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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

    7.png


    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。

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    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。

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    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。

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    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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