如何使用Python编程语言和ADALM创建虚拟示波器

如何使用Python编程语言和ADALM创建虚拟示波器

（2025年3月29日更新）物理实验室功能齐全，成本高，各种实验仪器往往昂贵，管理复杂。想象一下，如果你能建立一个可以随时放入口袋和便携式的虚拟电子实验室，它将给未来带来无限的可能性。虚拟电子实验室是由一系列基于软件应用的模拟电子仪器组成的模拟实验室环境。用户可以在这个环境中进行大量的电子实验。本文旨在演示用户如何使用它AD ADALM简单的开源编程语言Python开发所需的虚拟实验室仪器。通过Python与ADALM可开发示波器、信号发生器、数字万用表等多种虚拟实验室仪器。其中，示波器作为物理电子实验室常用的基本仪器之一，是一个很好的入门选择，将在下面讨论。

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什么是示波器？

示波器可用于普通电路和复杂电路的信号分析，是电子工程的重要组成部分。今天的示波器可以连接到计算机，因此在示波器中捕获的信号可以以数字形式存储，未来的分析中。

同样的配置也可以遵循其他可用的信号源。最后，通过USB端口将ADALM2000设备连接到PC。

简单的虚拟示波器

本部分将逐个介绍代码块，讨论代码的作用，并解释以这种方式编写代码的原因。基本代码将在后续部分进行演示和修改，以增加更多的功能，以满足开发人员的用例要求。

首先，三个库将用于开发虚拟示波器（libm2k、matplotlib和NumPy）。

在代码末尾销毁上下文。

类似图5的图形将在操作代码时看到。

图5.单通道正弦波输出；信号发生器输出:10 Hz，2 V p-p

双通道虚拟示波器

为了创建双通道虚拟示波器，将使用前一部分的代码，并添加更多的代码块。

如需添加另一个通道，请复制ocsi.enableChannel和ocsi.setRange从行代码和第一个参数

在创建图形时，为通道2添加另一个图形。通道2的数据data_y[1]阵列中。两种图形的颜色也可以自定义，以便轻松区分。例如，通道1为浅珊瑚色，通道2为钢蓝色。

运行代码，应该会得到类似图6的结果。

图6.双通道正弦波输出。信号发生器输出10 Hz，2 V p-p；通道2信号发生器输出：5 Hz，3 V p-p。

虚拟示波器的其他功能

为了提高交互性，虚拟示波器将添加其他功能。Matplotlib提供我们可以使用的多个小部件。本例将使用文本标签和滑块小部件，并将继续使用上部代码。

为matplotlib再次导入滑块。

将时间和数据阵列转换为NumPy阵列。这些阵列将用于下一个代码块的计算。

在获得所有波形数据后，这些波形的特性将被提取。在以下代码块中，从获得的两个通道的数据中提取Vpp、Vave和Vrms。要计算Vpp，将data_y numpy阵列中找到的最大值和最小值的绝对值相加。Vave，只需用Vpp除以pi。要计算Vrms，用Vpp除以2乘以√2。

代码块类似于前部。唯一的区别是使用图形NumPy阵列，而不是原始阵列。波形对象也是根据图形创建的。这些对象将在稍后使用。

为了在图形中显示计算Vpp、Vave和Vrms，将利用matplotlib库中文本标签的小部分。创建字符串标签label_ch1和label_ch2，然后连接这两个字符串，创建最终标签n_label。通过使用plt.text创建文本标签。第一个和第二个参数(0.2, 3)是文本的x和y位置。第三个参数是要显示的字符串。第四和第五个参数是文本和框架的样式。