李琼 袁亚利
陕西长岭电子科技有限责任公司，陕西 宝鸡 721006
摘要：数据的显示在LabVIEW中是一项重要内容，具有直观明了的特点，对图形化显示提供了强大支持。针对试验需求及LabVIEW软件功能，本文采取了一种基于LabVIEW的虚拟示波器设计。首先介绍了LabVIEW软件特点，指出了应用在虚拟示波器中的优点，然后给出了LabVIEW实际设计的应用实例。结果表明使用LabVIEW进行虚拟示波器设计，具有直观性、低成本、软件易更改、易复用的特点。
关键词：LabVIEW；虚拟示波器
1 概述
虚拟仪器（Virtual instrumentation，简称VI）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。具有技术性能高、拓展性强、开发时间少以及出色的集成这四大优势。
LabVIEW是美国国家仪器公司（National Instrument，NI）推出的虚拟仪器开发平台，具有直观，简便的编程方式[1]，可以方便快捷地构建实际设计中所需要的仪器系统。LabVIEW不仅是一个功能完整的软件开发环境，也是具备编程语言的所有特性的图形化编程语言。图形化程序与传统编程语言的不同在于程序流程采用“数据流”概念，它的源代码在某种程度上类似于数据流流程图，因此又被称作程序框图代码。
LabVIEW平台下，一个VI由前面板和程序框图两部分组成。前面板是开发者构建的用户界面，类似于传统测试仪器的前面板；程序框图就是图形化源代码，类似于传统测试仪器与前面板相连接的硬件电路。
2 虚拟示波器设计方法
2.1 虚拟示波器显示控件
LabVIEW提供了两个基本的图形显示工具：图和图表，位于控件选板中的图形子面板中。这两个控件的主要区别是，图是采集显示数据对数据进行处理，一次性显示结果；而图表是将采集的数据逐点显示为图形，可以进行动态显示，与传统示波器更类似。所以，构建虚拟示波器需要的是波形图表控件，可以实时的显示接收数据，将数据按接收顺序添加到曲线结尾，超过设定的显示范围，在横轴方向上向左移动更新。
2.2 虚拟示波器功能描述
在实际工作中，很多时候需要将测量得到的数据进行实时处理并显示，可以及时进行更改或记录，使用示波器等仪器在方便程度和成本上有时候不能满足需求。这时，使用LabVIEW创建一个虚拟示波器VI可以更方便简洁的完成目标任务。LabVIEW具有高兼容性的外部接口能力，无论是直接进行I/O端口读写，还是调用C语言源代码，都可以很好的进行数据交互。本示例采用LabVIEW中的信号输入控件作为输入信号，在实际工作中，可使用采集卡采集的实际信号进行替换，达到实时跟踪处理信号的效果。
2.3 VI程序前面板设计
在VI前面板中进行输入控件和显示控件的设置。
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数输入端口相连。
将程序框图中的各端口进行相互连接。
2.5 VI程序运行
将幅值和周期进行设定，暂设为幅值1为10，周期1为100，幅值2为20，周期2为240,点击运行程序。在面板上的波形图表开始实时绘制两个波形叠加的波形，波形图中则显示叠加波形经过运算的频谱图。实时对两个波形输入数据进行调整，波形图表及波形图中的显示也随之更改，如下图所示。
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3 虚拟示波器的拓展应用
在实际试验中，需要对虚拟示波器进行功能拓展。增加串口通信功能，使用LabVIEW中的串口通信函数，可以对串口进行配置及信息提取，实现PC机与各种监控模块、采集卡、单片机等的通信功能；波形图表和波形图控件可以进行多通道设置，添加多通道并行选择功能；添加采集功能，分单次采集、多次采集和循环采集模式；可设置光标选择和最大数据提取，有利于后续数据处理；可增加数据保存、数据读取及数据回放功能，常用的文件类型有文本文件、电子表格文件、二进制文件等；采用滤波函数进行信号滤波。在增添了这些功能后的VI，可以与样机及采集卡相连，在户外试验中对采集的波形进行实时处理，更好的分辨出采集波形的频谱图并进行数据分析提取，不仅达到了示波器功能，也包含了数据处理及存储功能。
4 分析总结
本文设计的虚拟示波器各功能达到了预期要求，可进行输入信号的模拟，并完成频谱分析功能，运行良好。对于较复杂的波形情况，要进行进一步拓展来满足实际要求。可进行子VI编辑，对VI进行模块化设计。由于LabVIEW具有直观性、易修改性，功能模块化的特点，可以很好的对VI进行更改升级，同时LabVIEW良好的兼容性和低成本特性，也使本设计具有较高的实用价值。
参考文献
[1]李江全等.LabVIEW虚拟仪器从入门到测控应用130例.北京：电子工业出版社，2013.4.