);/*设置采样数据缓冲区*/  

nidaqAIStart(AiTask);/*启动采样*/  

nidaqAIRead(AiTask,daq::1!(0),1000,-1.0,wave);/*读取采样数据*/  

nidaqAIStop(AiTask);/*结束采样*/  

DeleteGraphPlot(EEpanel,EEPANEL_WAVEGRAPH,-1,VAL_IMMEDIATE_DRA);/*删除显示的波形*/  

PlotY(EEpanel, EEPANEL_WAVEGRAPH, wave, 1000, VAL_DOUBLE,VAL_THIN_LINE, VAL_EMPTY_SQUARE, VAL_SOLID, 1, VAL_YELLOW);/*显示波形*/  

break;  

}  

return 0;  

}  

---限于篇幅,其他功能模块的实现这里就不一一介绍了。  

● 保存项目文件,然后编译运行。  

结论  

---本文设计的虚拟数字示波器不仅具有一般台式数字存储器的功能,而且充分发挥了微机强大的功能和软件设计的灵活性,而且此虚拟数字示波器的设计包含了基于多功能DAQ卡的虚拟仪器设计的基本思路和方法,用户可以参照这种方法来设计其他虚拟仪器。 

--摘自:青岛扬中电子

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