虚拟示波器研究与设计
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摘要
本论文所研究的“虚拟示波器”是河北省教育厅“电工电子实验虚拟仪器研制”项目的一部分。这个项目的目的是为大学电工电子实验室提供廉价的成套实验仪器,包括电源、低频信号源、频率计、示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪、失真度分析仪、直流电压表、交流电压表等仪器,这些设备既要能满足大学电工电子实验要求,价格还要在合理的范围之内。显而易见,全部购买单一功能的多台成品仪器是不现实的,昂贵的价格是学校所不能接受的。本项目的目的就是要解决这个问题,即用廉价的元器件设计一块高性能的数据采集卡,利用实验室淘汰的计算机,组成虚拟实验仪器系统,实现上述所列仪器的功能。
本系统设计主要分三大部分:实时数据采集系统,用LabVIEW软件编写的运行在计算机上的仪器控制面板,以及LabVIEW面板程序与计算机EPP并口之间的数据通信。
本人在课题中承担虚拟示波器、虚拟频率计、虚拟频谱分析仪、虚拟逻辑分析仪、虚拟失真度分析仪、虚拟直流电压表、虚拟交流电压表等仪器的研究与设计工作,主要包括用LabVIEW开发系统编写在计算机上运行的所有虚拟仪器控制面板程序、设计高性能的数据采集卡中模数转换及相关电路以及LabVIEW面板程序与计算机EPP并口之间的数据通信。课题的难点是用廉价的元器件设计高速的数据采集系统卡。
本论文涉及虚拟示波器开发中的关键技术和主要方法,为研究和开发虚拟仪器提供了一种可行的方法。
The research topic of“Virtual Oscilloscope”is one part of the projects of“Electronic Laboratory Virtual Instrument”. The purpose of this item is to provide low-cost devices to University Electronic Laboratory, including power, low-frequency signal generator, frequency meter, oscilloscope, spectrum analyzer, logic analyzer, DC/AC voltage meter etc.
The system mainly consists of three parts: real-time data acquisition system, using LabVIEW software to develop the virtual instrument’s control panel, and the data communication between the control panel and the enhanced parallel port.
In the whole development process, I research and design virtual oscilloscope, virtual frequency meter, virtual spectrum analyzer, etc. The paper mainly introduces the design of the data acquisition system, the method of developing EPP device driver, and how to design the application program of the virtual oscillograph by LabVIEW.
The most difficult problem is to devise high-speed data acquisiton system by using cheap components.
The paper discusses the key technologies and methods about development of virtual oscilloscope. It provides a feasible solution of designing virtual instrument.
本系统设计主要分三大部分:实时数据采集系统,用LabVIEW软件编写的运行在计算机上的仪器控制面板,以及LabVIEW面板程序与计算机EPP并口之间的数据通信。
本人在课题中承担虚拟示波器、虚拟频率计、虚拟频谱分析仪、虚拟逻辑分析仪、虚拟失真度分析仪、虚拟直流电压表、虚拟交流电压表等仪器的研究与设计工作,主要包括用LabVIEW开发系统编写在计算机上运行的所有虚拟仪器控制面板程序、设计高性能的数据采集卡中模数转换及相关电路以及LabVIEW面板程序与计算机EPP并口之间的数据通信。课题的难点是用廉价的元器件设计高速的数据采集系统卡。
本论文涉及虚拟示波器开发中的关键技术和主要方法,为研究和开发虚拟仪器提供了一种可行的方法。
The research topic of“Virtual Oscilloscope”is one part of the projects of“Electronic Laboratory Virtual Instrument”. The purpose of this item is to provide low-cost devices to University Electronic Laboratory, including power, low-frequency signal generator, frequency meter, oscilloscope, spectrum analyzer, logic analyzer, DC/AC voltage meter etc.
The system mainly consists of three parts: real-time data acquisition system, using LabVIEW software to develop the virtual instrument’s control panel, and the data communication between the control panel and the enhanced parallel port.
In the whole development process, I research and design virtual oscilloscope, virtual frequency meter, virtual spectrum analyzer, etc. The paper mainly introduces the design of the data acquisition system, the method of developing EPP device driver, and how to design the application program of the virtual oscillograph by LabVIEW.
The most difficult problem is to devise high-speed data acquisiton system by using cheap components.
The paper discusses the key technologies and methods about development of virtual oscilloscope. It provides a feasible solution of designing virtual instrument.
引文
[1] 赵茂泰,智能仪器原理及应用,电子工业出版社,2004.7
[2] 杨乐平,李海涛等,LabVIEW 程序设计与应用(第 2 版),电子工业出版社,2005
[3] 张爱平,LabVIEW 入门与虚拟仪器,电子工业出版社,2004.5
[4] 侯国屏,王珅等,LabView 7.1 编程与虚拟仪器设计,清华大学出版社,2005.2
[5] 王振宇,李香苹等,实验电子技术,电子工业出版社
[6] 杨乐平,李海涛等,虚拟仪器技术概论,电子工业出版社,2003.3
[7] 马建国,孟宪元,电子设计自动化技术基础,清华大学出版社,2004.4
[8] 刘晓滨,王孝等,并口在数据采集中的应用,计算机测量与控制,2003.11(2)
[9] 张惠娟,周利华等,Windows 环境下的设备驱动程序设计,西安电子科技大学出版社, 2002.5
[10] 武安河,Windows 2000/XP WDM 设备驱动程序开发,电子工业出版社,2005
[11] Chris Cant(美)著,孙义,马莉波,国雪飞等译,Windows WDM 设备驱动程序开发指南,机械工业出版社,2001
[12] 陈鹏程等,Windows 下 EPP 并口的驱动程序设计及其应用,吉林大学学报,2004.3
[13] 求是科技编著,Visual C++ Visual Basic 串并口开发技术工程应用实例导航,人民邮电出版社 2006.1
[14] 程佩青,数字信号处理教程,清华大学出版社,2001.8
[15] 丁玉美,高西全,数字信号处理(第二版),西安电子科技大学出版社,2001.11
[16] 来德锋,盛玉霞,基于 LabVIEW 的频谱分析仪设计,现代计算机,247
[17] 吴丽华,任丽军等,电路反馈型运算放大器及应用,信息技术,2004.2
[18] 孙江宏等,PROTEL DXP 电路设计与仿真 北京,机械工业出版社 2003
[19] 江国强,EDA 技术与应用,电子工业出版社,北京,2004
[20] 李圣怡,戴一帆等,Windows 环境下软硬件接口技术,国防科技大学出版社,2001
[21] Texas Instruments Inc. TLC5540 Data Manual.1998
[22] 李东生,电子设计自动化与 IC 设计,高等教育出版社
[23] 李东生,王晓翔等,信号与电子系统原理与 EDA 仿真,中国科学技术大学出版社,2002
[24] 吴新余,周井泉等,信号与系统——时域、频域分析及 MATLAB 软件的应用,电子工业出版社,2000
[25] 曾繁泰,陈美金,VHDL 程序设计,清华大学,2000
[26] National Instruments. DAQ Quick Start Guide,2004(3)
[27] National Instruments. Getting Started with LabVIEW,2003(4)
[28] National Instruments. LabVIEW User Manual,2003(4)
[29] National Instruments. LabVIEW Development Guidelines,2003(4)
[30] National Instruments. LabVIEW Quick Reference Card,2003(4)
[31] National Instruments. LabVIEW Analysis Concepts,2003(3)
[32] National Instruments. LabVIEW Help,2003(3)
[33] National Instruments. LabVIEW Express VI Development Toolkit User Guide,2003(8)
[34] 徐志军等,CPLD/FPGA 的开发与应用,电子工业出版社,2002.1
[2] 杨乐平,李海涛等,LabVIEW 程序设计与应用(第 2 版),电子工业出版社,2005
[3] 张爱平,LabVIEW 入门与虚拟仪器,电子工业出版社,2004.5
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[5] 王振宇,李香苹等,实验电子技术,电子工业出版社
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[10] 武安河,Windows 2000/XP WDM 设备驱动程序开发,电子工业出版社,2005
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[12] 陈鹏程等,Windows 下 EPP 并口的驱动程序设计及其应用,吉林大学学报,2004.3
[13] 求是科技编著,Visual C++ Visual Basic 串并口开发技术工程应用实例导航,人民邮电出版社 2006.1
[14] 程佩青,数字信号处理教程,清华大学出版社,2001.8
[15] 丁玉美,高西全,数字信号处理(第二版),西安电子科技大学出版社,2001.11
[16] 来德锋,盛玉霞,基于 LabVIEW 的频谱分析仪设计,现代计算机,247
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[18] 孙江宏等,PROTEL DXP 电路设计与仿真 北京,机械工业出版社 2003
[19] 江国强,EDA 技术与应用,电子工业出版社,北京,2004
[20] 李圣怡,戴一帆等,Windows 环境下软硬件接口技术,国防科技大学出版社,2001
[21] Texas Instruments Inc. TLC5540 Data Manual.1998
[22] 李东生,电子设计自动化与 IC 设计,高等教育出版社
[23] 李东生,王晓翔等,信号与电子系统原理与 EDA 仿真,中国科学技术大学出版社,2002
[24] 吴新余,周井泉等,信号与系统——时域、频域分析及 MATLAB 软件的应用,电子工业出版社,2000
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[26] National Instruments. DAQ Quick Start Guide,2004(3)
[27] National Instruments. Getting Started with LabVIEW,2003(4)
[28] National Instruments. LabVIEW User Manual,2003(4)
[29] National Instruments. LabVIEW Development Guidelines,2003(4)
[30] National Instruments. LabVIEW Quick Reference Card,2003(4)
[31] National Instruments. LabVIEW Analysis Concepts,2003(3)
[32] National Instruments. LabVIEW Help,2003(3)
[33] National Instruments. LabVIEW Express VI Development Toolkit User Guide,2003(8)
[34] 徐志军等,CPLD/FPGA 的开发与应用,电子工业出版社,2002.1