基于labview的虛擬信號發(fā)生器的設(shè)計（2010129）

1、基于labview的虛擬信號發(fā)生器的設(shè)計摘要2Abstract2第1章緒論31.1研究背景及動態(tài)31.2 Labview虛擬儀器4第2章 LabVIEW簡介52.1 LabVIEW特點52.2 LabIEW軟件的特點6第3章 虛擬信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)與組成931虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的前面板932虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的硬件構(gòu)成933儀器功能描述1034 虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的軟件設(shè)計與實現(xiàn)1035 數(shù)字波形產(chǎn)生模塊11第4 章 總 結(jié)13結(jié)束語14參考文獻(xiàn)15摘要基于專業(yè)虛擬儀器開發(fā)工具Labview，設(shè)計了一虛擬函數(shù)信號發(fā)生器。該虛擬函數(shù)信號發(fā)生器能夠產(chǎn)生正弦波、三角波、方波、鋸齒波等波形，頻率動態(tài)范圍

2、較寬且可微調(diào)。關(guān)鍵字：虛擬儀器；Labview； 數(shù)信號發(fā)生器；數(shù)據(jù)采集卡Abstract A Virtual Function Signal Generator is designed Based on Labview，The Virtual Function Signal Generator can generatesSine wave，triangle wave，square wave，teeth of a saw waveetc。Dynamic range of frequency is wide and Can regulate slishflyKeyword：Virtual Ins

3、trument,Labview,Function Signal Generator，data acquisition card第1章 緒論在有關(guān)電參量的測量中，我們需要用到信號源，而信號發(fā)生器則為我們提供了在測量中所需的信號源，它可以產(chǎn)生不同頻率的正弦信號、方波、三角波、鋸齒波、正負(fù)脈沖信號、調(diào)幅信號、調(diào)頻信號和隨機(jī)信號等，其輸出信號的幅值也可以按需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)信號發(fā)生器種類繁多，價格昂貴，而且儀器功能固定單一，不具備用戶對儀器進(jìn)行定義及編程的功能，一個傳統(tǒng)實驗室很難同時擁有多類信號發(fā)生器，然而，基于虛擬儀器技術(shù)的實驗室則能夠?qū)崿F(xiàn)這一要求。 隨著計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)在數(shù)據(jù)采集

4、、自動測試和儀器控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)和推動測試系統(tǒng)和儀器控制的設(shè)計方法與實現(xiàn)技術(shù)發(fā)生了深刻的變化。“軟件即是儀器”已成為測試與測量技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。虛擬信號發(fā)生器就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的LabVIEW軟件來完成各種測試、測量和自動化應(yīng)用。本文主要是介紹了基于LabVIEW的虛擬信號發(fā)生器的研究背景和發(fā)展動態(tài)。1.1研究背景及動態(tài) 隨著計算機(jī)、通信、微電子技術(shù)的日益完善，以及以Internet為代表的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時代的到來和信息化要求的不斷提高，傳統(tǒng)的通信方式突破了時空限制和地域限制，大范圍通信變得越來越容易，對測控系統(tǒng)的組建也產(chǎn)生了越來越大的影響。一個大的復(fù)雜測試系

5、統(tǒng)的輸入、輸出、結(jié)果分析往往分布在不同的地理位置，僅用一臺計算機(jī)并不能勝任測試任務(wù)，需要由分布在不同地理位置的若干計算機(jī)共同完成整個測試任務(wù)。集成測試越來越不能滿足復(fù)雜測試任務(wù)的需要，因此，“網(wǎng)絡(luò)化儀器”的出現(xiàn)成為必然。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到虛擬信號發(fā)生器中是虛擬儀器發(fā)展的大趨勢。同傳統(tǒng)的編程語言相比，采用LabVIEW圖形化編程方式可以節(jié)省大約80%的程序開發(fā)時間，并且其運行速度幾乎不受影響，其一般特征是將虛擬信號發(fā)生器、外部設(shè)備、被測點以及數(shù)據(jù)庫等資源納入網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)資源共享，共同完成測試任務(wù)。使用網(wǎng)絡(luò)化虛擬信號發(fā)生器，可在任何地點、任意時刻獲取測量數(shù)據(jù)。和以PC為核心的虛擬信號發(fā)生器相比，網(wǎng)絡(luò)化將

6、虛擬儀器的發(fā)展產(chǎn)生一次革命，網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器將把單臺虛擬儀器實現(xiàn)的三大功能（數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、及圖形化顯示）分開處理，分別使用獨立的基本硬件模塊實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的三大功能，以網(wǎng)線相連接，實現(xiàn)信息資源的共享?！熬W(wǎng)絡(luò)就是儀器”概念的確立，使人們明確了今后儀器儀表的研發(fā)戰(zhàn)略，促進(jìn)并加速了現(xiàn)代測量技術(shù)手段的發(fā)展與更新。1.2 Labview虛擬儀器LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument EngineeringWorkbench，實驗室虛擬儀器集成環(huán)境)是一種圖形化的編程語言，簡稱G語言，它是由美國NI公司推出的虛擬儀器開發(fā)平臺應(yīng)用LabVIEW 開發(fā)平臺編制的程序稱為

7、虛擬儀器，其核心概念就是“軟件即是儀器” LabVIEW 提供了測控儀器圖形化編程環(huán)境，在這個環(huán)境中提供了一種像數(shù)據(jù)流一樣的編程模式，用戶只需連接各個邏輯框即可構(gòu)成程序。它集成了與滿足GPIB、VXI、RS232和RS485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能，同時，它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCPIP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)，利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器。本文介紹一種自行開發(fā)的基于LabVIEW 的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器，該儀器界面設(shè)計友好，功能強大，操作方便自從1986年美國NI(National Instrument)公司提出虛擬儀器的概念以來，隨著計算機(jī)技術(shù)和測量技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀

8、器技術(shù)也得到很快的發(fā)展。虛擬儀器是指：利用現(xiàn)有的PC機(jī)。加上特殊設(shè)計的儀器硬件和專用軟件。形成既有普通儀器的基本功能，又有一般儀器所沒有的特殊功能的新型儀器。與傳統(tǒng)的儀器相比其特點主要有：具有更好的測量精度和可重復(fù)性：測量速度快；系統(tǒng)組建時間短；由用戶定義儀器功能；可擴(kuò)展性強；技術(shù)更新快等。虛擬儀器以軟件為核心，其軟件又以美國NI公司的Labview虛擬儀器軟件開發(fā)平臺最為常用。Labview是一種圖形化的編程語言，主要用來開發(fā)數(shù)據(jù)采集，儀器控制及數(shù)據(jù)處理分析等軟件，功能強大。目前，該開發(fā)軟件在國際測試、測控行業(yè)比較流行，在國內(nèi)的測控領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。函數(shù)信號發(fā)生器是在科學(xué)研究和工程設(shè)計中廣

9、泛應(yīng)用的一種通用儀器。下面結(jié)合一個虛擬函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計開發(fā)具體介紹基于圖形化編程語言Labview的虛擬儀器編程方法與實現(xiàn)技術(shù)。第2章 LabVIEW簡介自從1986年美國NI(National Instrument)公司提出虛擬儀器的概念以來，隨著計算機(jī)技術(shù)和測量技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)也得到很快的發(fā)展。虛擬儀器是指：利用現(xiàn)有的PC機(jī)。加上特殊設(shè)計的儀器硬件和專用軟件。形成既有普通儀器的基本功能，又有一般儀器所沒有的特殊功能的新型儀器。與傳統(tǒng)的儀器相比其特點主要有：具有更好的測量精度和可重復(fù)性：測量速度快；系統(tǒng)組建時間短；由用戶定義儀器功能；可擴(kuò)展性強；技術(shù)更新快等。虛擬儀器以軟件為核心，

10、其軟件又以美國NI公司的Labview虛擬儀器軟件開發(fā)平臺最為常用。Labview是一種圖形化的編程語言，主要用來開發(fā)數(shù)據(jù)采集，儀器控制及數(shù)據(jù)處理分析等軟件，功能強大。目前，該開發(fā)軟件在國際測試、測控行業(yè)比較流行，在國內(nèi)的測控領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。函數(shù)信號發(fā)生器是在科學(xué)研究和工程設(shè)計中廣泛應(yīng)用的一種通用儀器。下面結(jié)合一個虛擬函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計開發(fā)具體介紹基于圖形化編程語言Labview的虛擬儀器編程方法與實現(xiàn)技術(shù)。2.1 LabVIEW特點LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器（NI）公司研制開發(fā)的，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計算機(jī)語言的顯著區(qū)別是：其他計算

11、機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。與C和BASIC一樣，LabVIEW也是通用的編程系統(tǒng)，有一個完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫。LabVIEW的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲，等等。LabVIEW也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點、以動畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序（子VI）的結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試。虛擬儀器（virtual instrumention）是基于計算機(jī)的儀器。計算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。粗略地說這種結(jié)合有兩種方式，一種是將計算機(jī)裝入儀器，

12、其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計算機(jī)功能的日益強大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強大，目前已經(jīng)出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。另一種方式是將儀器裝入計算機(jī)。以通用的計算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)各種儀器功能。虛擬儀器主要是指這種方式。下面的框圖反映了常見的虛擬儀器方案。虛擬儀器的主要特點有：盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件。 可充分發(fā)揮計算機(jī)的能力，有強大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強的儀器。 用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。 虛擬儀器實際上是一個按照儀器需求組織的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。虛擬儀器的研究中涉及的基礎(chǔ)理論主要有計算機(jī)數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號處理。目前在

13、這一領(lǐng)域內(nèi)，使用較為廣泛的計算機(jī)語言是美國NI公司的LabVIEW。 虛擬儀器的起源可以追溯到20世紀(jì)70年代，那時計算機(jī)測控系統(tǒng)在國防、航天等領(lǐng)域已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展。PC機(jī)出現(xiàn)以后，儀器級的計算機(jī)化成為可能，甚至在Microsoft公司的Windows誕生之前，NI公司已經(jīng)在Macintosh計算機(jī)上推出了LabVIEW2.0以前的版本。對虛擬儀器和LabVIEW長期、系統(tǒng)、有效的研究開發(fā)使得該公司成為業(yè)界公認(rèn)的權(quán)威。 普通的PC有一些不可避免的弱點。用它構(gòu)建的虛擬儀器或計算機(jī)測試系統(tǒng)性能不可能太高。目前作為計算機(jī)化儀器的一個重要發(fā)展方向是制定了VXI標(biāo)準(zhǔn)，這是一種插卡式的儀器。每一種儀器是

14、一個插卡，為了保證儀器的性能，又采用了較多的硬件，但這些卡式儀器本身都沒有面板，其面板仍然用虛擬的方式在計算機(jī)屏幕上出現(xiàn)。這些卡插入標(biāo)準(zhǔn)的VXI機(jī)箱，再與計算機(jī)相連，就組成了一個測試系統(tǒng)。VXI儀器價格昂貴，目前又推出了一種較為便宜的PXI標(biāo)準(zhǔn)儀器。 虛擬儀器研究的另一個問題是各種標(biāo)準(zhǔn)儀器的互連及與計算機(jī)的連接。目前使用較多的是IEEE 488或GPIB協(xié)議。未來的儀器也應(yīng)當(dāng)是網(wǎng)絡(luò)化的。 LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering）是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實驗室所接受，視為一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。L

15、abVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS-232和RS-485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)。這是一個功能強大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣。 圖形化的程序語言，又稱為“”語言。使用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語、圖標(biāo)和概念，因此，LabVIEW是一個面向最終用戶的工具。它可以增強你構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。使用它進(jìn)行原理研究

16、、設(shè)計、測試并實現(xiàn)儀器系統(tǒng)時，可以大大提高工作效率。LabVIEW 8.0版本增加的Express技術(shù)，簡化了測試測量應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)進(jìn)程，其靈活的交互式VI易與各種范圍的I/O信號連接，用戶甚至只需點擊鼠標(biāo)配置應(yīng)用系統(tǒng)，即可完成搭建工作并開始運行。通過簡單地修改Express VI的配置，可以快速反復(fù)地修改應(yīng)用程序以適應(yīng)新的測試測量需求。LabView軟件是美國NI公司研制的具有革命性的虛擬儀器開發(fā)環(huán)境,主要應(yīng)用于儀器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示等領(lǐng)域,適用于多種不同的操作系統(tǒng)平臺。與傳統(tǒng)程序語言不同,LabView采用強大的圖形化語言編程,面向測試工程師而非專業(yè)程序員,編程非常方便,人

17、機(jī)交互界面直觀友好,具有強大的數(shù)據(jù)可視化分析和儀器控制能力等特點1?！败浖褪莾x器”反映了虛擬儀器技術(shù)的本質(zhì)特征。聲卡作為數(shù)據(jù)采集卡,其A/D轉(zhuǎn)換功能已經(jīng)成熟,而且計算機(jī)無需添加額外配件便能完成采集功能,具有價格低廉、采樣精度高,與LabView軟件結(jié)合編程簡單的優(yōu)點,可以構(gòu)成一個較高采樣精度、中等采樣頻率、靈活性好的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。基于以上,本文設(shè)計了種基于LabView的聲卡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、信號分析及信號發(fā)生等功能,在工程測量與實驗室應(yīng)用中具有廣闊的前景。2.2 LabIEW軟件的特點LabIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，類似于BASIC開發(fā)環(huán)境；但LabIEW與其它計算機(jī)語言相比，有

18、一個特別重要的不同點：其它計算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼行；而LabIEW使用圖形化編程語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。像C或BASIC一樣，LabIEW也是通用的編程系統(tǒng)，有一個可完成任何編程任務(wù)的龐大的函數(shù)庫。LabIEW的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲等。LabIEW也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點、以動畫方式顯示數(shù)據(jù)及其通過程序（子I）的結(jié)果、單步執(zhí)行等，便于程序的調(diào)試。LabIEW易學(xué)易用，特別適合硬件工程師、實驗室技術(shù)人員、生產(chǎn)線工藝技術(shù)人員的學(xué)習(xí)和使用，可在很短的時間內(nèi)掌握并應(yīng)用到實踐中去。LabIEW在包括航空、航天、通

19、信、汽車、半導(dǎo)體和生物醫(yī)學(xué)等世界范圍的眾多領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，從簡單的儀器控制、數(shù)據(jù)采集到尖端的測試和工業(yè)自動化，從大學(xué)實驗室到工廠，從探索研究到技術(shù)集成，都可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)用LabIEW的成果和開發(fā)產(chǎn)品。. 具有圖形化的編程方式，設(shè)計者無需寫任何文本格式的代碼，是真正的工程師的語言。.提高豐富的數(shù)據(jù)采集、分析及存儲的庫函數(shù)。.提高傳統(tǒng)的程序調(diào)試手段，如設(shè)置斷點、單步運行，同時提供獨具特色的執(zhí)行工具，使程序動畫式運行，利用設(shè)計者觀察到程序運行的細(xì)節(jié)，使程序的調(diào)試和開發(fā)更為便捷。.32位的編譯器生成32位的編譯程序，保證用戶數(shù)據(jù)采集、測試和測量方案的高速運行。.囊括了PCI，GPIB，PXI，XI，

20、RS-232/485，USB等各種儀器通信總線標(biāo)準(zhǔn)的所有功能函數(shù)，使得不懂的總線標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)者也能夠驅(qū)動不同總線標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)備與儀器。.提供大量與外部代碼或軟件運行鏈接的機(jī)制，如DLL，DDE，ActieX等。.具有強大的Internet功能，支持常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，方便網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程測控儀器的開發(fā)。23虛擬儀器軟件平臺LabVIEW講到虛擬儀器,不能不提革命先鋒美國國家儀器公司(National Instruments,以下簡稱NI),NI提出“軟件就是儀器”的口號,徹底打破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義,用戶無法改變的模式,該公司已研究及制作數(shù)以百計的綜合軟件與硬件產(chǎn)品,在配合標(biāo)準(zhǔn)電腦使用時,即可取代傳統(tǒng)儀器(

21、或與之連接通訊),及監(jiān)控工序流程。NI目前正致力于發(fā)揚新的解決方案,協(xié)助工程師、科學(xué)家以更快、更好、更低于預(yù)算達(dá)到他們的目標(biāo)。這里提出介紹的都是NI研制的虛擬儀器產(chǎn)品,讓各位深入認(rèn)識其優(yōu)點。軟件是虛擬儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵。所以,提高軟件編程效率也就成了一個非?，F(xiàn)實的問題。根據(jù)微軟件及其他電腦應(yīng)用軟件工業(yè)家的觀點,在當(dāng)今這個信息時代,提高軟件編程效率的關(guān)鍵是采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù),但是,僅有面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)還是不夠的,因為不可能讓所有人都去學(xué)習(xí)復(fù)雜的C/C+語言,同時成為行業(yè)專家和編程專家。為此,在這里特地為你推薦兩種虛擬儀器的開發(fā)平臺Lab IEW和Lab IEW RT,這兩種編程語言以簡單直觀的

22、編程方式,配合眾多的設(shè)備駁動程序,把復(fù)雜、煩瑣、費時、難學(xué)的語言編程簡化成用功能方框圖、或?qū)嶓w圖形,通過簡單的連線方式,這樣便完成程式設(shè)計。并設(shè)有自動除錯及測試功能,令程式開發(fā)時間大為縮短。第3章 虛擬信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)與組成31虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的前面板本虛擬信號發(fā)生器主要由一塊PCI總線的多功能數(shù)據(jù)采集卡和相應(yīng)的軟件組成。將它們安裝在一臺運行Windowsxp的PC機(jī)上。即構(gòu)成一臺功能強大的函數(shù)信號發(fā)生器。本虛擬信號發(fā)生器的設(shè)計參考了SG 1645功率函數(shù)信號發(fā)生器。本函數(shù)信號發(fā)生器的前面板主要由以下幾個部分構(gòu)成：儀器控制按鈕，輸出頻率控制窗口(包括頻率顯示單位)，頻率倍成控制，波形選擇，頻

23、率微調(diào)按鈕，直流偏置，方波占空比節(jié)，輸出波形幅度控制按鈕。頻率微調(diào)范圍：O11 Hz；直流偏置：一1010V；方波占空比：0100；輸出波形幅度：010V。此外還增加了許多修飾性的元件如面板上的壓控輸入、記數(shù)輸入、同步輸出、電壓輸出等。使用這些修飾性的元件的目的是為了增加儀器的美觀性，并盡量與真實儀器的使用界面相一致。 圖3-1 函數(shù)信號發(fā)生器的前面板32虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的硬件構(gòu)成本虛擬信號發(fā)生器的輸入輸出的硬件部分為一數(shù)據(jù)采集卡和具有一定配置要求的PC機(jī)，數(shù)據(jù)的輸入輸出靠對數(shù)據(jù)采集卡輸出輸入口的定義來實現(xiàn)。本設(shè)計采用的PCI一1200數(shù)據(jù)采集卡是一塊性價比較好的產(chǎn)品，具備數(shù)模轉(zhuǎn)換的功能。能

24、將產(chǎn)生的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號且數(shù)模轉(zhuǎn)換精度高，而且還具備濾波功能，從而使輸出波形光滑。它支持單極和雙極性模擬信號輸入，信號輸入范圍分別為一5一+5V和010V。提供l6路單端，8路差動模擬輸入通道、2路獨立的DA輸出通道、24線的TTL型數(shù)字0、3個l6位的定時計數(shù)器等多種功能。硬件接口部分用于數(shù)據(jù)輸入或輸出時的通道設(shè)置。硬件接口部分程序框圖如圖3-2所示：圖3-2硬件接口程序圖Device用于指定所用的設(shè)備號該設(shè)備號通過Measurment and Automation Exptorer工具配置。Waveform Length用于設(shè)定數(shù)據(jù)采集卡的緩沖區(qū)的大小。Channel用于指定使用的設(shè)

25、備的通道號(一般的數(shù)據(jù)采集卡具備多個輸人輸出通道)。33儀器功能描述本儀器功能主要包括四類函數(shù)信號一正弦波、方波、三角波、鋸齒波的輸出，頻率的倍乘與微調(diào)相結(jié)合，以及實現(xiàn)輸出波形的直流偏置、電壓幅度的控制等功能。具體指標(biāo)如如表1所示表1 函數(shù)信號發(fā)生器性能指標(biāo)輸出波形四種波形正弦波、方波、三角波、鋸齒波任意選擇輸出頻率范圍0.11KHZ直流偏置-10V10V方波占空比0100%輸出波形幅度010V34 虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的軟件設(shè)計與實現(xiàn)軟件部分采用專業(yè)的LabVIEW6i圖形化虛擬儀器開發(fā)工具。虛擬函數(shù)信號發(fā)生器主要由軟件完成輸出波形信號的產(chǎn)生和輸出信號頻率的顯示。輸出波形頻率的變化的具體實現(xiàn)是

26、將波形數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)采集卡的緩沖區(qū)當(dāng)中通過設(shè)置緩沖區(qū)的更新頻率(改變內(nèi)部的時鐘頻率)來實現(xiàn)輸出數(shù)據(jù)頻率的變化。該過程主要運用了Labview中的數(shù)據(jù)采集子模塊中的AO START功能模塊 從實現(xiàn)功能的角度來說本次設(shè)計的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的功能結(jié)構(gòu)主要包括兩大功能模塊： 波形產(chǎn)生模塊(FG模塊)和頻率單位變化控制(DISPLAY)模塊。波形產(chǎn)生模塊又調(diào)用FGEN模塊。FGEN模塊為數(shù)字波形產(chǎn)生模塊。35 數(shù)字波形產(chǎn)生模塊波形產(chǎn)生模塊是虛擬函數(shù)信號發(fā)生器軟件的核心。利用該模塊可實現(xiàn)正弦波、方波、鋸齒波、三角波等波形。正弦波的產(chǎn)生原理是通過調(diào)用sinfx1函數(shù)來實現(xiàn)。在本次設(shè)計，設(shè)計每一正弦波周期由1

27、000點組成，利用類似C語言中的For循環(huán)為x賦值，這樣執(zhí)行一次For循環(huán)，便可以產(chǎn)生生成一個周期正弦波所需的數(shù)據(jù)，然后利用While循環(huán)，使程序反復(fù)執(zhí)行，就可以連續(xù)輸出正弦波形。方波、鋸齒波、三角波的產(chǎn)生原理與正弦波產(chǎn)生原理相近，都是通過數(shù)學(xué)運算來實現(xiàn)代表波形的數(shù)字序列。與模擬信號相比，利用軟件的方法產(chǎn)生的波形數(shù)字序列雖然存在著一定的誤差，但只要一個周期內(nèi)選的點數(shù)足夠的多。就可以使誤差降到最低，對結(jié)果的影響最小。利用軟件產(chǎn)生波形的一個最大的優(yōu)點是使儀器的成本大大降低， 而且使儀器小型化，智能化。其正弦波源程序如下圖3-3所示正圖3-3正弦波源程序可以通過界面的頻率選型修改頻率大小，通過幅值修

28、改輸出幅值大小，加入了停止按鈕，其運行程序如圖3-4所示可以通過Knob調(diào)整頻率。圖3-4正弦波顯示程序其調(diào)整界面的如下圖3-5所示，可以通過信號調(diào)整輸種類，可以通過頻率設(shè)定頻率大小，同時，可以設(shè)計噪聲等等項。3-6 調(diào)整界面其方波源程序如圖3-7所示圖3-8方波源程序其方波顯示程序如下圖3-9所示圖3-9 方波顯示程序其三角波源程序如圖3-10所示圖3-11三角波源程序其三角波顯示程序如下圖3-11所示圖3-12三角波顯示程序其鋸齒波源程序如圖3-13所示圖3-13 鋸齒波源程序其三角波顯示程序如下圖3-14所示圖3-14 鋸齒波顯示程序當(dāng)輸出頻率動態(tài)范圍較大時，用單個旋轉(zhuǎn)按鈕控制時，由于旋

29、轉(zhuǎn)一個很小的角度就會產(chǎn)生較大的頻率變動，給頻率的準(zhǔn)確設(shè)置帶來了較大困難，通過使用一個旋鈕和頻率倍乘相結(jié)合，可大大提高頻率的輸出控制精度。為了提高頻率的輸出控制精度，在本次的設(shè)計當(dāng)中，通過使用頻率單位變化控制模塊，使輸出控制精度可達(dá)到0001Hz。該在該框圖程序當(dāng)中，實現(xiàn)了輸出頻率單位的變化。其設(shè)計思路為：通過判斷代表1000倍乘的按鈕是否按下。如按下則其狀態(tài)為“真”，即布爾值1，否則為0，通過判斷條件查詢所返回的值就可控制一個用于顯示頻率單位的顯示型控件。在頻率單位變化控制模塊中，使用了三個全局變量：frequencv Base、Signal Typ和Number of cyctes，用于向主

30、程序傳送產(chǎn)生的頻率數(shù)據(jù)、頻率倍乘控制信息和循環(huán)次數(shù)。 對于電子線路中所標(biāo)稱的噪聲，可以概括地認(rèn)為，它是對目的信號以外的所有信號的一個總稱。最初人們把造成收音機(jī)這類音響設(shè)備所發(fā)出噪聲的那些電子信號，稱為噪聲。但是，一些非目的的電子信號對電子線路造成的后果并非都和聲音有關(guān)，因而，后來人們逐步擴(kuò)大了噪聲概念。例如，把造成視屏幕有白班呀條紋的那些電子信號也稱為噪聲?？赡芤哉f，電路中除目的的信號以外的一切信號，不管它對電路是否造成影響，都可稱為噪聲。例如，電源電壓中的紋波或自激振蕩，可對電路造成不良影響，使音響裝置發(fā)出交流聲或?qū)е码娐氛`動作，但有時也許并不導(dǎo)致上述后果。對于這種紋波或振蕩，都應(yīng)稱為電路的

31、一種噪聲。又有某一頻率的無線電波信號，對需要接收這種信號的接收機(jī)來講，它是正常的目的信號，而對另一接收機(jī)它就是一種非目的信號，即是噪聲。在電子學(xué)中常使用干擾這個術(shù)語，有時會與噪聲的概念相混淆，其實，是有區(qū)別的。噪聲是一種電子信號，而干擾是指的某種效應(yīng)，是由于噪聲原因?qū)﹄娐吩斐傻囊环N不良反應(yīng)。而電路中存在著噪聲，卻不一定就有干擾。在數(shù)字電路中。往往可以用示波器觀察到在正常的脈沖信號上混有一些小的尖峰脈沖是所不期望的，而是一種噪聲。但由于電路特性關(guān)系，這些小尖峰脈沖還不致于使數(shù)字電路的邏輯受到影響而發(fā)生混亂，所以可以認(rèn)為是沒有干擾。 當(dāng)一個噪聲電壓大到足以使電路受到干擾時，該噪聲電壓就稱為干擾電壓

32、。而一個電路或一個器件，當(dāng)它還能保持正常工作時所加的最大噪聲電壓，稱為該電路或器件的抗干擾容限或抗擾度。一般說來，噪聲很難消除，但可以設(shè)法降低噪聲的強度或提高電路的抗擾度，以使噪聲不致于形成干擾。第4 章 總 結(jié)本文作者虛擬信號發(fā)生器通過LabVIEW圖形化語言將計算機(jī)硬件資源與儀器硬件有機(jī)地融合為一體，從而把計算機(jī)強大的計算處理能力和儀器硬件的測量、控制能力結(jié)合在儀器，大大縮小了儀器硬件的成本和體積，并通過LabVIEW實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的顯示、存儲以及分析處理。因為虛擬信號發(fā)生器可與計算機(jī)同步發(fā)展，與網(wǎng)絡(luò)及其他周邊設(shè)備互聯(lián)，用戶只需改變軟件程序就可以不斷賦予它或擴(kuò)展增強它的測量功能。這就是說，一起

33、的設(shè)計制造不再是廠家的專利。虛擬信號發(fā)生器開創(chuàng)了儀器使用者可以成為一起設(shè)計者的時代，這將給虛擬信號發(fā)生器使用者帶來無盡的利益。Labview作為一個圖形化編程軟件，是開發(fā)測試系統(tǒng)的一種功能強大、方便快捷的編程工具。其良好的相通性、開放性、專用性，使測試系統(tǒng)的開發(fā)周期短、成本低、質(zhì)量高?；贚abview的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器具有機(jī)交互性好、易于操作等特點，能夠廣泛的應(yīng)用與于科研、生產(chǎn)等領(lǐng)域 結(jié)束語畢業(yè)設(shè)計是檢測我們大學(xué)學(xué)習(xí)成果的綜合性測試，它不僅要求我們有扎實的專業(yè)理論知識和實踐操作能力，更要求我們有嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。但由于我們的基礎(chǔ)理論知識不夠扎實，對新技術(shù)的了解也很少，所以我們在設(shè)計過程中遇到了許多問題和困難，但在xx老師的悉心指導(dǎo)幫助下，我們終于順利地完成了本次課題的設(shè)計。通過這次的畢