---虛擬數字示波器由一塊PXI總線的多功能數據采集卡和相應的軟件組成。將它們安裝在一臺運行Windows的PC上，即構成一個功能強大的可存儲數字示波器。數字示波器的前面板如圖1所示。

● 數據采集卡

---設計中所采用的是NI公司生產的多功能數據采集卡PXI-6670E，其主要功能如下：

---64路單端/32路差分模擬輸入；12位精度；1.25MSPS采樣速度；1.25MSPS磁盤寫入速度；±0.05～±10V輸入范圍；兩路12位模擬輸出；8條數字I/O線；兩路24位計數器/定時器。

● 儀器功能。

---本例虛擬數字示波器具有實時數據采集、頻譜分析、加窗處理和濾波等功能。在虛擬數字示波器主面板上有數據采集、頻譜分析、加窗處理、濾波功能等功能鍵，按相應的功能鍵就可進入相應的子面板。

軟件的設計與實現

● 軟件開發環境。

---虛擬數字示波器軟件設計采用了基于C語言的編程環境LabWindows/CVI。LabWindows/CVI支持數值型、布爾型、文本型和串等數據類型，而且大優點是能夠通過對話框形式的交互式操作生成標準C程序代碼。另外LabWindows/CVI提供了非常豐富的調試工具,包括單步執行、斷點、變量查看、監視窗口等，這些功能使程序的調試變 得更為容易。

● 主要功能模塊。

---虛擬數字示波器主要由軟件控制完成信號的采集和顯示處理，功能結構框圖如圖2所示。

---在數據采集面板中主要完成以下功能：設置通道、設置采樣頻率、設置產生方式、顯示波形等，其軟面板如圖3所示。

---在數據采集面板中主要完成以下功能：對實時采集的信號和自行產生的信號進行頻譜分析，查看譜線等功能，其軟面板如圖4所示。

---加窗處理面板對實時采集的信號和自行產生的信號加窗處理(包括海明窗、漢明窗、平滑窗和布拉克曼窗等)，其軟面板如圖5所示。

---在濾波處理面板中包括以下功能：對實時采集的信號和自行產生的信號進行濾波處理(包括單步濾波法、多步濾波法和傳統方法等)，其軟面板如圖6所示。

● 源程序文件的生成。

---當完成面板各個控件的設置后，就可以產生程序的代碼函數了。具體方法為：把已完成的面板定為當前響應狀態，在[Code]菜單中，選中[Generate]中的[All Code]，在彈出的對話框中選定函數主面板和退出函數，就能產生與用戶接口文件相對應的框架代碼函數。

● 添加程序代碼。

---上一步自動生成的是控件對應的函數的框架，要使控件完成一定的功能，必須添加程序代碼來控制控件。其中main()函數是程序的入口，它的功能是初始化程序，裝載用戶面板并顯示，如要完成其他功能須添加代碼。以下這段代碼實現數據采集功能，程序通過調用數據采集按鈕的回調函數SHOU進行外部采集。

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

{

int NumChan;/*定義所用通道*/

double ActScanRate;/*定義采樣速率*/

switch (event)

{

case EVENT_COMMIT:

nidaqAICreateTask(“daq::1!(0)”, kNidaqWaveformCapture, &NumChan,&AiTask);/*創建采樣任務*/

nidaqAIConfigScanClockRate(AiTask,400000,&ActScanRate); /*設置采樣速率*/

nidaqAIConfigBuffer(AiTask,1000,kNidaqFinite);/*設置采樣數據緩沖區*/

nidaqAIStart(AiTask);/*啟動采樣*/

nidaqAIRead(AiTask,“daq::1!(0)”,1000,-1.0,wave);/*讀取采樣數據*/

nidaqAIStop(AiTask);/*結束采樣*/

DeleteGraphPlot(EEpanel,EEPANEL_WAVEGRAPH, -1,VAL_IMMEDIATE_DRA);/*刪除顯示的波形*/

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

break;

}

return 0;

}

---限于篇幅，其他功能模塊的實現這里就不一一介紹了。

● 保存項目文件，然后編譯運行。

結論

---本文設計的虛擬數字示波器不僅具有一般臺式數字存儲器的功能，而且充分發揮了微機強大的功能和軟件設計的靈活性，而且此虛擬數字示波器的設計包含了基于多功能DAQ卡的虛擬儀器設計的基本思路和方法，用戶可以參照這種方法來設計其他虛擬儀器。

數字示波器觸發電平選擇方法

觸發是數字示波器區別于模擬示波器的最大特征之一。數字示波器的觸發功能非常地豐富，通過觸發設置使用戶可以看到觸發前的信號也可以看到觸發后的信號。對于高速信號的分析，其實很少去談觸發，因為通常是捕獲很長時間的波形然后做眼圖和抖動分析。觸發可能對于低速信號的測量應用得頻繁些，因為低速信號通常會遇到很怪異的信號需要通過觸發來隔離。

示波器上的觸發電平：

直觀講，觸發電平是使示波器進行掃描的信號，一般示波器打開都處于自動觸發，像測連續的重復信號時，比較方便。但測一些特定位置的數據，就需要精確觸發了。觸發電平格式又分為上升沿、下降沿、還有一些其它信號，比如I2C串口數據，進行精確觸發，這是利用數據特征觸發的。還有就是使用外觸發，可以選擇一個其它通道當外觸發通道。比如你調試MCU，可編程使某IO在特定動作之前輸出個電平，動作之后恢復，把這個脈沖輸入某通道當觸發信號（設置觸發為NORM方式），此時采集的那個通道只有在這個觸發位置前后有數據穩定顯示，不會跑掉，且觸發的脈沖對應的采集通道信號部分就是需要觀察的精確范圍，便于分析。

觸發電平選擇方法：

觸發電平調節又叫同步調節，它使得掃描與被測信號同步。電平調節旋鈕調節觸發信號的觸發電平。一旦觸發信號超過由旋鈕設定的觸發電平時，掃描即被觸發。順時針旋轉旋鈕，觸發電平上升；逆時針旋轉旋鈕，觸發電平下降。當電平旋鈕調到電平鎖定位置時，觸發電平自動保持在觸發信號的幅度之內，不需要電平調節就能產生一個穩定的觸發。當信號波形復雜，用電平旋鈕不能穩定觸發時，用釋抑（HoldOff）旋鈕調節波形的釋抑時間（掃描暫停時間），能使掃描與波形穩定同步。

極性開關用來選擇觸發信號的極性。撥在“+”位置上時，在信號增加的方向上，當觸發信號超過觸發電平時就產生觸發。撥在“-”位置上時，在信號減少的方向上，當觸發信號超過觸發電平時就產生觸發。觸發極性和觸發電平共同決定觸發信號的觸發點。

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