---虛擬數(shù)字示波器由一塊PXI總線的多功能數(shù)據(jù)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(shù)字示波器,。數(shù)字示波器的前面板如圖1所示,。

　　● 數(shù)據(jù)采集卡

　　---設計中所采用的是NI公司生產(chǎn)的多功能數(shù)據(jù)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(shù)字I/O線；兩路24位計數(shù)器/定時器,。

　　● 儀器功能,。

　　---本例虛擬數(shù)字示波器具有實時數(shù)據(jù)采集、頻譜分析,、加窗處理和濾波等功能,。在虛擬數(shù)字示波器主面板上有數(shù)據(jù)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(xiàn)

　　● 軟件開發(fā)環(huán)境,。

　　---虛擬數(shù)字示波器軟件設計采用了基于C語言的編程環(huán)境LabWindows/CVI。LabWindows/CVI支持數(shù)值型,、布爾型,、文本型和串等數(shù)據(jù)類型，而且大優(yōu)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(zhí)行,、斷點、變量查看,、監(jiān)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(shù)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(shù)據(jù)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(chǎn)生方式、顯示波形等,，其軟面板如圖3所示,。

　　---在數(shù)據(jù)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(tǒng)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(chǎn)生程序的代碼函數(shù)了。具體方法為：把已完成的面板定為當前響應狀態(tài),，在[Code]菜單中,，選中[Generate]中的[All Code],，在彈出的對話框中選定函數(shù)主面板和退出函數(shù)，就能產(chǎn)生與用戶接口文件相對應的框架代碼函數(shù),。

　　● 添加程序代碼,。

　　---上一步自動生成的是控件對應的函數(shù)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(shù)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(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能,，程序通過調用數(shù)據(jù)采集按鈕的回調函數(shù)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(chuàng)建采樣任務*/

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

　　nidaqAIConfigBuffer(AiTask,1000,kNidaqFinite);/*設置采樣數(shù)據(jù)緩沖區(qū)*/

　　nidaqAIStart(AiTask);/*啟動采樣*/

　　nidaqAIRead(AiTask,“daq::1!(0)",1000,-1.0,wave);/*讀取采樣數(shù)據(jù)*/

　　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(xiàn)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(shù)字示波器不僅具有一般臺式數(shù)字存儲器的功能,，而且充分發(fā)揮了微機強大的功能和軟件設計的靈活性,，而且此虛擬數(shù)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(shù)字示波器觸發(fā)電平選擇方法

　　觸發(fā)是數(shù)字示波器區(qū)別于模擬示波器的最大特征之一,。數(shù)字示波器的觸發(fā)功能非常地豐富，通過觸發(fā)設置使用戶可以看到觸發(fā)前的信號也可以看到觸發(fā)后的信號,。對于高速信號的分析,，其實很少去談觸發(fā)，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(fā)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(fā)來隔離。

　　示波器上的觸發(fā)電平：

　　直觀講,，觸發(fā)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(fā)，像測連續(xù)的重復信號時,，比較方便,。但測一些特定位置的數(shù)據(jù)，就需要精確觸發(fā)了,。觸發(fā)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(shù)據(jù),，進行精確觸發(fā),，這是利用數(shù)據(jù)特征觸發(fā)的。還有就是使用外觸發(fā),，可以選擇一個其它通道當外觸發(fā)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(fā)信號（設置觸發(fā)為NORM方式）,，此時采集的那個通道只有在這個觸發(fā)位置前后有數(shù)據(jù)穩(wěn)定顯示,，不會跑掉，且觸發(fā)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(fā)電平選擇方法：

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

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

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