低频虚拟示波器的开发与设计

论文摘要

以通用计算机作为平台的虚拟仪器的出现,改变了传统电子测量仪器的概念、模式和结构,用户完全可以自定义仪器的功能和参数,即“软件即是仪器”。本课题研究的低频虚拟示波器主要由数据采集系统、通信接口和虚拟面板应用程序三部分组成。其工作原理是：被测的信号经过数据采集系统采集后通过USB接口上传到计算机,然后计算机根据虚拟面板的设置,由应用程序对数据进行相应的分析、处理,并在屏幕上显示出处理结果。根据低频虚拟示波器的设计目标,本论文给出了系统的总体设计方案；详细阐述了系统硬件电路的设计；详细阐述了低频虚拟示波器软件系统的设计方法；概述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；成功研制出一台样机,说明了系统的测试过程,通过实例对所实现的低频虚拟示波器进行了验证。论文还对研究工作进行了总结,给出了进一步研究的方向。用这种方式开发的虚拟示波器软件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。这是在虚拟仪器学习中的一次尝试,该示波器的采样速率和精度不是很高,可应用于教学、实验,不是很适合在工程中应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.1.1 课题研究的背景
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 传统示波器
• 1.2.2 虚拟示波器
• 1.2.3 虚拟示波器的特点
• 1.2.4 虚拟仪器的展望
• 1.3 论文的主要研究内容和结构安排
• 2 低频虚拟示波器的总体设计
• 2.1 系统设计目标
• 2.2 系统总体结构
• 3 低频虚拟示波器的硬件设计
• 3.1 信号调理电路的设计
• 3.1.1 运算放大器TLC2274
• 3.1.2 多通道选择电路
• 3.1.3 信号调理电路
• 3.2 微控制处理器的选择
• 3.3 A/D转换电路
• 3.4 基于PDIUSBD12的USB接口设计
• 3.4.1 PDIUSBD12简介
• 3.4.2 PDIUSBD12的硬件连接
• 3.5 电源电路设计
• 3.5.1 微电源升压型稳压器SP6690
• 3.5.2 极性反转电源转换器ICL7660
• 3.5.3 基准电压电源
• 3.6 印制电路板
• 3.7 硬件的可靠性设计与抗干扰技术
• 3.7.1 硬件的可靠性设计
• 3.7.2 抗干扰技术
• 4 低频虚拟示波器的软件系统设计
• 4.1 软件系统总体设计方案
• 4.2 下位机软件子系统
• 4.3 上位机软件子系统
• 4.3.1 LabVIEW简介
• 4.3.2 低频虚拟示波器前面板
• 4.4 低频虚拟示波器程序框图
• 4.4.1 VC++环境下DLL文件的生成
• 4.4.2 动态链接库创建
• 4.4.3 LabVIEW中数据采集程序的建立
• 4.4.4 构建程序框图
• 4.5 USB接口程序设计
• 4.5.1 PDIUSBD12的端点描述
• 4.5.2 PDIUSBD12指令集
• 4.5.3 USB接口程序设计
• 4.6 软件抗干扰设计
• 5 调试与实验
• 5.1 调试虚拟仪器
• 5.2 实验过程
• 6 总结与展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 进一步研究工作
• 6.3 个人体会
• 致谢
• 参考文献