虚拟数字示波器的实现与设计
2013-02-19
虚拟仪器是９０年代提出的新概念。虚拟仪器技术的提出与发展，标志着二十一世纪自动测试与电子测量仪器领域技术发展的一个重要方向。所谓虚拟仪器，就是在通用的计算机平台上定义和设计仪器的测试功能，使用者操作这台计算机，就象是在使用一台专门设计的电子仪器。
虚拟仪器技术目前在国外发展很快，以美国国家仪器公司（NI公司）为代表的一批厂商已经在市场上推出了基于虚拟仪器技术而设计的商品化仪器产品。数字示波器是在科学研究和工程设计中广泛应用的一种通用仪器。下面结合一个虚拟数字示波器的设计开发具体介绍虚拟仪器的基本组成和基于图形化编程语言LabVIEW的虚拟仪器编程方法与实现技术。
１ 虚拟示波器的结构与组成
本虚拟数字示波器主要由一块PCI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Windows95/98/NT的PC机上（建议配置在PENTIUMⅡ／233以上），即构成一个功能强大的可存储数字示波器。该数字示波器操作与显示主面板如图1所示。
1.1 数据采集卡
PCI总线传输速率高?数据吞吐量大?是今后数据采集板卡设计的主流。本设计采用的PCI－1200数据采集卡是一块性价比较好的产品，支持DMA方式和双缓冲区模式，保证了实时信号不间断采集与存储。它支持单极和双极性模拟信号输入，信号输入范围分别为－5～＋5V和0～10V。提供16路单端／8路差动模拟输入通道、2路独立的DA输出通道、24线的TTL型数字I／O、3个16位的定时计数器等多种功能。这些功能使得z6尊龙凯时不仅可以用该卡设计虚拟示波器，也可以设计虚拟函数发生器或虚拟计数器，做到一卡多用。当然，限于经费条件，z6尊龙凯时选择的PCI－1200卡的采样速率只能达到100kS／s，对实际示波器而言，这远不能满足信号带宽的要求。目前市场上采样速率达200MS／s的PCI数据采集卡已有成熟产品，技术上实现高带宽的虚拟示波器不存在问题。实际测量时输入信号通过BNC接头从输入端子进入数据采集卡进行采集。
1.2 仪器功能
本虚拟数字示波器设计参考了HP公司的双通道台式数字存储示波器HP54603B的功能，并在仪器分析和处理功能上有所扩展。仪器主要功能包括：双通道信号输入、触发控制、通道控制、时基控制、波形显示、参数自动测量、频谱分析、波形存储和回放等。本虚拟数字示波器还提供网络接口，允许通过TCP／IP协议实现网络仪器共享或远程控制。表1是本虚拟数字示波器与HP54603B的功能对照表。
由表1可以看出，除了由于经费原因使得所选数据采集卡采样速率低于HP54603B外，本虚拟示波器在显示、测量、分析、存储和外部连接等方面的功能都不低于甚至高于HP54603B//1000qsw.com/
