基于LabVIEW 8.6的多功能分析仪

李旭东，薛 玲

(四川大学电气信息学院，四川成都610065)

虚拟仪器是以通用计算机作为系统控制器、由软件来实现人机交互和大部分仪器功能的计算机仪器系统。虚拟仪器的操作和测量结果的显示是以虚拟面板的形式借助于计算机显示来显示的，而且数据的传送、分析、处理等都是由计算机软件来完成［1］。由于传统仪器不利于标准化，而且系统稳定性及主要实现的功能远不如虚拟仪器，因此虚拟仪器已逐步取代传统仪器。USB接口通信，即插即用，其便利性与通用性是任何总线接口无法实现的，本仪器就采用基于LabVIEW 8.6的多功能人析仪这种接口［2］。

1 系统的程序流程图

该多功能测试仪配合PC，实现双通道200 MHz实时采样，外加0～30 MHz的信号源。包括前面板、后面板。其中后面板：DCIN——12 V 直流输入，POWER——电源开关和LED指示，USB——USB2.0接口。前面板：CH1，CH2——双通道同步数字示波器的输入，Vin——调幅信号输入，Vout——DDS信号源输出，其外形如图1所示。

图1 多功能分析仪外形

该系统主要包括数字示波器、频谱分析仪、信号源和扫频仪4个设备以及调用历史记录和保存当前记录以及精度校正等功能组成。数据采集器与PC机相连接后主要遵循如图2所示的流程开始测量。

图2 多功能分析仪系统流程图

2 系统的主要结构和组成

该多功能分析仪主要由信号采集结构、数据处理分析显示结构和数据储存结构所组成。

2.1 信号采集结构

信号采集结构是后续的信号处理模块的必要结构。该模块主要由传感器、探头和采集设备组成，由数据采集硬件进行信号采集，信号采集分为3部分：初始化采集卡配置、信号采集、释放采集卡。数据采集模块实现双通道200 MHz实时采样，外加0～30 MHz的信号源，两个同步模拟测量通道，支持多种多重触发方式，垂直分辨力为8位，是基于计算机USB总线的高速数据采集仪器，能实现连续、高速数据的采集。可接受多种信号的采集分析，如视频信号、音频信号、传感器信号等［3］。

数据采集器的初始化程序是正确调试的基础条件。该采集模块的初始化程序是应用在动态链接库(dll)调用函数来完成的，其程序如图3所示。

图3 数据初始化程序方框图

2.2 数据处理分析显示结构

该结构将把采集到的信号进行判断、运算、放大、转换为电压信号，最后将信号转换为波形信号，以直观的图形模式输出到面板上，本模块功能主要实现数字示波器、频谱分析仪、信号源以及扫频仪的功能。

1)数字示波器：主要实现的功能是用于各种简单、复杂、单次和周期信号的测量、记录、存储、分析。主要程序如图4所示。

2)频谱分析仪：主要用于了解所分析信号的多种详细信息，本功能主要通过函数变换来实现的，当被测信号满足一定的函数关系或满足某种积分的线性组合时可以把时域和频域信号有效地联系起来，根据此特性可以分析出被测信号所描述的详细信息，频谱分析采用按时间抽取FFT算法［4］，然后将幅值频谱分析结果在用户界面上以坐标曲线形式显示，完成频域信号分析。可实现的频谱分析控制包括：(1)Windows选择，提供了9种频谱分析窗口;(2)Log/Linear选择，提供了2种坐标显示模式;(3)Display Unit选择，提供了8种单位，其主要程序如图5所示。

图4 数字示波器程序方框图

图5 频谱分析仪程序方框图

3)信号源：主要用于给特定的信号源进行模拟仿真，该模块可以产生三角波、矩形波、锯齿波以及调用以前存储的波形［5］，每种波形的频率、幅度、相位均可连续调节。

4)扫频仪：扫描仪程序如图6所示。

图6 扫描仪程序方框图

2.3 数据存储结构

该结构具有信号波的存储功能，可以把采集到的信号方便地存储在自定义文件中，又可方便地读取信号波。

3 系统说明

该系统主要包括数字示波器、频谱分析仪、信号源和扫频仪4个设备以及调用历史记录和保存当前记录以及精度校正等功能组成。数据采集器与PC机相连接后主要遵循如下流程开始测量：启动软件，用户登录，选择软件测量功能，选择通道，开始测量，调整测量参数，是否保存波形，结束测量。主操作面板如图7所示。

图7 主操作面板(截图)

4 结语

该虚拟多功能测试仪适用于各类模拟信号的测量、器件通信协议分析、单片机/嵌入式系统开发、教育以及职业培训等领域［6］。可以观测以下信号类型：1)模拟类如RF高频信号、视频信号、音频信号、工业传感器信号、可见光信号、低压电源开发;2)数字类，如单片机I/O时序、总线时序。

该多功能测试仪比普通模拟示波器功能更加强大多样［7］，结构更加简洁小巧，方便携带，适用于各种电子产品设备的研发、维修、测试等领域，同时也非常适合应用于教育以及职业培训中，比如信号与处理实验室、EDA实验室、单片机实验室等;多功能、易升级、可有效方便地使用，并有助于控制总体成本，支持用户进行二次开发(MATLAB，LabVIEW，VC，VB)［8］。该仪器是利用最先进的SMD技术制造，以减少内部布线的数量和缩短印刷电路板铜箔路线，大大提升了高频率的性能及产品信赖度［9］。

［1］包敬民，齐新社，马刚.基于LabVIEW 8.2的虚拟频谱分析仪的设计［J］.现代电子技术，2007(22)：200-202.

［2］周永强，姚振和.虚拟仪器数据采集系统的研制［J］.长江科学院院报，1999(2)：43-46.

［3］刘阳.虚拟仪器的现状及发展趋势［J］.电子技术应用，1996(4)：4-5.

［4］路林吉，饶家明.虚拟仪器讲座第三讲面向仪器与测控过程的图形化开发平台——LabVIEW［J］.电子技术，2000，27(3)：46-48.

［5］Cypress Semiconductor Corporation.EZ-USB FX2 manual technical reference version 2.1［EB/OL］.［2012-01-13］.http：//www.docin.com/p-172689089.html.

［6］Cypress Semiconductor Corporation.CY7C68013 EZ-USB FX2TM USB microcontroller high-speed USB peripheral controller［EB/OL］.［2012-01-13］.http：//www.digchip.com/datasheets/parts/datasheet/115/CY7C68013.php.

［7］张毅.虚拟仪器技术分析与应用［M］.北京：机械工业出版社，2004.

［8］杨乐平，李海涛.Labview程序设计与应用［M］.北京：电子工业出版社，2001.

［9］侯国屏，叶齐鑫.LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计［M］.北京：清华大学出版社，2004.