基于labview多功能函数信号发生器设计大学本科毕业论文.doc

湖北理工学院毕业设计（论文）基于Labview多功能函数信号发生器设计 目 录第1章 引言.11.1课题主要研究工作.11.2课题研究意义.1第2章 虚拟函数信号发生器概况.22.1虚拟仪器简述.2 2.1.1虚拟仪器的基本概念.2 2.1.2虚拟仪器的特点.3 2.1.3虚拟仪器的分类.4 2.1.4虚拟仪器的发展方向.5 2.1.5虚拟仪器的软硬件平台.62.2信号发生器介绍.7 2.2.1信号发生器概述.7 2.2.2虚拟信号发生器的工作原理.8 2.2.3信号发生器的工作原理.92.3虚拟函数信号发生器结果与组成.9 2.3.1虚拟函数发生器的前面板.9 2.3.2虚拟函数发生器的程序框图.10第3章 虚拟仪器开发平台Labview.113.1 LabVIEW简介.113.2 LabVIEW中信号处理与分析.113.3 LabVIEW中函数信号模块.12第4章 多功能虚拟函数信号发生器设计.15 4.1设计思路.15 4.2虚拟函数信号发生器设计过程.16 4.1.1软件设计方案.16 4.1.2标准频率.18 4.3主流程图及模块分析.18 4.3.1主流程图.18 4.3.2主要模块分析.20 4.4多功能波形设计.21 4.4.1正弦波信号产生及参数设置.21 4.4.2方波信号产生及参数设置.21 4.4.3三角波信号产生及参数设置.23 4.4.4锯齿波信号产生及参数设置.24 4.4.5波形控制的设计.25 4.5函数信号发生器的功能描述.264.6程序框图和前面板图.28 4.7实现效果图.29结 论32致 谢33参考文献34 湖北理工学院毕业设计（论文）第1章 引 言1.1课题主要研究工作 电磁信号的测量和研究，我们需要使用一个或多个信号源，函数信号发生器为我们提供了所需的信号源。它可以产生不同频率的正弦波，方波，三角波，锯齿波，积极脉冲和负脉冲信号，FM信号，调幅信号和随机信号。的输出信号的幅度也可以根据需要进行调整。各种各样的传统信号发生器，价格昂贵，固定功能单一，不具备用户自定义和编程功能的仪器，传统的实验室很难有各种各样的信号发生器。然而，基于虚拟仪器技术的实验室可以达到这个要求。 LabVIEW在实际生活中被广泛应用，其主要研究工作是了解虚拟仪器的设计方法，学习LabVIEW的软件功能，设计一个能产生矩形波，三角波，正弦波，且其幅值，频率可根据用户进行选择的虚拟波形发生器。1.2课题研究的意义 在测量领域的科学和技术的发展需要不断更新测量设备，以满足日益增长的高的测量要求。然而，花了很多钱，买仪器，我们可能只需要其中的一部分，同时一些其他应用程序的功能要求，但不能满足仪器。毫无疑问极大的投资浪费。试想一下，如果该仪器可以稍微改动，以实现更大的使用好看。但它是非常困难的传统仪器。虚拟仪器的出现，将彻底改变这种局面。计算机硬件和软件资源，用户可以随心所欲地根据自己的需要，设计自己的仪器系统，以满足各种应用需求。数字信号发生器，广泛应用于科研和工程设计的通用仪器。精度高，信号发生器具有的数据存储容量，生产过程是复杂和昂贵。虚拟数字存储信号发生器的设计具有一定的经济价值;虚拟仪器操作简单，功能丰富，价格低廉，重复开发，优势可以是用户自定义的虚拟信号发生器，可以充分发挥。虚拟数字信号发生器的设计，可以同时显示，记录和存储多通道输入波形和波形数据分析和处理，具有一定的意义。 第2章 虚拟函数信号发生器的概况2.1虚拟仪器简述2.1.1虚拟仪器的基本概念自从1986年美国NI(National Instrument)公司提出虚拟仪器概念以来,随着计算机技术和测量技术的发展,虚拟仪器技术也得到很快的发展。虚拟仪器是指: 使用现有的PC，加上专门设计的仪器硬件和专用软件，形成既有普通仪器，其他通用仪器特殊功能的新工具的基本功能。与传统的仪器相比其特点主要有:具有测量速度快;更好的测量精度和可重复性; 由用户定义仪器功能;系统组建时间短;可扩展性强;技术更新快等。虚拟仪器软件为核心，软件NI LabVIEW虚拟仪器软件开发平台是最常用的。所谓虚拟仪器，是由用户定义的虚拟面板，计算机仪表系统测试功能测试软件设计为核心的硬件平台，在电脑上。虚拟仪器精华使用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以各种形式表达输出检测结果;强大的计算机软件功能使用1/ O接口设备实现信号数据的计算，分析和处理;完成收购的信号测量和调节，从而完成各种测试功能的计算机测试系统。用户用鼠标或键盘操作虚拟面板，就像使用一个特殊的测量仪器。虚拟仪器的（虚拟Instrumention）是一种基于计算机的工具。关闭计算机和设备相结合，是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这个组合有两种方式，一种是计算机进入仪器，典型的例子是所谓的智能仪表。随着计算机变得更加强大，体积越来越小，这些工具的功能也更强大，包含嵌入式系统的仪器。另一种方法是安装仪器与计算机。通用的计算机硬件和操作系统为基础，各种仪器。虚拟仪器主要是指这种方法。下面的框图2-1反映了常见的虚拟仪器方案。 图2-1 虚拟仪器方案框图 2.1.2虚拟仪器的特点仪器技术发展至今,经历了数字化仪器、模拟仪器、层叠式仪器、智能仪器以及单台仪器系统阶段,从20世纪80年代进入了虚拟仪器系统阶段。虚拟仪器是一台计算机的硬件与相应的作为信号输入/输出接口，完整的信号采集，测量和调节，以完成一个计算机化的仪器系统的各种测试功能的测试功能。虚拟仪器软件的计算机硬件资源和仪器硬件有机地融合为一台计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量，控制能力结合起来，大大降低了成本和尺寸的仪器硬件，软件，数据显示，存储，分析和处理。虚拟仪器软件开发平台（如Lab2VIEW）的图像在计算机屏幕上模拟各种仪表盘（包括显示器，指示灯，旋钮，开关，按钮等），以及相应的功能。与传统仪器相比,它有以下特点:a) 仪器的功能是用户根据自己的需要由软件定义和设计 的(而不是事先由厂家定义好的),可以灵活方便地定制仪器,满足用户的特殊需要;b) 通用硬件平台确定后,由现有的软件取代传统仪器中的硬件来完成和扩展仪器的功能,并且增强了仪器的性能;c)与传统仪器相比研究周期缩短。d) 虚拟仪器是开放的，灵活的，可以与计算机的发展同步，可以与网络及外围设备互连。虚拟仪器是深层次的现代化的仪器和计算机技术相结合的产物，是计算机辅助测试（CAT）领域的一项重要技术。随着计算机、仪器的不断完善,虚拟仪器将向外挂式虚拟仪器、PXI型高精度集成虚拟仪器测试系统、网络化虚拟仪器3个方向发展。虚拟仪器的主要特点有：a.尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。b.可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。c.用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。与传统仪器相比虚拟仪器主要有以下优点:(1) 只有一个传统的仪表盘布置在其与多种显示和操作元件，容易导致许多识别和操作错误。与此相反的虚拟仪器来实现更复杂的功能，它可以是一些子面板操作。因此，在每个面板中可以实现简化和面板布局的功能操作的简单性，从而提高了测量精度和操作方便。在同一时间，不同形式的虚拟仪器面板的显示元件和操作元件不受标准件“和”过程“的限制，它们是通过编程来实现的，设计人员可以根据用户的认知的仪表盘设计的要求和操作要求。(2) 在通用硬件平台确定后，由现有的软件取代传统仪器中的硬件来完成仪器的功能。(3) 仪器的功能是用户根据需要由软件来定义，而不是由制造商提前好。(4) 仪器功能的扩展和性能的改进只需要更新相关软件设计而不需要购买新的器。(5)研制周期较传统仪器大为缩短。(6)虚拟仪器灵活、开放，可与计算机同步发展，与网络及其他周边设备互相关联。 2.1.3虚拟仪器分类 虚拟仪器的发展随着微型计算机的发展和采用总线方式的不同，可分为五种类型：1、 PCI总线插卡型虚拟仪器 通过这种方式插入计算机内的数据采集卡和专用软件，如LabVIEW，NI LabVIEW是一种图形化编程工具，它可以被设置仪器的构图和编程。 LabVIEW/ CVI的是一个基于文本的程序员提供了高效的编程工具，三种编程语言Visual C +，更多的还有如Visual Basic中，以及编码构图Labviews/ CVI构成的测试系统，充分利用计算机的总线，机箱，电源和软件的便利。但是，在电脑机箱和总线限制，电力短缺，机箱内部，而不是的时隙数的噪声电平越高，槽尺寸是比较小的，无屏蔽的机箱和其它缺点。2、并行口式虚拟仪器系列中的最新发展，可以连接到计算机的并行端口的测试设备，仪器的硬件集成在一个收集箱。计算机装载入仪器，通常可以完成各种测试和测量设备，可形成数字存储示波器，频谱分析仪，反演分析仪，任意波形发生器，频率计，数字万用表，功率计，可编程稳压电源，数据记录仪、数据采集器。美国LINK公司的DSO-2XXX系列虚拟仪器,它们的最大好处是可以与笔记本计算机相连，方便野外作业，又可与台式PC机相连，实现台式和便携式两用，非常方便。由于其价格低廉、用途广泛，特别适合于研发部门和各种教学实验室应用。3、GPIB总线方式的虚拟仪器GPIB技术是IEEE488标准的虚拟仪器早期的发展阶段。它的出现使电子测量独立的单台手工操作向大规模自动测试系统发展，典型的GPIB系统由一台PC机、一块GPIB接口卡和若干台GPIB形式的仪器通过GPIB电缆连接而成。GPIB技术可用计算机实现对仪器的操作和控制，替代传统的人工操作方式，可以很多方便地把多台仪器组合起来，形成自动测量系统。GPIB测量系统的结构和命令简单，主要应用于台式仪器，适合于精确度要求高的，但不要求对计算机高速传输状况时应用。4、VXI总线方式虚拟仪器VXI总线是一种高速计算机总线VME总线在VI领域的扩展，它具有稳定的电源，强有力的冷却能力和严格的RFI/EMI屏蔽。由于它的标准开放、结构紧凑、数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用、众多仪器厂家支持的优点，很快得到广泛的应用。5、PXI总线方式虚拟仪器PXI总线方式是PCI总线内核技术增加了成熟的技术规范和要求形成的，增加了多板同步触发总线的技术规范和要求形成的，增加了多板发总线，以使用于相邻模块的高速通讯的局总线。PXI的高度可扩展性。 2.1.4虚拟仪器发展方向虚拟仪器作为一种新的工具，其优点是，用户可以定义的功能和结构的仪表，并容易建立，灵活的转换，它已被广泛应用于电子测量，声学分析，故障诊断，航空航天，机械工程constructionengineering，铁路运输，生物医疗，教学和科研，以及许多其他方面。随着时代的发展，计算机硬件和软件技术，通信技术和网络技术，虚拟仪器技术的发展提供了广阔的天地，在国内和国外的仪器界是中国这个大市场。监测和控制设备，将高速，高效，高精确度和高可靠性，以及自动化，智能化和网络化的方向发展。开放式数据采集标准的虚拟仪器将放在标准化，通用化，系列化和模块化道路。虚拟仪器作为一种新的教学手段，慢慢的走进教室和实验室，电子技术，电子技术教学正逐步改变传统的模式，这是现代教育技术发展的必然。电子实验室建设，一些实验室常规设备已老化，一些技术上有些落后，在目前的学校经费少的情况下，如果配置的常规工具，仪器仪表，学校资金难以支付，不符合目前学校实际。此外，测试设备的数字化，电脑化的发展趋势，逐步取代传统的测试仪器。如果使用虚拟仪器技术，基于微机，建立综合测试平台，而不是传统的仪器，仪表，不仅满足电工电子实验教学的需求，有微电脑可作为其他相关电脑课程教学机，大大提高了设备的利用率，降低成本，实验室建设。应该解决的是如何让虚拟和现有文书的潜力，利用现有的工具来实现淘汰和取代传统仪器。总之，虚拟仪器具有非常广阔的发展空间，并最终取代了大量的传统仪器成为仪器领域的主流产品，测量，分析，控制，自动化仪表的核心。 2.1.5虚拟仪器软硬件平台虚拟仪器，加上了相应的硬件测试功能作为一个输入信源和输出接口（虚拟仪器的简称，以作为VD是一种基于计算机的仪器的在计算机上虚拟的开发平台（如LabVlEW的的LabWindows / CVU在pc电脑的显示器上的虚拟仪器（包括显示器，指示灯，旋钮，开关，按钮等），键盘鼠标等工具成为人们对虚拟仪器的操作的工具，这样可以操作面板上的旋钮，从而来控制仪器的功能，设置各种运行参数，启动或停止的单片机。全部功能在这个虚拟界面会得到完全的实现，如示波器，逻辑分析仪，信号发生器，频谱分析仪等，还可以实现在普通仪器无法实现这种方式允许用户通用PC，性能升级，测量系统功能会被显示相当可观，并且灵活性也会很强，人们可以欣赏的到，最终建立了系统的121，以满足特定的需求。该技术与电脑的相关性越来越强，其实质电脑相关技术虚拟仪器和一些先关的硬件的实现功能和一些扩展功能。解决输入和输出信号，系统的中心在于软件，所以在某种意义上，它可以说：软件就是仪器现代的与传统的仪器，虚拟仪器，更灵活，更灵活，更经济，可以适应现代科学测量仪器和技术的不断更新，扩展功能和性能要求到计算机的虚拟仪器硬件，和I / O接口设备基于计算机技术和不同的总线硬件两部分组成，御以下五种模式：PCI总线卡PC-DAQ VI系统：GPIB总线模式的VI系统，VXI总线VI模块系统，计算机串口，并行或USB端口的VI系统，现场总线标准现场总线系统。2.2信号发生器简述 2.2.1信号发生器概念信号发生器装置，用于电力设备的测试信号产生所需参数。信号波形可分为四大类的函数（波形）信号，正弦波信号，脉冲信号和随机信号发生器。信号发生器又称信号源或振荡器，已被广泛应用在生产实践和科技领域。各种波形曲线三角方程。能够产生多种波形，如锯齿波、三角波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。面积一般分为信号发生器函数信号发生器和任意波形发生器，函数波形发生器的设计来区分模拟和数字复合材料。正如我们都知道，数字合成函数源频率，幅度和信号的信噪比（S / N）均优于模拟锁相环（PLL）设计，从而使输出信号不仅是精确的频率和相位抖动（相位抖动）和频率漂移，能够达到一个稳定的状态，但是这是一个数字信号源，数字电路和模拟电路之间的干扰，一直难以克服，而且还建立在小信号输出，模拟函数信号发生器。信号发生器是一个范围广泛的电子测量仪器的生产实践和科学的研究。模拟信号发生器，笨重的外形，功能单一的数字信号发生器虽然有一些功能扩展，但价格昂贵，维护和升级成本，短时间内难以普及应用。近年来，一直立足于新的电脑和软件工具 - 虚拟仪器。虚拟仪器由用户设计定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件的核心功能的计算机。虚拟仪器软件的硬件实现的功能的关键，“软件乐器。在机构高等院校在科学和工程教学，实验教学是教学过程中的一个重要组成部分，特别是基础课程，基本实验教学在本科教学过程中显得尤为重要，他支持学生的专业知识发挥了有效的作用，但是，近年来，随着越来越多的学生，实验教学改革的不断深化，原有的实验室设备和规模难以满足发展的需要。出现的虚拟仪器，很好地解决了这些问题。虚拟仪器是一台电脑的核心功能由用户设计定义，具有虚拟面板的测试功能是通过测试软件虚拟仪器软件的关键，要实现的功能的硬件，软件乐器。此应用程序的虚拟仪器开发平台LabVIEW开发了一个多功能虚拟信号发生器，延长信号发生器和分析计算能力，降低仪器的价格，提高仪器的多功能性，波形显示，存储，打印和读取，和多个测量参数的自动显示，自动计算的相位差的功能。 2.2.2信号发生器发展方向信号发生器是一个长期的测量仪器，电子设备最早出现在20世纪20年代时，它产生的。随着通信和雷达技术，20世纪40年代，测试一些发生器和接收器的工具就用到雷达技术。信号发生器到定量分析测量仪器开发的发展。也可用于测量脉冲的电路，或作为发生器勇看来发出信号。早期的时候，信号发生器比较复杂，而且占用比较大的功率，最重要的是电路简单，发展步伐相对缓慢。直到1964年，第一台全晶体管信号发生器。自1960年以来的快速发展函数发生器信号发生器，信号发生器这一时期使用模拟电子技术，分立元件或模拟集成电路，电路结构复杂，只能产生简单的波形正弦波，方波，锯齿波，三角波，由于模拟电路的漂移，从而使输出波形的振幅稳定性差，且构成电路仿真程序有大，价格昂贵，功率较大等缺点，并产生更加复杂的信号波形的电路结构是非常复杂的。自从在20世纪70年代微处理器，使用的微处理器，模拟 - 数字和数字 - 模拟转换器，硬件和软件功能的扩大，更复杂的波形信号发生器。这一时期的信号发生器基于软件的，在本质上，微处理器控制DAC程序，你可以得到各种简单的波形。的输出波形，其中的CPU的运行速度主要是由软件控制波形的最大缺点之一是低频，如果你想要的频率增加，可以提高软件的方案，以减少执行周期或增加个CPU时钟周期，但这些方法的限制，根本的解决是以改善硬件电路。随着现代电子技术，计算机和信号处理技术，极大地促进了数字技术在电子测量仪器中的应用，逐步取代使原来的模拟信号处理数字信号处理，从而扩大了仪器的信号处理能力的发展提高测量精度，精度，和改变的信号的模拟信号处理，克服了许多缺点，按照数字信号发生器的发展速度。其基本原理如图2-2所示。图2-2 信号发生器基本原理框图信号发生器被广泛使用的品种。首先，该信号发生器可分为通用和专用两类，对于特定的测量对象，如电视信号的发生器，等开发的专用信号发生器，但是遗憾的是，这些的特性而受到限制的要求，因为测量的时候要考虑到对象。其次，在信号发生器的输出波形可分为，脉冲波信号发生器，函数发生器，还有经常见到的正弦波发生器。再次，根据频率的方法，可以分为2种共振法和合成。一般传统的信号发生器采用共振法，即具有频率选择性的电路，以获得所需的频率，以产生正弦振荡。2.2.3信号发生器工作原理 本论文用到的函数发生器部分组成有一下的这些：输出频率控制窗口(包括频率显示单位)，频率倍成控制，仪器控制按钮，波形选择，方波占空比调节，频率微调按钮，直流偏置，输出波形幅度控制按钮。频率微调范围：O11 Hz；输出波形幅度：010V；方波占空比：0100；直流偏置：一1010V。此外，许多修改组件，例如电压控制面板输入，输入计数，同步输出，电压输出。使用这些修改后的元素，以增加仪器的美观性，并尽可能符合实际使用的仪器接口的目的。 设计是一个虚拟信号发生器的功能，通过软件，信号从一个特定的虚拟仪器发出的波形显示在大家面前表现。虚拟仪器由用户设计定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软件的核心功能的计算机。虚拟仪器软件的硬件实现的功能的关键，“软件乐器。此应用程序的虚拟仪器开发平台LabVIEW开发了一个多功能虚拟信号发生器，延长信号发生器和分析的计算能力，并降低价格的仪器和提高仪器的多功能性，波形显示，存储，和多个测量参数的自动显示，自动计算出的相位差函数。2.3虚拟函数信号发生器组成2.3.1虚拟函数信号发生器的前面板函数信号发生器前面板包括下面的内容，如图2-2中所示的前面板：仪器控制按钮，其输出频率的控制窗口（包括频率显示单元），控制的频率倍，公式来选择波形选择（AM波，DSB波），频率微调，DC偏移，偏移，初始阶段，采样信息，频谱分析，调节占空比的方波输出波形的幅度控制按钮。频率调谐范围：0.1至1赫兹的直流偏压：-1010V的方波，占空比：0100，输出波形的振幅：010V.In此外，许多修改的组件，例如电压控制面板输入，输入计数，同步输出，电压输出。使用这些修改后的元素，以增加仪器的美观性，并尽可能与真正的乐器和用户界面相一致的目的。 图2-3 基于labvIEW函数信号发生器的前面板2.3.2函数信号发生器的程序框图 该程序框图的主要部分（1）控制启动和停止的Case条件结构；（2）偏移量控制模块； （3）频率控制模块； （4）幅度控制模块； （5）常用波形（正弦波，方波，三角波，公式波形）控制模块； （6）特殊波形（AM波，DSB波）控制模块； （7）相位控制模块； （8）占空比控制模块； （9）采样信息控制模块； （10）频谱分析模块； （11）其他的线路及模块。 第3章 虚拟函数信号发生器开发平台Labview3.1 Labview简介LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。LabVIEW是一种图形化的编程语言开发环境，它是由工业界，学术界和研究实验室所接受，作为一个标准的数据采集和仪器控制软件广泛。 LabVIEW集成了与满足 GPIB、VXI、RS-232和 RS-485 协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置TCP / IP，ActiveX软件标准的库函数，方便应用。这是一个强大而灵活的软件。它可以很容易建立自己的虚拟工具，图形界面使得编程和使用过程中的趣味性。 LabVIEW提供了大量的传统仪器（如示波器，万用表）类似的控件，可以用来轻松创建用户界面的外观。 LabVIEW目前使用图标和连接中的用户界面，可以通过编程来控制前面板对象。这是图形的源代码，也被称为G-码。 LabVIEW图形化的源代码的方式类似的流程图，它也被称为程序框图代码。3.2 LabVIEW中信号处理与分析 数字信号是在我们身边随处可见。由于数字信号具有优势，高保真，低噪音，便于信号处理，已被广泛使用，如电话公司使用数字信号来传输语音，广播，电视和高保真音响系统正在逐步数字化。太空中的卫星测得的数据的数字信号的形式被发送到地面站。一个遥远的星球上的照片和外部空间，还采用了数字处理，去除干扰，获取有用信息的方法。经济数据方面，人口普查的结果，股市价格可以是数字信号的一种形式。之前，在计算机中的模拟信号处理，数字信号处理，因为具有如此多的优点，他们往往先转换成数字信号。本章介绍了数字信号处理的基本知识，并介绍所带来数以百计的数字信号处理和分析VI LabVIEW分析软件库。 目前，对于实时的分析系统，高速浮点算术运算和数字信号处理已变得日益重要。这些系统被广泛地应用到生物医学数据处理，语音识别系统，数字音频和图像处理等不同领域。数据分析的重要性，是无法从刚立即收集的数据中得到有用的信息，如下所示。必须要消除噪声，正确的设备故障和破坏的数据，或对环境的影响，如温度和湿度补偿。3.3 LabVIEW中函数信号模块1. 选择函数 图3-1选择函数模块 依据s的值，返回连线至t输入或f输入的值。s为TRUE时，函数返回连线至t的值。s为FALSE时，函数返回连线至f的值。连线板可显示该多态函数的默认数据类型。2. 正弦波形 VI3-2正弦波产生模块生成含有正弦波的波形。正弦波形详细信息：如Y序列表示正弦波，则该VI依据下列等式生成波形。yi = amp sin(phasei)，i = 0, 1, 2, , n 1，amp = 幅值，n = 采样数(#s)，相位i为：初始相位 + 频率 360.0 i/Fs3. 方波波形 VI 图3-3方波产生模块生成含有方波的波形。-1.0，（0.01 duty) 360.0 pmod 360.0pmod = p modulo 360.0，duty = 占空比(%)，相位i为：初始相位 + 频率 360.0 i/Fs4、三角波VI 图3-4三角波产生模块生成含有三角波的波形。三角波形详细信息如Y序列表示三角波，则该VI依据下列等式生成波形。yi = amp tri(phasei)，i = 0, 1, 2, , n 1，amp = 幅值，n = 采样数(#s)，trip为：2 pmod/180.0，0 pmod 90.0或2 (1 pmod/180.0)，90.0 pmod 270.0或2 (pmod/180.0 2.0)，270.0 pmod 360.0pmod = p modulo 360.0，相位i为：初始相位 + 频率 360.0 i/Fs锯齿波形详细信息如Y序列锯表示齿波，则该VI依据下列等式生成波形。yi = amp 锯齿波形（相位i），i = 0, 1, 2, , n 1，amp = 幅值，n = 采样数(#s)，锯齿波形（相位i）为： pmod/180.0，0 pmod 180.05、公式波形 VI3-5公式波产生模块通过公式字符串指定要使用的时间函数，创建输出波形。6、均匀白噪声波形 VI 3-6白噪声产生模块生成均匀分布的伪随机波形，值在a:a之间。a是幅值的绝对值。频谱测量 Express VI进行基于FFT的频谱测量（例如，信号的平均幅度频谱、功率谱、相位谱）。 第4章 多功能虚拟函数信号发生器设计4.1设计思路了解了论文题目之后，我们回去查阅了大量的相关资料。设计定型的总体思路。 Labview软件设计过程中是第一个设计的框图，然后前面板设计。首先，我们需要确定函数信号发生器可以产生一个总的波形，然后如何实现各种波形和交换。最后，还有一个如何控制波形生成。灵感来自一些我们需要的信息，以解决一共只有4个问题：我们用相关的函数信号发生器，根据仪器的功能，能产生多种波形，但我们需要的是一个波形，它是必要做好信号功能之间切换。条件下的结构是最好的选择。我可以添加一个以上的条件分支的情况下结构，特定的数据类型代表不同的波形。条件端口加一个文本下拉列表，输入每个波形（你必须标记条件分支的一个一一对应），这样的情况下结构，可以实现选择的波形。：有许多方法来产生各种波形。这样的公式写入的模拟信号的产生，以及函数生成。但最简单的方法是使用信号处理功能调色板子选板波形产生正弦波，广场，三角，斜坡。然而，这些控制必须输入的参数值。：一个理想的函数信号发生器必须有一个开关，比如我们使用的函数信号发生器。不需要开关控制信号的产生或不使用一台发电机。因此，只是在结构之外加上一个while循环结构的情况下。：各种参数的波形符合我们的要求，如果没有显示这些参数，我们可以不知道。所以，你只需要添加框图可以控制或局部变量。以上就是整个虚拟函数发生器的设计思路。4.2虚拟信号发生器方案4.2.1软件设计方案信号产生的应用主要有：l 当无法获得实际信号时，（例如没有DAQ板卡来获得实际信号或者受限制无法访问实际信号），信号发生功能可以产生模拟信号测试程序。l 产生用于D/A转换的信号在LabVIEW 6中提供了波形函数，为制作函数发生器提供了方便。以WaveformWaveform Generation中的基本函数发生器（Basic Function Generator.vi）为例，其图标如下：图41其功能是建立一个输出波形，该波形类型有：正弦波、三角波、锯齿波和方波。这个VI会记住产生的前一波形的时间标志并且由此点开始使时间标志连续增长。它的输入参数有波形类型、样本数、起始相位、波形频率（单位：Hz）参数说明：offset：波形的直流偏移量，缺省值为0.0。数据类型DBLreset signal：将波形相位重置为相位控制值且将时间标志置为0。缺省值为FALSE.signal type：产生的波形的类型，缺省值为正弦波。frequency ：波形频率（单位 Hz），缺省值为10。amplitude ：波形幅值，也称为峰值电压，缺省值为1.0。phase ：波形的初始相位（单位 度）缺省值为0.0.error in ：在该VI运行之前描述错误环境。缺省值为 no error. 如果一个错误已经发生，该VI在error out端返回错误代码。该VI仅在无错误时正常运行。 错误簇包含如下参数。 status ：缺省值为FALSE，发生错误时变为TRUE。code ：错误代码，缺省值为0。source ：在大多数情况下是产生错误的VI或函数的名称，缺省值为一个空串。sampling info ：一个包括采样信息的簇。共有Fs和#s 两个参数。Fs ：采样率，单位是样本数/秒，缺省值为1000。#s ：波形的样本数，缺省值为1000。duty cycle (%)：占空比，对方波信号是反映一个周期内高低电平所占的比例，缺省值为50%。signal out：信号输出端。phase out ：波形的相位，单位：度。error out ：错误信息。如果 error in 指示一个错误，error out 包含同样的错误信息。否则，它描述该VI 引起的错误状态。使用该VI制作的函数发生器如下，由框图可以看出，其中没有附加任何其他部件。图42图43422 标准频率在模拟状态下，信号频率是用Hz或者每秒周期数为单位。但是在数字系统中，通常使用数字频率，它是模拟频率和采样频率的比值，表达式如下：数字频率模拟频率/采样频率这种数字频率被称为标准频率，单位是周期数/采样点。某些信号VI的输入频率控制量f，相同的单位和标准频率单元的周期数/每个采样点，在从0到1的范围内，对应于0到采样频率fs的频率的实际频率。它也是1.0周期，使1.1标准频率等于0.1。例如，信号的采样频率是奈奎斯特频率（fs / 2的），这意味着，每个半周期的采样时间（即，每个周期进行采样两次）。相应的标准频率的1/2周期/样本的数目，也就是0.5次/样品的数量。标准逆频率的1 / f表示在一个周期内的采样频率。如果你所使用的VI需要以标准频率作为输入，就必须把频率单位转换为标准单位：周期数/采样点。4.3主流程图及模块分析 4.3.1 主程序流程图开关噪声加入参数调节产生波形频率相位占空比偏移量锯齿波幅值三角波方波开始正弦波波形选择公式波图4-4 流程图4.3.2模块分析波形选择模块 通过布尔控制选择器的输出值再对所有的选择器的输出进行累加得出最后的结果进入Case条件结构。例如要输出正弦波：正弦波的布尔亮输出1；其他都输出0；累加以后还是1；通过这个“1”进入Case条件结构进行判断。程序框图如图4-5.Case条件结构 在Labview程序框图的编程里面选择结构中的条件结构。在各个分支中设置选择各种波形以及各种波形的参数、控件设置。以方波为例：设置方波的偏移量、频率、幅度、初相位、占空比、采样信息等控件。程序框图如图4-6。 图4-5 波形选择 图4-6 Case条件结构添加噪声 利用布尔控件控制条件的分支是否添加噪声，并且控制噪声的幅度。这儿用了加性噪声。程序框图如图4-7。AM波的产生根据AM波的波形原理及特性。AM波的公式是： 是调试波频率 是载波频率 所以设置载波频率相对调试频率要高510倍，这里取40Hz、幅度取1V 、相位为0、=1；在利用公式对