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          零基础学会MATLAB编程控制示波器!

          示波器作为电子工程师最常用的时域仪器之一,是电路设计、研发、实验、制造或维修电子等常用的测试工具。面对当今各种复杂测量挑战,工程师们需要最好的工具,快速而精确地解决测试疑难,示波器是广大电子工程师测试的关键工具。


          在有些情况下,需要编程控制示波器采集数据,并进行数据处理和分析,实现对示波器的自动化操作,最终完成自动化测试。


          有些特殊场合,由于安全问题,需要把示波器放到封闭实验室环境下进行测试,也需要编程控制示波器采集数据安全地完成测试任务。


          因此实现对示波器的自动设置和远程采集数据,成为很多前沿科学研究和实验,以及生产自动化的必需环节。


          控制示波器常用的编程语言有MATLAB、Python、Labview、VC、C#等。MATLAB是许多工程师非常喜欢的编程开发工具,可以非常方便进行各种信号处理,深受广大工程师和学生的喜爱。本文介绍利用MATLAB编程控制示波器完成采集数据并显示波形。我们可以把MATLAB安装在示波器上或者安装在PC上,MATLAB可以直接与示波器进行通信。


          下面介绍MATLAB编程控制示波器之前的准备工作。

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          1、安装NI-VISA

          利用MATLAB控制仪器,需要安装一个VISA,建议安装NI-VISA库,可以去NI官方网站下载安装(http://www.ni.com)。

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          2、接口的选择和设置

          根据示波器支持的接口,可选用GPIB、RS232、USB、Ethernet等接口来编程控制仪器,本文利用MATLAB通过以太网接口编程控制实时示波器为例。

          • 控制接口的选取 

                  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的设置(以LAN为例)

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

                  b. 设置PC的IP地址 例如: 192.168.0.1

                  c. 关闭示波器和PC的防火墙

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

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          3、示波器编程手册下载

          下面分别泰克MSO2系示波器、MDO3系示波器、MSO4/5/6系示波器、DPO/MSO70K系列示波器的编程手册下载链接。


          • 不同系列示波器编程手册 

             MSO2系示波器

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

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             MDO3系示波器

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

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             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

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             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编程控制示波器流程

          利用Matlab编程控制示波器,通过发送SCPI指令实现对示波器的控制和操作,设置示波器的相关参数,然后采集示波器的数据并显示。


          1、连接示波器

          MATLAB可以利用GPIB、RS232、USB、Ethernet等接口控制示波器,今天利用以LAN以太网口控制示波器为例,利用visa命令创建对象。

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          2、询问示波器 IDN

          利用query发送SCPI命令询问示波器的产品信息,可以得到示波器的厂家、型号、序列号、固件版本等。

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          3、设置示波器出厂设置

          利用fprintf发送SCPI命令*RST对示波器进行出厂设置。

          10.png


          4、设置示波器参数

          利用fprintf发送SCPI命令设置示波器的参数,设置示波器的运行模式、水平刻度、采样率、垂直刻度、垂直位置、触发电平、触发类型等。

          11.png

          5、读取测量结果

          先用fprintf发送SCPI命令设置测量项和参数,然后用query读取测量结果,下面的代码以测量信号的周期为例。

          12.png


          6、读取通道波形数据

          先利用fprintf发curve?命令,利用binblockread读取数据,然后利用query获取相关的垂直刻度信息,最后转换成电压数据。

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          7、读取水平时基数据

          先发query发相关命令,然后计算出示波器的水平刻度数据。

          14.png


          8、画通道波形图

          利用plot把示波器采集的波形数据画图。

          15.png

          16.png


          9、断开仪器连接

          利用fclose断开与示波器通信连接。

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          总结

          本介绍如何利用MATLAB语言编程控制示波器采集数据并显示波形,从而实现对示波器的自动化操作,完成自动测试和分析,大大提高工作效率。


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