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基于LabVIEW的低频虚拟示波器研究与实现

2020-12-09阅读(926)

基于LabVIEW的低频虚拟示波器研究与实现

论文摘要

虚拟仪器(Virtual Instruments)是一种由通用计算机、仪器硬件和应用软件组成的仪器,它通过仪器硬件采集外部信号,由软件编程实现仪器的测量和显示等功能。本论文在虚拟仪器和数据采集的相关理论基础上,研究并实现了一种基于LabVIEW的低频虚拟示波器。本文的主要研究内容、工作和成果包括以下几个方面:1、阐述虚拟示波器的研究背景和意义,分析和归纳国内外虚拟仪器的研究现状及其发展趋势,概括并指出传统示波器具有功能固定、传输速度低和造价昂贵等缺点。在此基础上,确定了本文关于低频虚拟示波器的研究目标和内容。2、介绍了虚拟仪器和数据采集的相关理论,给出虚拟仪器的概念、结构和特点;阐述了采样定理和量化与编码的方法,引入LabVIEW开发平台,并对其特点、应用及编程方法作了详细介绍。通过对以上相关理论与技术的研究为低频虚拟示波器的研制提供了理论基础和方法依据。3、根据系统的设计目标,首先给出系统的总体设计方案;其次对系统硬件电路的设计进行详细介绍,给出多通道选择电路、程控增益放大电路、采样/保持电路、A/D转换电路、单片机控制电路和USB通信接口等电路的相关原理和设计方法;最后介绍了本系统在硬件和软件设计方面所采用的可靠性设计与抗干扰技术。4、详细介绍了低频虚拟示波器软件系统的设计方法。首先给出软件系统的总体设计方案;接着分别使用C语言和LabVIEW图形化编程语言编写单片机端和PC机端的应用程序;在进行程控增益放大电路的设计过程中,给出了一种能够实现增益自动还原的算法;详细介绍了使用LabVIEW调用动态链接库实现单片机与PC机通信的方法,文中还给出了相应的程序流程图。5、成功研制出一台样机。详细介绍了系统的测试过程,通过实例对所实现的低频虚拟示波器进行了验证。测试结果表明:本课题所研制的低频虚拟示波器运行良好、各项指标达到预期要求,具有一定的应用价值。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 第1节 研究背景与意义
  • 第2节 国内外研究现状
  • 一、国内外虚拟仪器的发展现状
  • 二、虚拟仪器的发展趋势
  • 三、有待解决的问题
  • 第3节 研究目标与内容
  • 第4节 本文组织结构
  • 第5节 本章小结
  • 第2章 虚拟仪器的相关理论与技术基础
  • 第1节 虚拟仪器理论基础
  • 一、虚拟仪器的概念
  • 二、虚拟仪器的构成
  • 三、虚拟仪器的特点
  • 第2节 数据采集理论基础
  • 一、数据采集的概念
  • 二、采样定理
  • 三、量化与编码
  • 第3节 LabVIEW 开发平台
  • 一、LabVIEW 简介
  • 二、LabVIEW 的特点与应用
  • 三、LabVIEW 编程
  • 第4节 本章小结
  • 第3章 低频虚拟示波器的硬件系统设计
  • 第1节 低频虚拟示波器的总体设计
  • 一、设计目标
  • 二、系统总体结构
  • 第2节 低频虚拟示波器的功能模块设计
  • 一、多通道选择电路
  • 二、程控增益放大器
  • 三、采样/保持电路
  • 四、A/D 转换电路
  • 五、单片机控制电路
  • 六、USB 通信接口
  • 第3节 可靠性设计与抗干扰技术
  • 一、可靠性设计
  • 二、抗干扰技术
  • 第4节 本章小结
  • 第4章 低频虚拟示波器的软件系统设计
  • 第1节 软件系统总体设计方案
  • 第2节 下位机软件子系统
  • 一、程控增益放大器的增益还原算法
  • 二、数据采集的软件设计
  • 三、USB 通信程序设计
  • 第3节 上位机软件子系统
  • 一、调用动态链接库实现上位机与下位机通信
  • 二、低频虚拟示波器前面板
  • 三、低频虚拟示波器方框图程序
  • 第4节 本章小结
  • 第5章 低频虚拟示波器性能的验证
  • 第1节 系统测试原理
  • 第2节 系统测试结果及其分析
  • 一、下位机测试
  • 二、上位机测试
  • 三、系统联合测试
  • 第3节 结果分析与评价
  • 第4节 本章小结
  • 第6章 总结与展望
  • 第1节 论文工作总结
  • 第2节 进一步研究工作
  • 参考文献
  • 附录
  • 攻读硕士学位期间公开发表的论文
  • 致谢

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