一、課題綜述及研究意義

    示波器是任何設計、制造或維修電子設備中的必備之物。傳統示波器可以分為模擬示波器和數字示波器兩大類。模擬示波器有垂直偏轉通道、水平偏轉通道、增輝和 Z 軸調制、校正器及電源組成。其將電信號轉變為光信號并在熒光屏上顯示出來。在隨著技術的發展，在 1972 年美國Nicolet(尼高力)儀器公司研制出首個數字存儲示波器（DSO）數字示波器將電信號經 A/D 轉換器轉換成數字信號。它捕獲的是波形的一系列樣值，并對樣值進行存儲，但存儲的數量足夠描述出波形為止。隨后數字示波器重構波形。其順序處理結果體系結構數字示波器順序處理體系傳統示波器在當今仍然是電子工業、實驗、科學研究中必不可少的儀器設備。由于現代科技發展，系統的高度集成和復雜化對測控系統提出更高要求，具體表現如下：

    (1)在現代設備中，特別是大型需要測試的數據種類越來越多。這要求測試設備的功能的多樣性。

    (2)在現場要求測試設備之間能夠實現信息的共享，對設備狀態做出更加準確的評估。在一些危險場合，要求測試設備的網絡化、自動化和智能化以及遠程監控。

    傳統的示波器顯然無法滿足以上幾點。隨著計算機技術和電子技術的發展，其對當今社會的各個行業影響極其深刻，測試技術行業也在經歷前所未有的技術革新，測試領域不斷的出現新的技術和理論，在多方面已經突破傳統儀器的概念。尤其以計算機為核心的儀器系統與計算機軟件技術的緊密結合出現一種全新的儀器概念---虛擬儀器。

    任何測試儀器由數據采集與控制、數據分析與處理、結果的輸出與顯示構成。傳統儀器的功能在生產時就已經被確定，用戶無法對產品進行自定義功能。虛擬儀器技術結合計算系統強大功能給用戶一個充分發揮自己的才能和想象力的空間。用戶可以根據自己的需求設計自己的儀器儀表系統，滿足多樣的需求。“軟件即儀器”是對虛擬儀器的本質說明，它比傳統儀器更能適應現代儀器儀表技術的發展，推動傳統儀器儀表朝著數字化、模塊、虛擬化、網絡化的方向的發展。

    目前，我國的科技正在快速發展，對各種儀器設備的需求量激增，對設備的要求更高。在國內高校或企的使用的高端儀器主要依賴進口。這些設備工藝復雜、制造水平高、高成本，而虛擬儀器關鍵部分是軟件，系統功能可以通過軟件修改、增刪程序來實現，其擴展性很好，所需的成本較傳統儀器低很多，其維護也比傳統儀器方便。虛擬儀器概念提出以來，虛擬儀器產品得到迅速的發展，在市場上占據相當大的份額。虛擬儀器現在是各國大力發展的方向，其有極大的市場和應用前景。

二、課題擬采取的研究方法和技術路線

    示波器是以短暫掃描蹤跡的形式，去顯示一個被測信號瞬時值的儀器。邏輯上講，它具備測量，觀察，記錄三個要素。本設計的設計思路基于傳統模擬示波器和數字示波器的技術來展示一個或多個變量構成的信號之間的關系。并且要綜合考慮到示波器的主要參數指標，包括頻帶寬度，垂直靈敏度，輸入阻抗掃描速度和同步電壓。 

    軟件和硬件兩大部分構成本設計的虛擬示波器。硬件的部分其實是一塊數據采集卡 ，這個數據采集卡可以由自行設計，也可以通過選取市面上已經成型的多功能數據采集卡（DAQ）,虛擬示波器的軟件部分由硬件部分的驅動程序，以及軟件設計的程序組成。綜合大學期間所學習的知識，本設計采用LabVIEW作為軟件設計的上位機部分。通過軟件和硬件的相互結合，構成一個能夠實現示波器功能，并且能實現數據共享以及數據通信的網絡化虛擬示波器

三、主要參考文獻

[1] 王磊，陶梅.精通LabVEWB. X.北京:電子工業出版社，2008:  4-7.

[2] 陸綺榮.基于虛擬儀器技術:個人實驗室的構建.北京:電子工業出版社2006:11~16.

[3] 周永宏.基于ARM和CPLD的便攜式數字存儲示波器硬件平臺設計.成都:西

南石油學院，2005.

[4] 李新兵.嵌入式USB總線器件端處理器的FPGA實現研究.上海:華東師范大

學電子科學技術系，2005.

[5] 牟法海.基于USB接口的狀態監測與故障診斷系統.保定:華北電力大學機械

工程系，2004.

[6] 包可佳.基于FPGA的高速實時數字存儲示波器設計.南京:南京航空航天大

學信息科學與技術學院，2007.

[7] 鄭亞民，董曉舟.可編程邏輯器件開放軟件QuartusII.北京:國防工業出版社，2006: 31一50.

[8] 林茂六，尹寶智，劉治宇.高速采樣信號數字內插理論與正弦內插算法研電子學報，2000.

[9] 鄧穎，陳光禹.高速數字存儲示波器的數字濾波器設計與實現.儀表技術，2004.

[10] 賈春霞，張洪艷.數字存儲示波器現狀初探.儀器儀表用戶，2005.

[11] 王成，呂校春.高性能數字存儲示波器.現代科技譯叢，2004.

[12] 謝從珍，王建國，黃玲.數字存儲示波器噪聲特性的分析.高電壓技術，2004.

二、畢業設計（論文）工作實施計劃www.628tf.com

（一）畢業設計（論文）的理論分析與軟硬件要求及其應達到的水平與結果

理論分析：

  通過虛擬儀器相關知識包括虛擬儀器的硬件結構、軟件結構、虛擬儀器開發環境以及 TCP/IP 協議棧中各協議的結構。進行對數據采集系統的 USB 設備驅動程序的選型、虛擬示波器探頭的選型，結合驅動程序完成了基于虛擬儀器 LabVIEW 的主機應用程序(包括虛擬示波及頻譜分析儀、虛擬信號發生器、虛擬巴特沃斯濾波器、虛擬調幅波解調器、虛擬微分器和積分器、虛擬相關分析儀等)的設計。使得虛擬示波器不但具有傳統示波器的波形顯示控制功能，而且還對傳統示波器的功能進行了擴展，實現了網絡數據共享、參數自動測量顯示、波形存儲、打印和頻譜分析等功能.