虚拟仪器Labview的任意波形发生器的课程设计.doc

《虚拟仪器课程》课程设计

题 目 ： 任意波形发生器
学院名称 ： 电气工程学院
专业班级 ：
学生姓名 ：
学 号 ：
指导教师 ：
设计地点 ：
设计时间 ： 2011-12-12～2011-12-18

目录

一、labVIEW介绍………………………………………………………………………….3
二、 任意波形发生器的设计…………………………………………………………..4
2．1小组任务分配…………………………………………………………..4

2．2 仪器功能描述………………………………………………………….4

2．3任意波形发生器发生器的前面板……………………………………..4

2．4任意波形发生器的程序框图构成…………………………………….5

2. 5 波形产生设计…………………………………………………………6

三、设计小结…………………………………………………………………………………11

一、labVIEW介绍
LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument EngineeringWorkbench，实验室虚拟仪器集成环境)是一个基于G（Graphic）语言的图形编程开发环境，在工业界和学术界中广泛用作开发数据采集系统、仪器控制软件和分析软件的标准语言，对于科学研究和工程应用来说是很理想的语言。它含有种类丰富的函数库，科学家和工程师们利用它可以方便灵活地搭建功能强大的测试系统。LabVIEW编程语言最主要的两个特点是图形化编程和数据流驱动：
（1）图形化编程
LabVIEW与Visual C++、Visual Basic、LabWindows/CVI等编程语言不同，后几种都是基于文本的语言，而LabVIEW则是使用图形化程序设计语言G语言，用框图代替了传统的程序代码，编程的过程即是使用图形符号表达程序行为的过程，源代码不是文本而是框图。一个VI有三个主要部分组成：框图、前面板和图标／连接器。框图是程序代码的图形表示。
LabVIEW的框图中使用了丰富的设备和模块图标，与科学家、工程师们习惯的大部分图标基本一致，这使得编程过程和思维过程非常的相似。多样化的图标和丰富的色彩也给用户带来不一样的体验和乐趣。
前面板是VI的交互式用户界面，外观和功能都类似于传统仪器面板，用户的输入数据通过前面板传递给框图，计算和分析结果也在前面板上以数字、图形、表格等各种不同方式显示出来。
图标是VI的图形符号，连接器则用来定义输入和输出，每一个VI都有图标和连接器。用户要做的工作就是恰当地设置参数，并连接各个子VI。编程一般步骤就是使用鼠标选取合适的模块、连线和设置参数的过程，与烦琐枯燥的文本编程相比更为简单、生动和直观。
如果将虚拟仪器与传统仪器作一类比，前面板就像是仪器的操作和显示面板，提供各种参数的设置和数据的显示，框图就像是仪器内部的印刷电路板，是仪器的核心部分，对用户来讲是透明的，而图标和连接器可以比作电路板上的电子元器件和集成电路，保证了仪器正常的逻辑和运算功能。
（2）数据流驱动
宏观上讲，LabVIEW的运行机制已不再是传统上的冯·诺伊曼式计算机体系结构的执行方式了。传统计算机语言（如C语言）中的顺序执行结构在LabVIEW中被并行机制所代替。本质上讲它是一种带有图形控制流结构的数据流模式，程序中的每一个函数节点只有在获得它的全部输入数据后才能够被执行。既然LabVIEW程序是数据流驱动的，数据流程序设计规定，一个目标只有当它的所有输入有效时才能够被执行；而目标的输出只有当它的功能完全时才是有效的。于是LabVIEW中被连接的函数节点之间的数据流控制着程序的执行次序，而不像文本程序那样受到行顺序执行的约束。我们可以通过相互连接函数节点简洁高效地开发应用程序，还可以有多个数据通道同步运行，即所谓的多线程。
在LabVIEW中单击加亮执行（Highlight Execution）按钮，即可以动画方式演示框图的执行过程，可以观察到数据流流动的方式，数据以有色小圆点表示，在各种不同颜色（代表不同数据类型）的连线上流动。

二、 任意波形发生器的设计
2．1小组任务分配
一：基本波形源程序设计：正弦波、方波、锯齿波、三角波。
二：自定义波形和停止模块设计。
三 程序前面板总体的设计和程序调试。

2．2 仪器功能描述
本仪器功能主要包括四类基本函数信号一——正弦波、方波、三角波、锯齿波的输出和通过函数输出产生任意波形。
2．3 任意波形发生器发生器的前面板
本任意波形发生器的前面板主要由以下几个部分构成：频率控制，波形选择,偏移量控制、相位控制、输出波形幅度控制按钮。

图2.1 函数信号发生器的前面板
2．4 任意波形发生器的程序框图构成

图2.2 任意波形发生器的程序框图

2.5 波形产生设计
波形产生模块是任意波形发生器软件的核心。利用该模块可实现正弦波、方波、锯齿波、三角波等波形。通过在波形类型选择输入正弦波、方波、锯齿波、三角波可以显示函数波形，同时通过自定义函数输入可以显示函数波形。
正弦波源程序如图2.3所示
图2.3 正弦波源程序框图
可以通过界面的频率选型修改频率大小，通过幅值修改输出幅值大小，其运行程序如图2.4所示：

图2.4 正弦波运行图
方波源程序如图2.5所示：

图2.5 方波源程序框图

图2.6 方波运行图
锯齿波源程序如图2.7所示：

图2.7 锯齿波源程序框图

图2.8 锯齿波运行图
三角波源程序如图2.9所示：

图2.9 三角波源程序框图

图2.10 三角波运行图
在自定义框中输入函数，运行的波形如图2.11所示：

图2.11 函数sin（w*t）*sin(2*pi(1)*t)的波形运行图

三、设计小结
首先，任意波形发生器是一种强有力的工具：
（1）、 可仿真复杂的实际信号；
（2）、 产生使用者设定的复杂波形；
（3）、 具有标准函数信号源的功能；
（4）、 产生的波形可以修改。
其次，这次虚拟仪器课程设计的题目是实现基于LabVIEW的任意波形发生器。这次的课程设计是从课堂上学到的Labiew软件操作知识的实际运用。通过这次课程设计，我对Labiew的认识又有了很大程度的提升，并且和同学的团结协作更加亲密了，并且提升了自己遇到问题解决问题的自我动手能力。
最后，这次课程设计让我明白了这门课的重要性和实用性。通过对Labiew软件的合理操作和运用，我们可以做出各种各样的东西，解决生活中的很多问题。但是，要想解决这些困难，我们必须勤学多问，多钻研，多动手，熟练的掌握这么软件的应用技术和其他各方面的知识，这就对我们提出了更高的要求。

参考文献
[1] 牛群峰 王莉 胡红生 吴才章，Labiew虚拟仪器系统开发与实践.中国电力出版社，2011.07
[2] 陈锡辉 张银鸿，Labiew8.2程序设计从入门到精通，清华大学出版社，2007.9

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