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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

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。

8.png


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。

13.png


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。

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8、画通道波形图

利用plot把示波器采集的波形数据画图。

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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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