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基于SOPC的虚拟示波器的研究与设计

薛冬宾  
【摘要】:随着计算机技术的飞速发展,仪器设备产业正经历一场前所未有的革命。计算机系统所具有的强大处理和显示能力,使其在数据采集、分析和表达中提升了仪器设备的整体性能。以虚拟仪器为主要代表的新型仪器正改变着传统仪器设计的理念,新型仪器充分整合了计算机系统强大的软硬件资源,把计算机技术和测量技术有机的结合在一起,新型仪器充分融合了电子测量、信号处理、计算机技术以及网络技术的测量仪器,因其性价比高、使用便捷等众多优点得到了广泛的认可和应用。虚拟仪器主要包括数据采集硬件系统、计算机、应用软件以及通信媒介。硬件数据采集系统实现对外部输入信号的采集功能,再把采集获得的数据经过通信接口传送到计算机应用软件,最后用LabVIEW等语言编程实现对被测信号相关参数的测量、显示等。本课题介绍了整个系统的下位机硬件电路和上位机应用软件的编写,虚拟示波器主要有两部分组成:下位机硬件电路和上位机计算机软件,其中下位机硬件电路主要完成数据采集和传输,上位机计算机软件主要实现数据处理。通过下位机硬件电路和上位机计算机应用软件的有机结合,虚拟示波器不但可以实现传统示波器的功能,而且可以实现比如频谱分析、波形存储等新功能。因此把虚拟示波器应用到科研教学和实际工作中是十分有必要的。本课题主要探讨了下位机硬件电路的设计,它主要由信号调理电路、模数转换电路、基于FPGA的SOPC控制电路以及作为下位机硬件数据采集系统和计算机应用软件之间通信媒介的USB通信模块;并介绍和描述了上位机计算机应用软件的人机交互界面、基本的操作和应用软件的部分功能。


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