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零基礎(chǔ)學(xué)會(huì)MATLAB編程控制示波器！

示波器作為電子工程師最常用的時(shí)域儀器之一，是電路設(shè)計(jì)、研發(fā)、實(shí)驗(yàn)、制造或維修電子等常用的測(cè)試工具。面對(duì)當(dāng)今各種復(fù)雜測(cè)量挑戰(zhàn)，工程師們需要最好的工具，快速而精確地解決測(cè)試疑難，示波器是廣大電子工程師測(cè)試的關(guān)鍵工具。


在有些情況下，需要編程控制示波器采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)示波器的自動(dòng)化操作，最終完成自動(dòng)化測(cè)試。


有些特殊場(chǎng)合，由于安全問(wèn)題，需要把示波器放到封閉實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，也需要編程控制示波器采集數(shù)據(jù)安全地完成測(cè)試任務(wù)。


因此實(shí)現(xiàn)對(duì)示波器的自動(dòng)設(shè)置和遠(yuǎn)程采集數(shù)據(jù)，成為很多前沿科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)，以及生產(chǎn)自動(dòng)化的必需環(huán)節(jié)。


控制示波器常用的編程語(yǔ)言有MATLAB、Python、Labview、VC、C#等。MATLAB是許多工程師非常喜歡的編程開(kāi)發(fā)工具，可以非常方便進(jìn)行各種信號(hào)處理，深受廣大工程師和學(xué)生的喜愛(ài)。本文介紹利用MATLAB編程控制示波器完成采集數(shù)據(jù)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(jìn)行通信。


下面介紹MATLAB編程控制示波器之前的準(zhǔn)備工作。

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1、安裝NI-VISA

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

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2、接口的選擇和設(shè)置

根據(jù)示波器支持的接口，可選用GPIB、RS232、USB、Ethernet等接口來(lái)編程控制儀器，本文利用MATLAB通過(guò)以太網(wǎng)接口編程控制實(shí)時(shí)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(shè)置(以L(fǎng)AN為例)

        a. 設(shè)置示波器的IP地址 例如: 192.168.0.2

        b. 設(shè)置PC的IP地址 例如: 192.168.0.1

        c. 關(guān)閉示波器和PC的防火墻

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

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3、示波器編程手冊(cè)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(cè)下載鏈接。


  • 不同系列示波器編程手冊(cè) 

   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編程控制示波器流程

利用Matlab編程控制示波器，通過(guò)發(fā)送SCPI指令實(shí)現(xiàn)對(duì)示波器的控制和操作，設(shè)置示波器的相關(guān)參數(shù)，然后采集示波器的數(shù)據(jù)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L(fǎng)AN以太網(wǎng)口控制示波器為例，利用visa命令創(chuàng)建對(duì)象。

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2、詢(xún)問(wèn)示波器 IDN

利用query發(fā)送SCPI命令詢(xún)問(wèn)示波器的產(chǎn)品信息，可以得到示波器的廠(chǎng)家、型號(hào)、序列號(hào)、固件版本等。

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3、設(shè)置示波器出廠(chǎng)設(shè)置

利用fprintf發(fā)送SCPI命令*RST對(duì)示波器進(jìn)行出廠(chǎng)設(shè)置。

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4、設(shè)置示波器參數(shù)

利用fprintf發(fā)送SCPI命令設(shè)置示波器的參數(shù)，設(shè)置示波器的運(yùn)行模式、水平刻度、采樣率、垂直刻度、垂直位置、觸發(fā)電平、觸發(fā)類(lèi)型等。

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5、讀取測(cè)量結(jié)果

先用fprintf發(fā)送SCPI命令設(shè)置測(cè)量項(xiàng)和參數(shù)，然后用query讀取測(cè)量結(jié)果，下面的代碼以測(cè)量信號(hào)的周期為例。

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6、讀取通道波形數(shù)據(jù)

先利用fprintf發(fā)curve?命令，利用binblockread讀取數(shù)據(jù)，然后利用query獲取相關(guān)的垂直刻度信息，最后轉(zhuǎn)換成電壓數(shù)據(jù)。

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7、讀取水平時(shí)基數(shù)據(jù)

先發(fā)query發(fā)相關(guān)命令，然后計(jì)算出示波器的水平刻度數(shù)據(jù)。

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8、畫(huà)通道波形圖

利用plot把示波器采集的波形數(shù)據(jù)畫(huà)圖。

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9、斷開(kāi)儀器連接

利用fclose斷開(kāi)與示波器通信連接。

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總結(jié)

本介紹如何利用MATLAB語(yǔ)言編程控制示波器采集數(shù)據(jù)并顯示波形，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)示波器的自動(dòng)化操作，完成自動(dòng)測(cè)試和分析，大大提高工作效率。


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