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              零基礎學會MATLAB編程控制示波器!

              示波器作為電子工程師最常用的時域儀器之一,是電路設計、研發、實驗、制造或維修電子等常用的測試工具。面對當今各種復雜測量挑戰,工程師們需要最好的工具,快速而精確地解決測試疑難,示波器是廣大電子工程師測試的關鍵工具。


              在有些情況下,需要編程控制示波器采集數據,并進行數據處理和分析,實現對示波器的自動化操作,最終完成自動化測試。


              有些特殊場合,由于安全問題,需要把示波器放到封閉實驗室環境下進行測試,也需要編程控制示波器采集數據安全地完成測試任務。


              因此實現對示波器的自動設置和遠程采集數據,成為很多前沿科學研究和實驗,以及生產自動化的必需環節。


              控制示波器常用的編程語言有MATLAB、Python、Labview、VC、C#等。MATLAB是許多工程師非常喜歡的編程開發工具,可以非常方便進行各種信號處理,深受廣大工程師和學生的喜愛。本文介紹利用MATLAB編程控制示波器完成采集數據并顯示波形。我們可以把MATLAB安裝在示波器上或者安裝在PC上,MATLAB可以直接與示波器進行通信。


              下面介紹MATLAB編程控制示波器之前的準備工作。

              1.png


              1、安裝NI-VISA

              利用MATLAB控制儀器,需要安裝一個VISA,建議安裝NI-VISA庫,可以去NI官方網站下載安裝(http://www.ni.com)。

              2.png


              2、接口的選擇和設置

              根據示波器支持的接口,可選用GPIB、RS232、USB、Ethernet等接口來編程控制儀器,本文利用MATLAB通過以太網接口編程控制實時示波器為例。

              • 控制接口的選取 

                      a. LAN  

                      [TCPIP0::192.168.0.1::INSTR]


                      b. GPIB  

                      [GPIB0::1::INSTR]


                      c. Serial

                      [serial('COM1','BaudRate',4800)]


                      d. USB 

                      [USB::XXX::XXX::XXX::INSTR]


                      e.Virtual GPIB 

                      [GPIB8::1::INSTR]


              • 示波器和PC的設置(以LAN為例)

                      a. 設置示波器的IP地址 例如: 192.168.0.2

                      b. 設置PC的IP地址 例如: 192.168.0.1

                      c. 關閉示波器和PC的防火墻

                      d. 在PC端 ping 192.168.0.2,看是否ping通

              3.png


              3、示波器編程手冊下載

              下面分別泰克MSO2系示波器、MDO3系示波器、MSO4/5/6系示波器、DPO/MSO70K系列示波器的編程手冊下載鏈接。


              • 不同系列示波器編程手冊 

                 MSO2系示波器

              https://www.tek.com/en/manual/oscilloscope/2-series-mso-programmer-manual-2-series-mso

              4.png

                 MDO3系示波器

              https://www.tek.com/en/manual/oscilloscope/3-series-mixed-domain-oscilloscope-programmer-manual-3-series-mdo

              5.png

                 MSO4/5/6系示波器

              https://www.tek.com/en/manual/oscilloscope/4-5-6-series-mixed-signal-oscilloscope-programmer-manual-5-series-mso

              6.png

                 DPO/MSO70K示波器

              https://www.tek.com/en/oscilloscope/dpo70000-mso70000-manual/dpo70000sx-mso-dpo70000dx-mso-dpo70000c-dpo7000c-mso5000-b-1

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              Matlab編程控制示波器流程

              利用Matlab編程控制示波器,通過發送SCPI指令實現對示波器的控制和操作,設置示波器的相關參數,然后采集示波器的數據并顯示。


              1、連接示波器

              MATLAB可以利用GPIB、RS232、USB、Ethernet等接口控制示波器,今天利用以LAN以太網口控制示波器為例,利用visa命令創建對象。

              8.png


              2、詢問示波器 IDN

              利用query發送SCPI命令詢問示波器的產品信息,可以得到示波器的廠家、型號、序列號、固件版本等。

              9.png


              3、設置示波器出廠設置

              利用fprintf發送SCPI命令*RST對示波器進行出廠設置。

              10.png


              4、設置示波器參數

              利用fprintf發送SCPI命令設置示波器的參數,設置示波器的運行模式、水平刻度、采樣率、垂直刻度、垂直位置、觸發電平、觸發類型等。

              11.png

              5、讀取測量結果

              先用fprintf發送SCPI命令設置測量項和參數,然后用query讀取測量結果,下面的代碼以測量信號的周期為例。

              12.png


              6、讀取通道波形數據

              先利用fprintf發curve?命令,利用binblockread讀取數據,然后利用query獲取相關的垂直刻度信息,最后轉換成電壓數據。

              13.png


              7、讀取水平時基數據

              先發query發相關命令,然后計算出示波器的水平刻度數據。

              14.png


              8、畫通道波形圖

              利用plot把示波器采集的波形數據畫圖。

              15.png

              16.png


              9、斷開儀器連接

              利用fclose斷開與示波器通信連接。

              17.png


              總結

              本介紹如何利用MATLAB語言編程控制示波器采集數據并顯示波形,從而實現對示波器的自動化操作,完成自動測試和分析,大大提高工作效率。


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