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1、 毕业设计(论文)开题报告课 题： 基于Labview虚拟 示波器的设计 院 系： 电气信息学院 专 业： 测控技术与仪器 学生姓名： 彭成和 学 号： 200801200106 指导教师： 李 亚 2012年 1月 16 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从电气系网页或各教研室FTB上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意
2、见。3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料。4统一用A4纸，并装订单独成册，随毕业设计论文等资料装入文件袋中。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。文献综述一、引言随着计算机技术、大规模集成电路技术和通讯技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大的变化，美商国家仪器公司(National Instruments)于八十年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟
3、仪器的概念，把虚拟测试技术带入新的发展时期，随后研制和推出了基于多种总线系统的虚拟仪器。虚拟仪器就是在通用计算机上加上软件和（或）硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就象是在操作一台他自己设计的专用的传统电子仪器。在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪器系统的关键，任何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模，所以有“软件就是仪器”之说。虚拟仪器技术的出现，彻底打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的模式，虚拟仪器技术给用户一个充分发挥自己的才能、想象力的空间。用户（而不是厂家）可以随心所欲地根据自己的需求，设计自己的仪器系统，满足
4、多种多样的应用需求。虚拟仪器系统概念是对传统仪器概念的重大突破，是计算机系统与仪器系统技术相结合的产物。它利用计算机系统的强大功能，结合相应的硬件，大大突破传统仪器在数据处理、显示、传送、处理等方面的限制，使用户可以方便地对其进行维护、扩展、升级等。虚拟仪器技术已成为测试、工业I/O和控制和产品设计的主流技术，随着虚拟仪器技术的功能和性能已被不断地提高，如今在许多应用中它已成为传统仪器的主要替代方式。随着PC、半导体和软件功能的进一步更新，未来虚拟仪器技术的发展将为测试系统的设计提供一个极佳的模式，并且使工程师们在测量和控制方面得到强大功能和灵活性。 基于此本次毕业设计就是通过虚拟仪器来完成的
5、，以下是对该软件的一些介绍。二、虚拟仪器概述 Labview是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是Labview与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而Labview使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。现有的虚拟仪器系统按硬件工作平台主要可分为基于PC总线的虚拟仪器、基于VXI的虚拟仪器、基于PXI的虚拟仪器，所应用场合不同各有其特点。虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面，模块化
6、的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。这也正是NI近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集成这四大优势。虚拟仪器技术的三大组成部分，首先是高效的软件，软件是虚拟仪器技术中最重要的部份。使用正确的软件工具并通过设计或调用特定的程序模块，工程师和科学家们可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面。NI公司提供的行业标准图形化编程软件LabVIEW，不仅能轻松方便地完成与各种软硬件的连接，更能提供强大
7、的后续数据处理能力，设置数据处理、转换、存储的方式，并将结果显示给用户。此外，NI 提供了更多交互式的测量工具和更高层的系统管理软件工具，例如连接设计与测试的交互式软件SignalExpress、用于传统C语言的LabWindows/CVI、针对微软Visual Studio的Measurement Studio等等，均可满足客户对高性能应用的需求。有了功能强大的软件，您就可以在仪器中创建智能性和决策功能，从而发挥虚拟仪器技术在测试应用中的强大优势。其次是模块化的I/O硬件，面对如今日益复杂的测试测量应用，NI提供了全方位的软硬件的解决方案。无论您是使用PCI, PXI, PCMCIA, US
8、B或者是1394总线，NI都能提供相应的模块化的硬件产品，产品种类从数据采集、信号条理、声音和振动测量、视觉、运动、仪器控制、分布式I/O到CAN接口等工业通讯，应有尽有。NI高性能的硬件产品结合灵活的开发软件，可以为负责测试和设计工作的工程师们创建完全自定义的测量系统，满足各种独特的应用要求。目前，NI已经达到了每2个工作日推出一款硬件产品的速度，大大拓宽了用户的选择面：例如NI新近推出的新一代数据采集设备先期推出的20款M系列DAQ卡，就为数据采集领域设定了全新的标准。最后是用于集成的软硬件平台。NI首先提出的专为测试任务设计的PXI硬件平台，已经成为当今测试、测量和自动化应用的标准平台，
9、它的开放式构架、灵活性和PC技术的成本优势为测量和自动化行业带来了一场翻天覆地的改革。由NI发起的PXI系统联盟现已吸引了68家厂商，联盟属下的产品数量也已激增至近千种。PXI作为一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台，内建有高端的定时和触发总线，再配以各类模块化的I/O硬件和相应的测试测量开发软件 ，您就可以建立完全自定义的测试测量解决方案。无论是面对简单的数据采集应用，还是高端的混合信号同步采集，借助PXI高性能的硬件平台，您都能应付自如，这就是虚拟仪器技术带给您的无可比拟的优势。三、虚拟示波器概述虚拟示波器是虚拟仪器平台测控系统输出部分中常用的电子测量仪器之一，是一种分
10、析和比较信号的综合性仪器，能在荧光屏上将电压或电流以时间函数的形式描绘出来，是电信号的时域测量和显示仪器。它的主要功能是精确复现作为时间函数的电压波形，显示的波形用来确定数量的信息（如幅度、频率），也可用来获得其质量的信息（如波形），还可以用来比较两个不同的波形，并测两它们的时间和相位的关系。虚拟示波器由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。其中硬件设备与接口包括仪器接口设备和计算机，设备驱动软件是直接控制各种硬件接口的驱动程序。 虚拟示波器是由一块基于PC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PC机上，采集卡选用NI公司的PC-6041,系统的软件采用模块化思想编
11、写，每个功能的实现由一个模块完成，即可构成一个功能强大的数字虚拟示波器。虚拟数字示波器的原理是对信号波形进行密集的采样，采样值被数字化后存储起来，当重建波形时便从缓冲区取数，然后用清晰、均匀一致的轨迹映现在屏幕上。对虚拟信号进行数据采集后存入数据文件，由软件对数据进行相应分析、处理，并在屏幕上显示处理结果。两道示波器可以同时分析扫描两路信号，这种功能的实现得益于计算机的高速运算能力，计算机只需要多做一组或几组运算即可。 参考文献1张健，韩薪莘.Labview图形化编程与实例应用.北京：中国铁道出版社 2戴鹏飞.测试工程与Labview应用.北京：电子工业出版社 3路林吉.虚拟仪器的应用.电子技
12、术 4侯国屏.Labview7.1编程与虚拟仪器设计.清华大学出版社5杨乐平,李海涛,宵相生,等. Labview程序设计与应用.北京:电子工业出版社6 Labview0 Graphical Programming（Fourth edition）M北京大学出版社, 20027 Labview for Everyone: Graphical Programming Made Easy and Fun (3rd Edition) (National Instruments Virtual Instrumentation Series)8陈文庆,黎琼,温泉彻. 通用数据采集系统的信号调理N.湛江师范
13、学院学报,20049梁森,王侃夫,欧阳三泰.自动检测技术及应用M.北京:机械工业出版社,2007.10赵继文.传感器与应用电路设计M.北京:科学出版社,2002.11范晶彦.传感器与检测技术应用M.北京:机械工业出版社,2005.毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施开 题 报 告1 课题的目的与意义测量仪器发展至今，大体经历了四代发展历程，即模拟仪器、分立式元件仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。模拟式仪器是指针式的，它基于电磁原理进行测量；数字式仪器则适应了快速响应和高精度的要求，
14、将对模拟信号的测量转化为对数字信号的测量来显示测量结果；智能化仪器仪表则运用了微处理器芯片，通过将程序固化在ROM中以及将测量结果储存在RAM中自动完成各种测量功能。但以往的智能仪器仪表的智能化程度其实并不高，特别是在图形显示、颜色判别等方面的能力还十分有限，因此，在此基础上一种更高级的智能化仪器虚拟仪器便应运而生.虚拟仪器以透明的方式把计算机资源(如CPU、内存、显示器等)和仪器硬件(如A/D. D/A、数字I/O等)的测量功能、控制能力结合在一起，完成对被测量的采集、传输、分析、判断、显示、数据存储等工作。对于虚拟仪器来说计算机是动力，软件是主宰，高质量的A/D采集卡及调理放大器与互感器是
15、关键。虚拟仪器的突出优点在于能够与计算机技术结合，将计算机资源与仪器硬件，数字信号处理技术与不同功能的软件模块结合，组成不同的仪器功能。用户可根据测试的需要，自己设计所需要的仪器系统，即利用数据采集卡及计算机外围硬件进行信号的采集与检测，然后用计算机所编的软件来实现对信号的处理、计算和分析以及对测试结果进行显示。虚拟示波器的出现改变了原有示波器的整体设计思路，用软件代替了硬件。将传统仪器由硬件实现的数据分析与显示功能，改由功能强大的计算机及其显示器来完成，使工程技术人员可以用一部笔记本电脑到现场就可轻松完成信号的采集、处理及频谱分析和波形分析。综上所述，本设计选用国内外较为先进的虚拟示波器软件
16、是美国NI公司的LABVIEW，使我们了解PC的测量系统组成及实现,掌握基于LABVIEW 虚拟仪器的基本概念和图形化编程语言的基本知识，掌握LABVIEW在数据采集、数据分析处理等方面的基础及实际应用。2 课题发展现状和前景展望虚拟仪器的概念最初是由美国国家仪器公司（National Instruments Corp，简称NI）于1986年提出，NI公司在80年代研制和推出了许多总线系统的虚拟仪器，后来，美国HP公司，Tektronic公司，Racal公司也在此方面有了很多进展。虚拟仪器在国外发展很快，以NI公司为首的很多公司已经在市场上推出了大量基于虚拟仪器技术的电子仪器产品。据“世界仪表
17、及自动化”杂志预测，虚拟仪器在21世纪中期将占到仪器市场50%左右的份额。虚拟仪器在本世纪发展很快，大有取代传统仪器的趋势。近年来，世界很多公司推出了不少虚拟仪器软件开发平台，使仪器的使用者可以开发组建自己需要的虚拟仪器。其中，比较具有代表性的是NI公司Labview平台和Labwindows/CVI平台。相比而言，Labwindows是为熟悉C语言的传统软件开发人员所设计的。作为一本新兴技术，虚拟仪器在国内尚属于起步阶段，但也初步取得了一些成果。国内已有几家厂家在开发研制虚拟仪器，在数据处理软件方面做出了一些成就。比如测量结果的频谱分析，快速傅里叶变换，各种数字滤波器，卷积分析，微积分等。3
18、 课题主要内容和要求我国在科学技术方面与世界顶级国家还有一定距离，我国的高档仪器大部分还要依赖进口，这种仪器往往价格昂贵，使用面窄，花很多的外汇只能起到有限的作用，因此，研究虚拟仪器对我国来说具有很重要的意义。开发虚拟仪器不仅可以实现仪器的自我生产，而且虚拟仪器易于改进，提升性能，通过软件和硬件的更换，还可以实现多方面的用途，大大提高了仪器的性价比。本论文主要介绍虚拟示波器硬件和软件的开发过程，以及相关数据处理的基础知识。虚拟示波器主要有硬件和软件两部分构成。硬件部分主要是普通PC机和数据采集卡；软件部分则包括了前面板，采集卡驱动程序及相关的应用软件（主要有频谱分析，数字滤波，数据存储和读取，波形显示等）待添加的隐藏文字内容24 研究方法和步骤（1） 合理利用院图书馆网上的电子资源，这些资源获取较容易且方便高效。（2）到本专业书库借阅部分相关方面的书籍作为参考。 （3）把通过以上途径所获得的原始材料进行归类整理，然后，按照设计进 度进行数据的计算。 （4）设计的每部分都要经过多次的审查、修改及论证。最后以达到各方面充分完善，能够实现设计要求目的。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日
