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基于LabVIEW的任意波形发生器
摘要
该系统硬件包括PC机、DAQ采集卡，该波形发生器在上述硬件的基础上，利用图形化编程软件LabVIEW编制了用户控制软面板。系统主要功能包括：产生各种标准波形，利用鼠标绘制任意波形，波形编辑，任意波形输出
1引言
计算机技术的发展，使传统仪器发生了革命性的变化，虚拟仪器应运而生。虚拟仪器是90年代提出的新概念，短短的几年间，获得了突飞猛进的发展，说明虚拟仪器大势所趋，是21世纪自动测试与电子测量仪器领域技术发展的重要方向。何为虚拟仪器?所谓虚拟仪器就是基于计算机平台，利用其强大的软件和硬件资源，实现传统仪器的全部功能。从表现形式上看，虚拟仪器没有传统仪器那样具体的物理结构，取而代之的是用计算机的软件系统实现的虚拟面板和插在计算机插槽内的电路板插卡。因为软件是虚拟仪器的真正核心，通过软件设计可以实现和改变仪器的功能，故使得虚拟仪器在性能、易用性、用户可定制性等方面具有很多优点。在一些大的测控场合，组成以计算机为核心的虚拟测控系统，更体现了虚拟仪器无与伦比的优越性：体积小、功能强、易组合，便于对多元信息系统的处理，使测控系统向小型化、测量功能多样化、信息处理多元化的方向发展。开发和设计虚拟仪器，可使用LabWindows／CVI，LabVIEW，Ⅵsual
Basic等语言[1J。采用图形化编程语言kbⅧW7．0，设计出了任意波形发生器。在现代电子测量仪器中，任意波形发生器(arbitrary waveform generator，AwG)作为当代最新的一类信号源，正日益引起人们的重视。它不仅能产生传统函数发生器所有的正弦、余弦、方波、三角波、斜波等常见波形以及衰减振荡正弦、指数形脉冲等复杂波形，而且能根据实际测试需要产生用户想要的任意波形。通常在靶场测试中，评价测试设备性能的方法是进行大量重复性的射击实验来获取数据，然后利用这些数据对设备进行检验。但在某些特殊场
合，例如弹丸造价昂贵，不适合进行大量的重复实验。基于这种背景下提出了一种利用虚拟信号源来模拟现场复杂的弹丸信号，以此对靶场设备进行测试评定的方法，并根据这种需要设计了任意波形发生器。
2 LabvIEw简介
虚拟仪器应用程序的开发环境主要有两种，①基于传统
的文本语言的软件开发环境，常用的有LabWindows／CVI、Vi．
sual Basic和Visual c++等；②基于图形化语言的软件开发环
境，常用的有LabVIEW和HP VEE，实验室虚拟仪器集成环境
(1abo—ratory virtual instrument engineering workbench，Lab VIEW)是目前应用最广泛、发展最快且功能最强的图形化软件开发
集成环境。它提供了一种全新的程序编写方法，进行图形化
的组合操作，通过交互式图形界面进行系统控制和测量数据
显示，并使用框图模块来指定各种功能。
LabVIEW的最大特点是啪：采用全图形化编程，在计算机
屏幕上利用其内含的功能库和开发工具库产生一软面板，用
来为测试系统提供输入值并接受其输出值；该面板在外观和
操作上模拟传统仪器，在功能上则同于一般的语言程序。作
为人机对话的软面板，还可接受来自更高层次的虚拟仪器
的参数。LabVIEW为编程、查错和调试提供了简单方便完整的环
境和工具。除了具备其它语言所提供的常规函数功能外，Lab．
VIEW中还集成了大量的生成图形界面的模板，丰富实用的数
值分析和数字信号处理功能，以及多种硬件设备驱动功能。
LabvIEW面向的是没有编程经验的用户而不是编程专
家，尤其适合从事科研开发的科学家和工程技术人员，所以被
誉为“工程师和科学家的语言”。
3波形产生模块的实现
信号产生模块是该任意波形发生器的核心部分，包括标准波形产生和手绘任意波形产生。
第一部分：基本的波形用波形发生产生用一个条件语句分别产生正弦、三角波、矩形波。并且可以加噪声干扰同时可以显示频谱特性
第二部分：数学公式波的程序如下

产生一个数组然后由下列程序产生波形图3产生任意波形的程序框图
图1产生公式sinX/X波形

这个程序用到了一个任意波形发生器通过配置可以生数组里的数

第三部分
配置一个波形的值储存在数组里可以算出均方根、最大最小、平均值。还可以时时的显示坐标值如图蓝色区域的值坐标的确定是靠着时间结构完成的。下图为配置值的波形输出
图2产生配置的任意波形

第四部分
可以实现手会图形的输出任意波形模块的功能是生成用户利用鼠标波形图(Graph)控件中绘制的任意波形。在While循环中，
读取Graph控件中活动光标的当前位置，并与上次循环时的位置进行比较。如果有所不同，将调用子程序
以生成新的波形。该子程序主要功能就是判断是否需要改变波形。如果是的话，则在原位置和新位置间连
直线替换原波形，并返回一布尔变量为True，且保存新的光标位置以供下次循环调用。产生任意波形的程
序框图如图4所示。

图3产生手绘的任意波形
4结束语
本文开发的任意波形发生器应用程序，充分发挥了计算
机和NIPXI．5421的强大功能，主要技术特点体现在：①用Lab—
VIEW图形化集成开发环境和面向对象的编程技术，缩短了程
序开发时间，软件可操作性和维护性好；②采用子程序的方法
进行分层次设计，提高了程序的可读性，并使系统易于升
级；⑧充分利用了计算机的存储能力，直接载入波形数据，提
高了程序运行速度；④某些子程序具有通用性，可用于其它仪
器系统的开发中。
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