Python編程控制示波器

2022-05-23 11:35:01

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示波器作為電子工程師常用的測試測量儀器之一，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)對示波器的自動化操作完成自動測試。

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

實(shí)現(xiàn)對示波器的自動設(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)自動化的必需環(huán)節(jié)。

由于Python免費(fèi)、開源、語法簡單、開發(fā)效率高，深受廣大工程師的喜愛。今天以實(shí)時示波器為例，介紹利用Python編程控制示波完成采集數(shù)據(jù)并顯示波形。相應(yīng)的方法同樣適用于其它開發(fā)工具和其它測試儀器，例如采樣示波器、頻譜分析儀、任意波形發(fā)生器AWG，源表SMU，函數(shù)發(fā)生器AFG等。

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利用Python編程控制示波器▽

編程前的準(zhǔn)備工作

利用Python控制儀器，需要安裝相應(yīng)的功能模塊庫才能實(shí)現(xiàn)控制儀器。下面介紹Python編程之前的準(zhǔn)備工作。

1、安裝Python

可登錄Python官方網(wǎng)站www.python.org下載Python，然后安裝Python 3.10.4新版。

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2、安裝PyVISA

PyVISA是用來控制各種測量儀器的Python包，可支持GPIB、RS232、USB、Ethernet等接口。可以自由的運(yùn)行在Windows，Linux和Mac上，適用于不同儀器廠家。PyVISA也可以通過pip命令安裝(pip install pyvisa)。

3、安裝NI-VISA

為了PyVISA可靠工作，還需要安裝一個VISA。建議安裝NI-VISA庫，可以去NI官方網(wǎng)站下載安裝。

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4、接口的選擇和設(shè)置

根據(jù)儀器支持的接口，可選用GPIB、RS232、USB、Ethernet等接口來編程控制儀器，本文利用Python通過以太網(wǎng)接口編程控制示波器為例。

控制接口的選取

a. LAN

[TCPIP0::192.168.0.1::inst0::INSTR]

b. GPIB

[GPIB0::1::INSTR]

c. Serial

[serial('COM1','BaudRate',4800)]

d. USB

[USB::XXX::XXX::XXX::INSTR]

示波器和PC的設(shè)置(以LAN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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Python控制示波器實(shí)戰(zhàn)

利用Python控制示波器，通過發(fā)送SCPI指令實(shí)現(xiàn)對示波器的控制和操作，設(shè)置示波器的參數(shù)，然后采集示波器的數(shù)據(jù)并顯示。

1、調(diào)用功能模塊

利用import調(diào)用相關(guān)的功能模塊。

import time

import pyvisa

import matplotlib.pyplot as plt

import numpy as np

2、連接示波器

Python可以利用GPIB、RS232、USB、Ethernet等接口控制示波器，今天利用以太網(wǎng)口控制示波器為例。

visa_address = 'TCPIP0::192.168.0.2::inst0::INSTR'

rm = pyvisa.ResourceManager()

scope = rm.open_resource(visa_address)

print(scope.query('*idn?'))

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3、設(shè)置示波器

利用Wrtie發(fā)送SCPI命令設(shè)置的參數(shù)，參考示波器的編程手冊。

Reset 示波器

scope.write('*RST')

自動設(shè)置示波器

scope.write('AUTOSET EXECUTE')

設(shè)置示波器的采樣率

scope.write('HORIZONTAL:SAMPLERATE 25e9')

設(shè)置示波器運(yùn)行

scope.write('acquire:state 1')

4、讀取測量結(jié)果

先用Wrtie發(fā)送SCPI命令設(shè)置測量項(xiàng)和參數(shù)，然后用Query讀取測量結(jié)果。

添加測量項(xiàng)

scope.write("MEASU:MEAS1:TYPE PERIOD")

設(shè)置測量通道

scope.write('MEASU:MEAS1:SOU CH1')

讀取測量結(jié)果

scope.query(MEASU:MEAS1:VAL?')

5、讀取波形數(shù)據(jù)

可以利用query_ascii_values讀取ASCII數(shù)據(jù)，也可以利用read_raw()讀取數(shù)據(jù)，還可以query_binary_values讀取讀二進(jìn)制數(shù)據(jù)，今天我利用query_binary_values讀取示波器的數(shù)據(jù)為例，注意：讀取的數(shù)據(jù)還需要轉(zhuǎn)換成電壓，如何轉(zhuǎn)換電壓，請看上面的視頻。

bin_wave = scope.query_binary_values('curve?', datatype='b', container=np.array)

6、畫波形圖

利用plt把示波器采集的波形數(shù)據(jù)畫圖。

plt.plot(scaled_time, scaled_wave)

plt.title('channel 1')

plt.xlabel('time (s)')

plt.ylabel('voltage (V)')

plt.minorticks_on()

plt.show()

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