模擬電路課程設(shè)計(jì)---基于labview信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)

1、<p>　　模擬電路課程設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　( 2008級(jí) ) </p><p>　　題 目： 基于LABVIEW信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué) 院： 工學(xué)院 </p><p>　　班 級(jí)：

2、 </p><p>　　姓名學(xué)號(hào)： </p><p>　　基于labview的虛擬信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要2</b></p><p>　　Abstract2</p><

3、;p><b>　　第1章緒論3</b></p><p>　　1.1研究背景及動(dòng)態(tài)3</p><p>　　1.2 Labview虛擬儀器4</p><p>　　第2章 LabVIEW簡(jiǎn)介5</p><p>　　2.1 LabVIEW特點(diǎn)5</p><p>　　2.2 LabIEW軟

4、件的特點(diǎn)6</p><p>　　第3章 虛擬信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)與組成9</p><p>　　3．1虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的前面板9</p><p>　　3．2虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的硬件構(gòu)成9</p><p>　　3．3儀器功能描述10</p><p>　　3．4 虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)10</p&

5、gt;<p>　　3．5 數(shù)字波形產(chǎn)生模塊11</p><p>　　第4 章 總 結(jié)13</p><p><b>　　結(jié)束語14</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)15</b></p><p><b>　　摘要</b></p>&l

6、t;p>　　基于專業(yè)虛擬儀器開發(fā)工具Labview，設(shè)計(jì)了一虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。該虛擬函數(shù)信號(hào)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(dòng)態(tài)范圍較寬且可微調(diào)。</p><p>　　關(guān)鍵字：虛擬儀器；Labview； 數(shù)信號(hào)發(fā)生器；數(shù)據(jù)采集卡</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　在有關(guān)電參量的測(cè)量中，我

7、們需要用到信號(hào)源，而信號(hào)發(fā)生器則為我們提供了在測(cè)量中所需的信號(hào)源，它可以產(chǎn)生不同頻率的正弦信號(hào)、方波、三角波、鋸齒波、正負(fù)脈沖信號(hào)、調(diào)幅信號(hào)、調(diào)頻信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)等，其輸出信號(hào)的幅值也可以按需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)信號(hào)發(fā)生器種類繁多，價(jià)格昂貴，而且儀器功能固定單一，不具備用戶對(duì)儀器進(jìn)行定義及編程的功能，一個(gè)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室很難同時(shí)擁有多類信號(hào)發(fā)生器，然而，基于虛擬儀器技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室則能夠?qū)崿F(xiàn)這一要求。</p><p>　　隨著計(jì)

8、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、自動(dòng)測(cè)試和儀器控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)和推動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)和儀器控制的設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)發(fā)生了深刻的變化?！败浖词莾x器”已成為測(cè)試與測(cè)量技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。虛擬信號(hào)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(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化應(yīng)用。本文主要是介紹了基于LabVIEW的虛擬信號(hào)發(fā)生器的研究背景和發(fā)展動(dòng)態(tài)。</p><p>　　1.1研究背

9、景及動(dòng)態(tài)</p><p>　　隨著計(jì)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)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(shí)空限制和地域限制，大范圍通信變得越來越容易，對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的組建也產(chǎn)生了越來越大的影響。一個(gè)大的復(fù)雜測(cè)試系統(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(tái)計(jì)算機(jī)并不能勝任測(cè)試任務(wù)，需要由分布在不同地理位置的若干計(jì)算機(jī)共同完成整個(gè)測(cè)試任務(wù)。集成測(cè)

10、試越來越不能滿足復(fù)雜測(cè)試任務(wù)的需要，因此，“網(wǎng)絡(luò)化儀器”的出現(xiàn)成為必然。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到虛擬信號(hào)發(fā)生器中是虛擬儀器發(fā)展的大趨勢(shì)。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(shí)間，并且其運(yùn)行速度幾乎不受影響，其一般特征是將虛擬信號(hào)發(fā)生器、外部設(shè)備、被測(cè)點(diǎn)以及數(shù)據(jù)庫等資源納入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)資源共享，共同完成測(cè)試任務(wù)。使用網(wǎng)絡(luò)化虛擬信號(hào)發(fā)生器，可在任何地點(diǎn)、任意時(shí)刻

11、獲取測(cè)量數(shù)據(jù)。</p><p>　　和以PC為核心的虛擬信號(hào)發(fā)生器相比，網(wǎng)絡(luò)化將虛擬儀器的發(fā)展產(chǎn)生一次革命，網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器將把單臺(tái)虛擬儀器實(shí)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(dú)立的基本硬件模塊實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的三大功能，以網(wǎng)線相連接，實(shí)現(xiàn)信息資源的共享。“網(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(cè)量技術(shù)手段的發(fā)展與更新。</p>&l

12、t;p>　　1.2 Labview虛擬儀器</p><p>　　LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument EngineeringWorkbench，實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成環(huán)境)是一種圖形化的編程語言，簡(jiǎn)稱G語言，它是由美國NI公司推出的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)應(yīng)用LabVIEW 開發(fā)平臺(tái)編制的程序稱為虛擬儀器，其核心概念就是“軟件即是儀器” LabVIEW 提供了測(cè)控儀器圖形化編程環(huán)

13、境，在這個(gè)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(gè)邏輯框即可構(gòu)成程序。它集成了與滿足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，同時(shí)，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)，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(hào)發(fā)生器，該儀器界面設(shè)計(jì)友好，功能強(qiáng)大，操作方便</p><p>　　自

14、從1986年美國NI(National Instrument)公司提出虛擬儀器的概念以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)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(jì)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(diǎn)主要有：具有更好的測(cè)量精度和可重復(fù)性：測(cè)量速度快；系統(tǒng)組建時(shí)間短；由用戶定義儀器功能；可擴(kuò)展性強(qiáng)；技術(shù)更新快等。虛擬儀器以軟件為核心

15、，其軟件又以美國NI公司的Labview虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)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(qiáng)大。目前，該開發(fā)軟件在國際測(cè)試、測(cè)控行業(yè)比較流行，在國內(nèi)的測(cè)控領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是在科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用的一種通用儀器。下面結(jié)合一個(gè)虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)技術(shù)。</p>

16、<p>　　第2章 LabVIEW簡(jiǎn)介</p><p>　　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(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)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(jì)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(diǎn)主要有：具有更好的測(cè)量精度和可重復(fù)

17、性：測(cè)量速度快；系統(tǒng)組建時(shí)間短；由用戶定義儀器功能；可擴(kuò)展性強(qiáng)；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(tái)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(qiáng)大。目前，該開發(fā)軟件在國際測(cè)試、測(cè)控行業(yè)比較流行，在國內(nèi)的測(cè)控領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是在科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用的一種通用儀器。下面結(jié)合一個(gè)虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)

18、計(jì)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(shí)現(xiàn)技術(shù)。</p><p>　　2.1 LabVIEW特點(diǎn)</p><p>　　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(jì)算機(jī)語言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(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，

19、產(chǎn)生的程序是框圖的形式。</p><p>　　與C和BASIC一樣，LabVIEW也是通用的編程系統(tǒng)，有一個(gè)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(chǔ)，等等。LabVIEW也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、以動(dòng)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。</p><p>　　虛擬儀器（vi

20、rtual instrumention）是基于計(jì)算機(jī)的儀器。計(jì)算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向。粗略地說這種結(jié)合有兩種方式，一種是將計(jì)算機(jī)裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計(jì)算機(jī)功能的日益強(qiáng)大以及其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強(qiáng)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(jì)算機(jī)。以通用的計(jì)算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托，實(shí)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

21、器方案。</p><p>　　虛擬儀器的主要特點(diǎn)有：</p><p>　　盡可能采用了通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件。 </p><p>　　可充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的能力，有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能更強(qiáng)的儀器。 </p><p>　　用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。 </p><p>　　虛擬儀器實(shí)

22、際上是一個(gè)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(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號(hào)處理。目前在這一領(lǐng)域內(nèi)，使用較為廣泛的計(jì)算機(jī)語言是美國NI公司的LabVIEW。</p><p>　　虛擬儀器的起源可以追溯到20世紀(jì)70年代，那時(shí)計(jì)算機(jī)測(cè)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(jí)的計(jì)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Ma

23、cintosh計(jì)算機(jī)上推出了LabVIEW2.0以前的版本。對(duì)虛擬儀器和LabVIEW長(zhǎng)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。</p><p>　　普通的PC有一些不可避免的弱點(diǎn)。用它構(gòu)建的虛擬儀器或計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)性能不可能太高。目前作為計(jì)算機(jī)化儀器的一個(gè)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。每一種儀器是一個(gè)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

24、，其面板仍然用虛擬的方式在計(jì)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(jì)算機(jī)相連，就組成了一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)。VXI儀器價(jià)格昂貴，目前又推出了一種較為便宜的PXI標(biāo)準(zhǔn)儀器。</p><p>　　虛擬儀器研究的另一個(gè)問題是各種標(biāo)準(zhǔn)儀器的互連及與計(jì)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。</p><p>　　LabVIEW（Laboratory

25、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(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。LabVIEW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(gè)功能強(qiáng)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

26、都生動(dòng)有趣。</p><p>　　圖形化的程序語言，又稱為“Ｇ”語言。使用這種語言編程時(shí)，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(gè)面向最終用戶的工具。它可以增強(qiáng)你構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實(shí)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、設(shè)計(jì)、測(cè)試并實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)時(shí)，可以大大提高工作效率。</p

27、><p>　　LabVIEW 8.0版本增加的Express技術(shù)，簡(jiǎn)化了測(cè)試測(cè)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(hào)連接，用戶甚至只需點(diǎn)擊鼠標(biāo)配置應(yīng)用系統(tǒng)，即可完成搭建工作并開始運(yùn)行。通過簡(jiǎn)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(cè)試測(cè)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

28、領(lǐng)域,適用于多種不同的操作系統(tǒng)平臺(tái)。與傳統(tǒng)程序語言不同,LabView采用強(qiáng)大的圖形化語言編程,面向測(cè)試工程師而非專業(yè)程序員,編程非常方便,人機(jī)交互界面直觀友好,具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化分析和儀器控制能力等特點(diǎn)[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(jì)算機(jī)無需添加額外配件便能完成采集功能,具有價(jià)格低廉、采樣精度高,與LabView軟件結(jié)合編程簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),可以構(gòu)成一個(gè)較高采樣精度

29、、中等采樣頻率、靈活性好的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?；谝陨?本文設(shè)計(jì)了種基于LabView的聲卡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、信號(hào)分析及信號(hào)發(fā)生等功能,在工程測(cè)量與實(shí)</p><p>　　2.2 LabIEW軟件的特點(diǎn)</p><p>　　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(jì)算機(jī)語言相比，有一個(gè)特別重要的不同點(diǎn)：其它計(jì)算機(jī)語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼行

30、；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。</p><p>　　像C或BASIC一樣，LabIEW也是通用的編程系統(tǒng)，有一個(gè)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(chǔ)等。LabIEW也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點(diǎn)、以動(dòng)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。</p>

31、<p>　　LabIEW易學(xué)易用，特別適合硬件工程師、實(shí)驗(yàn)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(shí)間內(nèi)掌握并應(yīng)用到實(shí)踐中去。</p><p>　　LabIEW在包括航空、航天、通信、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(jiǎn)單的儀器控制、數(shù)據(jù)采集到尖端的測(cè)試和工業(yè)自動(dòng)化，從大學(xué)實(shí)驗(yàn)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。<

32、;/p><p>　　具有圖形化的編程方式，設(shè)計(jì)者無需寫任何文本格式的代碼，是真正的工程師的語言。</p><p>　　②.提高豐富的數(shù)據(jù)采集、分析及存儲(chǔ)的庫函數(shù)。</p><p>　?、?提高傳統(tǒng)的程序調(diào)試手段，如設(shè)置斷點(diǎn)、單步運(yùn)行，同時(shí)提供獨(dú)具特色的執(zhí)行工具，使程序動(dòng)畫式運(yùn)行，利用設(shè)計(jì)者觀察到程序運(yùn)行的細(xì)節(jié)，使程序的調(diào)試和開發(fā)更為便捷。</p><

33、p>　　④.32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(cè)試和測(cè)量方案的高速運(yùn)行。</p><p>　?、?囊括了PCI，GPIB，PXI，XI，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(dòng)不同總線標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)備與儀器。</p><p>　?、?提供大量與外部代碼或軟件運(yùn)行鏈接的機(jī)制，如DLL，DDE，ActieX等。

34、</p><p>　　⑦.具有強(qiáng)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(cè)控儀器的開發(fā)。2．3虛擬儀器軟件平臺(tái)——LabVIEW</p><p>　　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(jiǎn)稱NI),NI提出“軟件就是儀器”的口號(hào),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(jì)的綜合

35、軟件與硬件產(chǎn)品,在配合標(biāo)準(zhǔn)電腦使用時(shí),即可取代傳統(tǒng)儀器(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(yáng)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(shí)其優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　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(gè)非?，F(xiàn)實(shí)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(diǎn),在當(dāng)今這個(gè)信息時(shí)代,提高軟件編

36、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?yàn)椴豢赡茏屗腥硕既W(xué)習(xí)復(fù)雜的C/C++語言,同時(shí)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(tái)Lab IEW和Lab IEW RT,這兩種編程語言以簡(jiǎn)單直觀的編程方式,配合眾多的設(shè)備駁動(dòng)程序,把復(fù)雜、煩瑣、費(fèi)時(shí)、難學(xué)的語言編程簡(jiǎn)化成用功能方框圖、或?qū)嶓w圖形,通過簡(jiǎn)單的連線方式,這樣便完成程式設(shè)計(jì)。并設(shè)有自動(dòng)除錯(cuò)及測(cè)試功能,令程式開發(fā)

37、時(shí)間大為縮短。</p><p>　　第3章 虛擬信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)與組成</p><p>　　3．1虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的前面板</p><p>　　本虛擬信號(hào)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(tái)運(yùn)行Windowsxp的PC機(jī)上。即構(gòu)成一臺(tái)功能強(qiáng)大的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。本虛擬信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)參考了SG 1645功率函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。&

38、lt;/p><p>　　本函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的前面板主要由以下幾個(gè)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：O．1—1 Hz；直流偏置：一10—10V；方波占空比：0—100％；輸出波形幅度：0—10V。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

39、目的是為了增加儀器的美觀性，并盡量與真實(shí)儀器的使用界面相一致。</p><p>　　圖3-1 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的前面板</p><p>　　3．2虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的硬件構(gòu)成</p><p>　　本虛擬信號(hào)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(duì)數(shù)據(jù)采集卡輸出輸入口的定義來實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)采用的PCI一1200數(shù)據(jù)采集卡是一

40、塊性價(jià)比較好的產(chǎn)品，具備數(shù)／模轉(zhuǎn)換的功能。能將產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)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(hào)輸入，信號(hào)輸入范圍分別為一5一+5V和0—10V。提供l6路單端，8路差動(dòng)模擬輸入通道、2路獨(dú)立的DA輸出通道、24線的TTL型數(shù)字Ⅳ0、3個(gè)l6位的定時(shí)計(jì)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(shí)的通道設(shè)置。硬件接口部分程序框圖如圖3-2所示：</p><

41、;p>　　圖3-2硬件接口程序圖</p><p>　　Device用于指定所用的設(shè)備號(hào)．該設(shè)備號(hào)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)備的通道號(hào)(一般的數(shù)據(jù)采集卡具備多個(gè)輸人輸出通道)。</p><p><b>　　3．3儀器功能描述&l

42、t;/b></p><p>　　本儀器功能主要包括四類函數(shù)信號(hào)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(shí)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</p><p>　　表1 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器性能指標(biāo)</p><p>　　3．4 虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　軟件

43、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(hào)發(fā)生器主要由軟件完成輸出波形信號(hào)的產(chǎn)生和輸出信號(hào)頻率的顯示。輸出波形頻率的變化的具體實(shí)現(xiàn)是將波形數(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(shí)鐘頻率)來實(shí)現(xiàn)輸出數(shù)據(jù)頻率的變化。該過程主要運(yùn)用了Labview中的數(shù)據(jù)采集子模塊中的AO START功能模塊 從實(shí)現(xiàn)功能的角度來說．本次設(shè)計(jì)的虛擬函數(shù)信號(hào)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

44、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</p><p><b>　　。</b></p><p>　　3．5 數(shù)字波形產(chǎn)生模塊</p><p>　　波形產(chǎn)生模塊是虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器軟件的核心。利用該模塊可實(shí)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)

45、用sinfx1函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。在本次設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)每一正弦波周期由1000點(diǎn)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(gè)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(yùn)算來實(shí)現(xiàn)代表波形的數(shù)字序列。與模擬信號(hào)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(gè)周期內(nèi)選的點(diǎn)數(shù)足夠的多。就

46、可以使誤差降到最低，對(duì)結(jié)果的影響最小。利用軟件產(chǎn)生波形的一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)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</p><p>　　圖3-3正弦波源程序</p><p>　　可以通過界面的頻率選型修改頻率大小，通過幅值修改輸出幅值大小，加入了停止按鈕，其運(yùn)行程序如圖3-4所示可以通過Knob調(diào)整頻率。</p><p>　　

47、圖3-4正弦波顯示程序</p><p>　　其調(diào)整界面的如下圖3-5所示，可以通過信號(hào)調(diào)整輸種類，可以通過頻率設(shè)定頻率大小，同時(shí)，可以設(shè)計(jì)噪聲等等項(xiàng)。</p><p><b>　　3-6 調(diào)整界面</b></p><p>　　其方波源程序如圖3-7所示</p><p><b>　　圖3-8方波源程序</b

48、></p><p>　　其方波顯示程序如下圖3-9所示</p><p>　　圖3-9 方波顯示程序</p><p>　　其三角波源程序如圖3-10所示</p><p>　　圖3-11三角波源程序</p><p>　　其三角波顯示程序如下圖3-11所示</p><p>　　圖3-12三角波顯

49、示程序</p><p>　　其鋸齒波源程序如圖3-13所示</p><p>　　圖3-13 鋸齒波源程序</p><p>　　其三角波顯示程序如下圖3-14所示</p><p>　　圖3-14 鋸齒波顯示程序</p><p>　　當(dāng)輸出頻率動(dòng)態(tài)范圍較大時(shí)，用單個(gè)旋轉(zhuǎn)按鈕控制時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)一個(gè)很小的角度就會(huì)產(chǎn)生較大的頻率變

50、動(dòng)，給頻率的準(zhǔn)確設(shè)置帶來了較大困難，通過使用一個(gè)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(jì)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0．001Hz。該在該框圖程序當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)了輸出頻率單位的變化。其設(shè)計(jì)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(gè)用于顯示頻率單位的顯示型控件。在頻

51、率單位變化控制模塊中，使用了三個(gè)全局變量：frequencv Base、Signal Typ和Number of cyctes，用于向主程序傳送產(chǎn)生的頻率數(shù)據(jù)、頻率倍乘控制信息和循環(huán)次數(shù)。 </p><p>　　對(duì)于電子線路中所標(biāo)稱的噪聲，可以概括地認(rèn)為，它是對(duì)目的信號(hào)以外的所有信號(hào)的一個(gè)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(hào)，稱為噪聲。但是，一些非目的的電子信號(hào)對(duì)電子線路造成的后果并非都

52、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(hào)也稱為噪聲。可能以說，電路中除目的的信號(hào)以外的一切信號(hào)，不管它對(duì)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(duì)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(dòng)作，但有時(shí)也許并不導(dǎo)致上述后果。對(duì)于這種紋波或振蕩，都應(yīng)稱為電路的一種噪聲。又有某一頻率的無線電波信號(hào)，對(duì)需要接收這種信號(hào)的接收機(jī)來講，它是正常的目的信號(hào)，而對(duì)另一

53、接收機(jī)它就是一種非目的信號(hào)，即是噪聲。在電子學(xué)中常使用干擾這個(gè)術(shù)語，有時(shí)會(huì)與噪聲的概念相混淆，其實(shí)，是有區(qū)別的。噪聲是一種電子信號(hào)，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(hào)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</p><p>　　當(dāng)一個(gè)噪聲電壓大到足以使電路受到干擾時(shí)

54、，該噪聲電壓就稱為干擾電壓。而一個(gè)電路或一個(gè)器件，當(dāng)它還能保持正常工作時(shí)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(qiáng)度或提高電路的抗擾度，以使噪聲不致于形成干擾。</p><p><b>　　第4 章 總 結(jié)</b></p><p>　　本文作者虛擬信號(hào)發(fā)生器通過LabVIEW圖形化語言將計(jì)算機(jī)硬件資源與儀器

55、硬件有機(jī)地融合為一體，從而把計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算處理能力和儀器硬件的測(cè)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(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)以及分析處理。因?yàn)樘摂M信號(hào)發(fā)生器可與計(jì)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(qiáng)它的測(cè)量功能。這就是說，一起的設(shè)計(jì)制造不再是廠家的專利。虛擬信號(hào)發(fā)生器開創(chuàng)了儀器使用者可以成為一起設(shè)計(jì)者的時(shí)代，這將給虛擬信號(hào)發(fā)生器使用者帶來無盡的利益

56、。</p><p>　　Labview作為一個(gè)圖形化編程軟件，是開發(fā)測(cè)試系統(tǒng)的一種功能強(qiáng)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(cè)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(hào)發(fā)生器具有機(jī)交互性好、易于操作等特點(diǎn)，能夠廣泛的應(yīng)用與于科研、生產(chǎn)等領(lǐng)域． </p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p

57、>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是檢測(cè)我們大學(xué)學(xué)習(xí)成果的綜合性測(cè)試，它不僅要求我們有扎實(shí)的專業(yè)理論知識(shí)和實(shí)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(shí)不夠扎實(shí)，對(duì)新技術(shù)的了解也很少，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)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(jì)。通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步加深了對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解， </p><p>　　總之，為期八周的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我獲益

58、匪淺。本次設(shè)計(jì)不僅使我對(duì)專業(yè)理論知識(shí)有了更深的理解，也培養(yǎng)了我的動(dòng)手操作能力以及將所學(xué)理論運(yùn)用到實(shí)際中來的能力，更培養(yǎng)了我的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神！</p><p>　　在設(shè)計(jì)工作的一開始，XX老師就對(duì)我的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行了明確的指引，使得我在設(shè)計(jì)的開始就有了明確的設(shè)計(jì)方向，樹立正確的設(shè)計(jì)方法。同時(shí)xx老師為我明確的指出了本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，尤其在參考資料查閱方面提供了很多具有重要參考價(jià)值的資料，使我能夠很快的了解電壓表相關(guān)知識(shí)，

59、全力投入到畢業(yè)設(shè)計(jì)中來，達(dá)到了事半功倍的效果，使工作效率大為提高。Xx老師總是在百忙之中給予我指導(dǎo)，解決了很多我所不能解決的實(shí)際問題。在xx老師的教導(dǎo)和關(guān)懷下，我的各方面能力得到了很大的提高，這將為我在今后的工作奠定良好而扎實(shí)的基礎(chǔ)。我在學(xué)業(yè)和生活中取得的每一點(diǎn)成績(jī)都浸透著老師的心血和關(guān)注。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，敏銳深邃的洞察力，強(qiáng)烈的創(chuàng)新精神，廣博的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及平易近人循循善誘的作風(fēng)，使我受益終生并將激勵(lì)學(xué)生在今后的人生道路上

60、奮進(jìn)不息。</p><p>　　通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的知識(shí)的一次綜合性考驗(yàn)。在整個(gè)設(shè)計(jì)和制作過程中，我對(duì)原有的知識(shí)進(jìn)行了實(shí)際的應(yīng)用，同時(shí)對(duì)于一些新的知識(shí)又進(jìn)行了深入的學(xué)習(xí)，使我認(rèn)識(shí)到了學(xué)習(xí)的知識(shí)還存在許多的缺陷和不足。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]胡仁喜等編著. LabVIEW8.2.

61、1虛擬儀器實(shí)例指導(dǎo)教程. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.11.</p><p>　　[2]張凱等編著. LabVIEW虛擬儀器工程設(shè)計(jì)與開發(fā). 北京:國防工業(yè)出版社,2004.6.</p><p>　　[3]張毅等編著. 虛擬儀器技術(shù)分析與應(yīng)用. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.2.</p><p>　　[4]余成波,馮麗輝等編著. 虛擬儀器技術(shù)與設(shè)計(jì). 重慶:重