在电子测量领域,由于新的测试方法和测试理论的提出,传统的测试仪器能发挥的作用越来越小了。另外传统测试仪器的更新换代需要设计更加复杂的电路,开发的周期比较长,花费也比较大,给电子测量带来了很大的不便。而使用“虚拟仪器”作为测试的设备则不需要更改底层的硬件电路,只需要在上位机上更改软件就能设计出需要的虚拟测试仪器,大大缩短了开发时间。传统的测试器件由于价格昂贵,很难满足所有学生的使用,而学校花大量资金购买的测试仪器,可能我们只用到了其中很小一部分功能,而有些我们需要的功能要求又无法满足,因此仪器的使用效率受到限制。另外在改善实验条件的时候,又需要购买新的仪器,这样又需要花费大量的人力和物力,这就制约了实验室科研发展的步伐。虚拟仪器的出现完全改变了以上情况,现在国内已经有部分高校的实验室引入了虚拟仪器系统。针对以上情况本课题设计了基于数据采集卡和虚拟仪器相结合的方法来实现对信号的采集与处理。本课题以FPGA(EP2C8Q208C8N)为主控芯片,利用FPGA内部的逻辑资源在FPGA内部生成NIOS软核处理器、一些数字组合电路和时序电路。由PC机通过USB接口向NIOS处理器发送控制命令数据,NIOS处理器接收到数据命令后发出控制指令来完成对外围芯片的控制,实现了对模拟信号的采集和信号源的发生等功能。本系统的大致工作过程如下：外部输入的模拟信号首先经过信号调理电路,将输入的信号幅值调整到A/D芯片的采集范围内,然后在NIOS处理器的控制下,将外部的模拟信号通过A/D芯片转换成数字量,转换得到数字量首先锁存在FPGA内部,然后在时钟信号的控制下将锁存得到的数据写入外部SRAM中,SRAM被写满后,由NIOS处理器将SRAM中的数据读取出来通过USB管理芯片CH376将数据上传到PC机,在PC机上利用LABVIEW来实现数据的处理。除了实现数据采集的功能,本系统还具有信号源输出的功能,能够输出频率可调的信号,输出信号的类型有正弦波、三角波和方波。上位机和底层的通信是通过LABVIEW提供的与外部代码或者应用软件相连接的动态链接库(DLL)机制完成的,底层的数据采集板卡主要完成数据的采集与信号源的输出功能,上位机的主要任务是提供控制操作的界面并能够显示采集到的数据波形。