虛擬數字示波器的結構與組成  

---虛擬數字示波器由一塊PXI總線的多功能數據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字示波器。數字示波器的前面板如圖1所示。  
● 數據采集卡  
---設計中所采用的是NI公司生產的多功能數據采集卡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條數字I/O線；兩路24位計數器/定時器。  
● 儀器功能。  
---本例虛擬數字示波器具有實時數據采集、頻譜分析、加窗處理和濾波等功能。在虛擬數字示波器主面板上有數據采集、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  
● 軟件開發(fā)環(huán)境。  
---虛擬數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支持數值型、布爾型、文本型和串等數據類型，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。  
---在數據采集面板中主要完成以下功能：設置通道、設置采樣頻率、設置產生方式、顯示波形等，其軟面板如圖3所示。  
---在數據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，就可以產生程序的代碼函數了。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主面板和退出函數，就能產生與用戶接口文件相對應的框架代碼函數。  
● 添加程序代碼。  
---上一步自動生成的是控件對應的函數的框架，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。以下這段代碼實現數據采集功能，程序通過調用數據采集按鈕的回調函數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);/*設置采樣數據緩沖區(qū)*/  
nidaqAIStart(AiTask);/*啟動采樣*/  
nidaqAIRead(AiTask,“daq::1!(0)”,1000,-1.0,wave);/*讀取采樣數據*/  
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  
---本文設計的虛擬數字示波器不僅具有一般臺式數字存儲器的功能，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。