李宗蓮 青海省西寧市世紀(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)校

關(guān)鍵字：波形發(fā)生器仿真 虛擬儀器 示波器 圖形化編程 Multisim Protel LabVIEW

一、本設(shè)計(jì)共有如下七部分組成:

（一）電源部分：設(shè)計(jì)為雙電源，為電路提供電源；

（二）正弦波電路部分：利用振蕩電路產(chǎn)生周期性正弦波，采用集成運(yùn)算放大器；

（三）方波電路部分：采用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成比較器；

（四）三角波電路部分：采用積分電路將訪波轉(zhuǎn)換成三角波；

（五）放大電路部分：對(duì)三角波的輸出幅值進(jìn)行放大；

（六）數(shù)據(jù)采集部分：采用數(shù)據(jù)采集卡將正弦波、方波、三角波的波形數(shù)據(jù)采集；

（七）虛擬示波器：采用labVIEW 軟件在電腦上自制一個(gè)虛擬示波器，通過端口連接將數(shù)據(jù)采集卡采集到的數(shù)據(jù)及波形顯示在屏幕上。

二、本文設(shè)計(jì)過程：

本文是利用Multisim 軟件設(shè)計(jì)電路，設(shè)計(jì)了可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波三種波形的波形發(fā)生器的電路，三種波形的幅值及頻率均連續(xù)可調(diào)。依據(jù)已確定的電路圖利用Protel 軟件制作PCB 板，使用雙氧水腐蝕電路板，之后將所有元件按電路圖焊接到加工好的電路板上，波形發(fā)生器制作完畢之后，進(jìn)行測(cè)試。

為了更方便的對(duì)焊接好的波形發(fā)生器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，性能測(cè)試。本文利用LabVIEW 圖形化編程軟件設(shè)計(jì)了一個(gè)虛擬示波器. 一套完整的虛擬儀器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般來說分為四層： 一、測(cè)試管理層 ； 二、應(yīng)用（程序）開發(fā)層 ；三、儀器驅(qū)動(dòng)層；四、I/O 總線驅(qū)動(dòng)層。

根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，利用LabVIEW軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)虛擬雙蹤示波器，分為如下九部分：

1.采集卡驅(qū)動(dòng)接口模塊；2.每一通道的測(cè)試模塊（將測(cè)試模塊放在這里是為了測(cè)試方便，這里采到的信號(hào)是沒有經(jīng)過任何處理的信號(hào)，直接連接測(cè)試模塊就可以得到兩個(gè)通道最大值、最小值等參數(shù)。但這樣做也是有弊端的，如對(duì)于比較大或特別小的信號(hào)，不進(jìn)行預(yù)處理直接測(cè)量有時(shí)是不能實(shí)現(xiàn)的，需要加預(yù)處理模塊，在顯示結(jié)果時(shí)再將測(cè)量數(shù)據(jù)修正。但這個(gè)過程比較復(fù)雜，不符合本文簡(jiǎn)易的要求，因此本文將測(cè)試模塊直接加在采集卡后。）；3.測(cè)量結(jié)果顯示模塊；4.對(duì)兩通道信號(hào)進(jìn)行Y 軸增益的模塊；5.通道選擇模塊；6.波形存儲(chǔ)模塊；7.存儲(chǔ)波形顯示模塊；8.顯示模塊參數(shù)調(diào)整模塊；9.波形顯示模塊。在程序設(shè)計(jì)面板中利用While 循環(huán)將用戶界面操作核心部分以及設(shè)計(jì)中的九大部分有機(jī)的結(jié)合起來如程序框圖，在循環(huán)里包括了事件的處理結(jié)構(gòu)，以完成界面操作響應(yīng)工作。波形顯示器端的波形數(shù)據(jù)在事件結(jié)構(gòu)的某一個(gè)事件Case 中被讀取，通過事件結(jié)構(gòu)右邊框輸出隧道流出，然后在適當(dāng)?shù)慕M合之后被繪制在Graph 中，同時(shí)波形數(shù)據(jù)被傳遞給下一次的循環(huán)中。而事件結(jié)構(gòu)中的其他事件都僅僅把波形數(shù)據(jù)和選取框曲線數(shù)據(jù)原封不動(dòng)地傳送出事件結(jié)構(gòu)。在主程序街面上的“運(yùn)行控制”按鈕的事件Case 向事件結(jié)構(gòu)外的While 循環(huán)條件端子輸入True 值，停止循環(huán)運(yùn)行，其他事件Case 不連接任何布爾值，這樣在事件結(jié)構(gòu)的邊框上的輸出隧道彈出快捷菜單，選擇Use Default If Unwired 使得這些事件都使用布爾類型的默認(rèn)值False,這些事件運(yùn)行完成之后自動(dòng)進(jìn)入下一次的循環(huán)。

釋放資源和退出部分是控制程序退出代碼，在推出事件結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)之后，余下的工作是使用代表整個(gè)得VISA 會(huì)話過程的VISA Resource Name 參數(shù)調(diào)用VISA Close 函數(shù)來關(guān)閉VISA 會(huì)話和儀器資源。

此虛擬示波器能完成顯示任意雙蹤波形，可以選擇通道，可以分別顯示兩蹤的最大值、峰峰值、有效值、頻率值，且具有存儲(chǔ)功能，還可以選擇存儲(chǔ)路徑的雙蹤示波器。利用這個(gè)虛擬示波器通過數(shù)據(jù)采集卡對(duì)焊接好的波形發(fā)生器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，性能測(cè)試，如圖（1）所示虛擬示波器波形采集實(shí)物圖。切實(shí)有效的利用計(jì)算機(jī)和儀器的緊密結(jié)合，使測(cè)試更加方便、快捷、準(zhǔn)確。利用設(shè)計(jì)的虛擬雙蹤示波器對(duì)自制的波形發(fā)生器進(jìn)行了數(shù)據(jù)的采集。

（1）虛擬示波器波形采集實(shí)物圖

三、結(jié)論

本論文在這方面作了一個(gè)新的嘗試，將Multisim 、LabVIEW、Protel 三種軟件成功的應(yīng)用在波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)、制作和測(cè)量系統(tǒng)之中，并通過采集數(shù)據(jù)的方式，獲得實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。