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基于LabVIEW虚拟示波器的设计及远程控制

作　者: 王海娥
导　师: 段新文
学　校: 青海师范大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 虚拟仪器 LabVIEW 虚拟示波器 DataSocket
分类号: TM935.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着计算机技术的发展,仪器工业正在经历一场巨变。虚拟仪器作为现代仪器的一个主要发展方向,在测量和控制方面都有无以伦比的强大功能和灵活性,如今它作为传统仪器的主要替代方式,在科学研究和工业生产中得到广泛的应用。计算机强大的处理和显示能力,使它可以在数据采集、分析和表达中的任意一个方面提升仪器的性能。以虚拟仪器为代表的新型仪器改变了传统仪器的思想,充分利用了计算机强大的软硬件资源,把计算机技术和测量技术紧密结合起来,是融合了电子测量、信号处理、计算机和网络技术的新型测量仪器,由于成本低、使用方便等优点得到了广泛的应用。本文以美国国家仪器公司(以下简称NI公司)开发的LabVIEW8.2为软件开发平台,以NI公司USB-6009数据采集卡为硬件开发平台,设计了一种多功能虚拟数字示波器。山仪器硬件采集外部信号,通过软件编程来实现仪器的显示及测量等功能。与传统的示波器相比,在功能使用上有了很大的提高,除了具有传统模拟示波器对波形的采集、显示等功能外,还可以实现对信号的滤波、频谱分析、参数测量、数据的存储和回放等功能,具有功能易扩展、开发周期短等特点。本文首先介绍了虚拟仪器的研究背景和意义以及国内外的一些研究进展。接着对虚拟仪器总体进行了概述,讨论了虚拟仪器的概念、构成、特点、发展,建立了虚拟仪器的基本框架。然后对虚拟示波器的重要组成部分——数据采集系统进行了探讨。在此基础上,进行了虚拟示波器的系统设计,这也是本文的重点。该部分阐述了虚拟示波器的设计方案,并给出了各功能模块的详细设计以及将各模块按照示波器总体的功能集成。最后对该虚拟示波器进行了系统测试。以实例说明了LabVIEW实现网络通信的几种方法：TCP/UDP通信技术、远程访问技术、DataSocket技术,并实现了虚拟示波器的远程网络通信。结果表明,本文所设计的示波器能够满足一般的工程测试,具有一定的实际使用价值。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-10
  1.1 研究背景和课题的提出  7
  1.2 国内外研究现状综述  7-8
    1.2.1 国外研究现状  7-8
    1.2.2 国内研究现状  8
  1.3 研究目的和意义  8-9
  1.4 本文的主要内容和工作  9-10
第二章虚拟仪器及其开发平台LabVIEW  10-20
  2.1 虚拟仪器  10-17
    2.1.1 虚拟仪器的基本概念及功能构成  10-11
    2.1.2 虚拟仪器的主要特点和与传统仪器的比较  11-13
    2.1.3 虚拟仪器的组成  13-14
    2.1.4 虚拟仪器的分类、应用和发展方向  14-17
  2.2 基于LabVIEW的虚拟仪器设计方法  17-19
    2.2.1 虚拟仪器的开发环境  17
    2.2.2 LabVIEW开发平台介绍  17-18
    2.2.3 虚拟仪器前面板的设计  18-19
    2.2.4 虚拟仪器流程图的设计  19
  2.3 本章小结  19-20
第三章虚拟示波器的设计及数据采集技术  20-35
  3.1 虚拟示波器的设计基础  20-21
    3.1.1 传统示波器的分类  20
    3.1.2 数字示波器的基本原理  20-21
  3.2 虚拟示波器  21-23
    3.2.1 虚拟示波器的工作原理  22
    3.2.2 基于PC-DAQ体系的虚拟示波器的结构和特点  22-23
  3.3 数据采集技术  23-27
    3.3.1 数据采集  23
    3.3.2 采样原理  23-24
    3.3.3 信号分类和信号调理  24
    3.3.4 信号测量系统的连接  24-27
  3.4 数据采集系统  27-28
    3.4.1 数据采集系统的硬件  27
    3.4.2 数据采集系统的软件  27-28
    3.4.3 基于LabVIEW的数据采集系统  28
  3.5 数据采集卡  28-34
    3.5.1 数据采集卡的功能模块  28-29
    3.5.2 NI USB-6009数据采集卡性能参数  29-30
    3.5.3 数据采集卡的设置与测试  30-34
  3.6 本章小结  34-35
第四章虚拟示波器的软件实现  35-48
  4.1 虚拟示波器的软件设计  35-38
    4.1.1 虚拟示波器的主要技术指标  35
    4.1.2 虚拟示波器的软件结构  35-36
    4.1.3 虚拟示波器各模块功能介绍  36-37
    4.1.4 虚拟示波器总程序流程图  37-38
  4.2 虚拟示波器程序框图设计  38-44
    4.2.1 数据采集模块  38-39
    4.2.2 仿真信号模块  39-40
    4.2.3 通道选择模块  40
    4.2.4 滤波模块  40-41
    4.2.5 频谱分析模块  41-42
    4.2.6 虚拟数字示波器前面板及程序框图  42-44
  4.3 虚拟示波器的测试  44-47
    4.3.1 程序调试  44
    4.3.2 虚拟示波器的系统测试  44-47
  4.4 本章小结  47-48
第五章基于虚拟仪器的网络通信技术及远程控制  48-58
  5.1 网络虚拟化仪器  48-49
  5.2 网络化虚拟仪器的结构模式  49-50
    5.2.1 C/S(Client/Server)模式  49
    5.2.2 B/S(Brower/Server)模式  49-50
    5.2.3 C/S/B(Client/Server/Brower)模式  50
  5.3 TCP与UDP通信技术  50-51
  5.4 远程访问技术  51-52
    5.4.1 发布前面板对象  52
    5.4.2 发布HTML文件  52
  5.5 DataSocket技术及虚拟示波器远程控制的实现  52-57
    5.5.1 DataSocket简介  52-53
    5.5.2 DataSocket的构成  53-54
    5.5.3 虚拟示波器基于Datasoeket网络通信技术实现远程控制  54-57
  5.6 本章小结  57-58
第六章总结与展望  58-59
  6.1 总结  58
  6.2 展望  58-59
参考文献  59-61
致谢  61-62
个人简历  62

基于LabVIEW虚拟示波器的设计及远程控制

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