基于LabVIEW的任意波形发生器含全部程序截图.docx

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基于LabVIEW的任意波形发生器含全部程序截图

虚拟仪器课程设计报告

一、综述

1、信号发生器的发展

信号发生器是一种能够提供一定波形、频率和输出电平的信号源设备。

40年代开始出现用于测试各种接收机的标准信号发生器。

60年代出现了函数发生器，其多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，一般仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种比较简单的波形。

由于模拟电路漂移问题的存在，其输出稳定性较差，同时要产生较为复杂的信号也比较困难。

70年代以后开始出现微处理器，利用微处理器、模数转换器等，使得较复杂波形的产生容易了很多。

信号发生器的种类繁多，按输出波形可分为正弦信号发生器、脉冲波信号发生器、函数发生器等等。

按产生频率的方法又可以分为谐振法和合成法。

2、基于虚拟仪器的信号发生器

虚拟仪器与传统仪器相比有很多优势。

就信号发生器而言，利用虚拟仪器可以很轻易地实现对信号的处理，仪器的功能能够根据需要随时进行适当调整，容易进行调试，而避免了传统仪器面临的不断更新换代的问题。

同时，虚拟仪器的前面板与传统仪器相比对用户更加友好，使用起来更加清晰。

就信号发生器而言，利用虚拟仪器进行设计可以更加轻易获得所需信号，例如不具有明显周期规律的任意波形。

同时，在硬件采集信号设备完好的情况下，很有效的避免了传统信号发生器的波动不稳定性。

3、任务描述

本次课程设计利用Labview8.5以及实验室的信号采集设备，实现任意波形发生器的功能。

该信号发生器除了能够产生正弦波、方波、三角波和锯齿波四种典型波形，还能根据输入的公式产生公式波形，幅值、频率等均可以调节。

同时，还实现了通过手绘实现任意波形的输出。

输出的信号均可以与幅值可调的均匀白噪声进行迭加。

二、程序说明

1、整体流程

该任意波形信号发生器的整体流程如下：

2、程序具体说明

1、外层条件结构

该程序最外层用条件结构实现波形类型的选择。

共有正弦波、方波、三角波、锯齿波、公式波形和手绘任意波形六种波形类型，用一个文本下拉列表选择，将选择结果传给条件结构的分支选择器，选择与所选波形类型相对应的条件分支进行执行。

2、波形属性设置

波形设置属性包括四种经典波形的幅值，频率，相位设置，方波的占空比设置，公式波形的波形公式规律输入，经典波形和公式波形的采样信息设置（决定产生多长时间的波形）以及包括手绘任意波形在内的所有波形迭加均匀白噪声幅值的设定。

2、经典波形与公式波形的产生

由于在程序设计上，经典波形和公式波形的产生几乎相同。

因此这里选取方波为代表介绍。

在方波所对应的条件分支中，调用自带的方波波形VI，分别将设置的波形属性频率、幅值、相位、采样信息输入到方波波形VI，同时通过自带的均匀白噪声波形VI产生设定幅值的白噪与产生的方波波形迭加（本程序中信号的迭加用到元素同址操作，在算法说明部分会详细说明）。

迭加后的信号作为条件结构的输出，即最终的信号。

3、手绘任意波形的产生

信号发生器的前面板见上图。

当选择手绘任意波形时，需要现在左面的XY图中利用鼠标画出所需波形，点击完成按钮后最终输出波形在右侧的波形图中显示。

手绘任意波形波分对应的条件分支程序如下：

手绘波形过程中数据的获取是利用基于While循环的事件结构。

其中结构共响应5种事件。

分别是超时，鼠标按下，鼠标移动，鼠标释放和值改变（对应绘制波形完成按钮）。

选择了手绘任意波形后，当鼠标进入XY范围并且按下鼠标时，与这一事件对应的响应时将布尔真值赋给前面板上的布尔输入控件。

因此，设置改指示灯的目的是反映鼠标是否按下，同时其属性节点在其他事件分支中也会被使用到。

当鼠标移动时，执行下面的响应。

将获得的鼠标实时的位置通过坐标至XY映射函数转换成XY图上的坐标值，其为一个含有X、Y值两个元素的簇。

再利用数组插入函数，不断地将获得到的鼠标新的位置加入数组，组成的数组在While循环结束后输出，并打开While循环的移位寄存器，这样就可以使得数组保存之前鼠标走过的路线。

在这里，一个比较重要的问题是确保每次获得的新的鼠标位置的X值是不断增大的，即手绘图形的时候不能往回画。

为了解决这一问题，只需将获取到的即时鼠标X值与上一X值比较即可，然后用逻辑与，确保只有在X增大和鼠标按下（用到布尔控件的属性节点）同时满足时，才会将得到的即时鼠标位置作为新元素加入到坐标位置数组中。

具体是利用数组大小这一函数获得目前坐标位置数组的元素个数，由于数组的元素索引是从0开始，因此将获得到的数组大小减1即为最后一个元素的索引，由于坐标元素都是簇的元素，因此将其按名称接触捆绑获得X坐标，同时也将即时的坐标按名称接触捆绑获得即时X坐标。

然后将两者进行大小比较，当满足X增大时得到真值输入到逻辑与中，再将逻辑与的输出接到条件结构的

分支选择器，当为真时，则将新获得的即时坐标值作为新元素加入到数组中。

将得到的数组赋给“值”，即实现移动鼠标的同时在XY图中绘出图线。

当图线绘制完成时，鼠标释放，此时进行下图中的相应。

即将布尔假值赋给指示灯控件，表示鼠标不再按下。

同时保留之前绘制的图线坐标。

鼠标释放后，当点击绘制波形完成按钮时，响应值改变的事件，While循环中止，并把最终的坐标数组输出。

三、算法说明

1、任意波形发生器的程序中算法部分比较少，主要是在选择手绘任意波形时要把获得的XY图中的坐标转换成能够输入给波形图的等时间间隔的波形数据。

首先，将根据手绘图线得到的数据通过一个For循环，打开自动索引隧道，在循环中按名称接触捆绑分别获得X值和Y值，循环次数即为初始数组的大小。

For循环结束后即分别获得X、Y数组。

利用X数组的最后一个元素减去第一个元素，即得到了手绘波形的时间长度，精度为0.01。

然后再通过一个For循环获得等时间间隔0.1s，时间长度与手绘波形时间长度相等的数组。

对于原始的X、Y数组利用插值，在获得的等时间间隔点上获得Y值，这样就获得了等时间间隔0.01s的波形数据，由于均匀白噪的时间间隔默认为1s，因此需要获取白噪的波形成分Y，再创建时间间隔为0.01s的白噪波形才能和插值得到的波形相迭加。

插插值方式可以选择最近、线性、样条、拉格朗日等，各种插值方式不一样，但由于最后精度差别不大，信号发生器对精度也没有太高的要求，因此选择线性插值即可。

线性插值的原理如下：

2、在该任意波形发生器的程序中，当用到白噪信号的波形信号迭加的时候用到的都是元素同址操作。

使用元素同址操作结构用于控制Labview编译器更高效地执行常见操作，以及提高内存使用效率。

许多Labview操作要求Labview对数据复制并保存在内存中，因此降低了执行速度且增加了内存占用，使用元素同址操作结构有效避免了不必要的数据复制，改善了内存和VI的效率。

3、最终将生成的波形信号输出到实验室的硬件设备时用到DAQ助手，采用发生一段数据（硬件定时）的方式，生成模式选用N采样。

（由于个人电脑上没有安装DAQmx，所以网络学堂上提交的程序中没有显示DAQ助手的部分，验收时已展示）。

四、结果分析与总结

1、实验结果

经典波形：

公式波形：

迭加噪声后：

手绘任意波形：

2、个人体会与课程建议

我觉得自己这学期选修虚拟仪器这门课还是收获颇丰的。

作为一名测控技术专业的学生，我觉得自己十分有必要了解并熟练地掌握用虚拟仪器来解决实际问题。

在做大作业的过程当中，我对前半学期学到的理论知识有了更深的理解，但我也明显感觉到自己还是需要更多的实战练习。

同时，这次选作任意波形发生器这一题目只用到了部分功能，Labview还是非常强大的，我计划在寒假中用一部分时间继续做一些相关应用，也希望在遇到问题的时候能和老师继续沟通。

关于该门课程，我有一个建议是，在前半学期讲授课程的时候可以适当留一些作业，能有效的帮助我们理解所学内容。

其实老师已经在每次的讲义最后附加了练习题，但刚开始的几次课还会很认真的做一下，后来就没能坚持了。

如果是作业的话，还是能够起到一定督促作用的。

最后，感谢老师课上的认真讲解和课后的耐心辅导！

五、参考文献

1、《虚拟仪器设计基础教程》黄松岭编著

2、Labview事件结构编程讲义

3、NI、GSD等论坛示例

下午13：

00—17：

00

B．实行不定时工作制的员工，在保证完成甲方工作任务情况下，经公司同意,可自行安排工作和休息时间。

3．1．2打卡制度

3.1.2.1公司实行上、下班指纹录入打卡制度。

全体员工都必须自觉遵守工作时间，实行不定时工作制的员工不必打卡。

3.1.2.2打卡次数：

一日两次，即早上上班打卡一次，下午下班打卡一次。

3.1.2.3打卡时间：

打卡时间为上班到岗时间和下班离岗时间；

3.1.2.4因公外出不能打卡：

因公外出不能打卡应填写《外勤登记表》,注明外出日期、事由、外勤起止时间。

因公外出需事先申请，如因特殊情况不能事先申请，应在事毕到岗当日完成申请、审批手续，否则按旷工处理。

因停电、卡钟（工卡）故障未打卡的员工，上班前、下班后要及时到部门考勤员处填写《未打卡补签申请表》，由直接主管签字证明当日的出勤状况，报部门经理、人力资源部批准后，月底由部门考勤员据此上报考勤。

上述情况考勤由各部门或分公司和项目文员协助人力资源部进行管理。

3.1.2.5手工考勤制度

3.1.2.6手工考勤制申请：

由于工作性质，员工无法正常打卡（如外围人员、出差），可由各部门提出人员名单，经主管副总批准后，报人力资源部审批备案。

3.1.2.7参与手工考勤的员工，需由其主管部门的部门考勤员（文员）或部门指定人员进行考勤管理，并于每月26日前向人力资源部递交考勤报表。

3.1.2.8参与手工考勤的员工如有请假情况发生，应遵守相关请、休假制度，如实填报相关表单。

3.1.2.9外派员工在外派工作期间的考勤,需在外派公司打卡记录;如遇中途出差,持出差证明,出差期间的考勤在出差地所在公司打卡记录;

3.2加班管理

3.2.1定义

加班是指员工在节假日或公司规定的休息日仍照常工作的情况。

A．现场管理人员和劳务人员的加班应严格控制，各部门应按月工时标准，合理安排工作班次。

部门经理要严格审批员工排班表，保证员工有效工时达到要求。

凡是达到月工时标准的，应扣减员工本人的存休或工资；对超出月工时标准的，应说明理由，报主管副总和人力资源部审批。

B．因员工月薪工资中的补贴已包括延时工作补贴，所以延时工作在4小时（不含）以下的，不再另计加班工资。

因工作需要，一般员工延时工作4小时至8小时可申报加班半天，超过8小时可申报加班1天。

对主管（含）以上管理人员，一般情况下延时工作不计加班，因特殊情况经总经理以上领导批准的延时工作，可按以上标准计加班。

3.2.2.2员工加班应提前申请，事先填写《加班申请表》，因无法确定加班工时的，应在本次加班完成后3个工作日内补填《加班申请表》。

《加班申请表》经部门经理同意，主管副总经理审核报总经理批准后有效。

《加班申请表》必须事前当月内上报有效，如遇特殊情况，也必须在一周内上报至总经理批准。

如未履行上述程序，视为乙方自愿加班。

3.2.2.3员工加班，也应按规定打卡，没有打卡记录的加班，公司不予承认；有打卡记录但无公司总经理批准的加班，公司不予承认加班。

3.2.2.4原则上，参加公司组织的各种培训、集体活动不计加班。

3.2.2.5加班工资的补偿：

员工在排班休息日的加班，可以以倒休形式安排补休。

原则上，员工加班以倒休形式补休的，公司将根据工作需要统一安排在春节前后补休。

加班可按1：

1的比例冲抵病、事假。

3.2.3加班的申请、审批、确认流程

3.2.3.1《加班申请表》在各部门文员处领取，加班统计周期为上月26日至本月25日。

3.2.3.2员工加班也要按规定打卡，没有打卡记录的加班，公司不予承认。

各部门的考勤员（文员）负责《加班申请表》的保管及加班申报。

员工加班应提前申请，事先填写《加班申请表》加班前到部门考勤员（文员）处领取《加班申请表》，《加班申请表》经项目管理中心或部门经理同意，主管副总审核，总经理签字批准后有效。

填写并履行完审批手续后交由部门考勤员（文员）保管。

3.2.3.3部门考勤员（文员）负责检查、复核确认考勤记录的真实有效性并在每月27日汇总交人力资源部，逾期未交的加班记录公司不予承认。

四季更迭，我们总会在落寞里送走一个季节，在希望里又迎来新的季节。

在一阵萧瑟的凄风冷雨过后，终于迎来了明媚淡然的浅秋。

九月，有饱满的收获，也有失意的伤感，有意外的惊喜，也有沉淀过后的平淡。

我想把我的记忆永恒，偶尔打开回味的时候，默然相对，独自欢喜。

　　九月，闲适的假期已然结束，忙碌的身影穿梭在学校与家的两点一线上。

一段焦头烂额过后，终于慢慢走向生活的正轨。

欣慰的是，一个属于教育人的节日——教师节，如一阵清风抚去你满身的疲惫。

教师节，是在这样挥汗如雨的开学季送来的一片温馨。

行走在时光机里，一直以为自己所从事的事业没有诗歌中盛赞的伟大，每天做着就是一些平凡琐碎、循环重复的细致工作。

只有在这个季节的这一天里，自己仿佛借着秋风的手，飞在了云端，尽情享受着灵魂的赞美和精神的慰藉。

　　飞在了云端，又落回地平线上之后，欣喜的是，在九月里与中秋佳节相遇。

中秋是个花好月圆的日子，在这小长假里，与家人团聚一起，品尝一口月饼的香甜，听老一辈们讲讲过去的故事，和兄弟姐妹一起回味过去的中秋，和孩子们一起庆祝现在的中秋，这是这个九月馈赠于人的一份特殊的礼物。

明朗的月，凉爽的风，火红的海棠，成串的葡萄，都成了人们美好的向往。

中秋的圆月，中秋的亲情，中秋的乡情，中秋的欢聚，解除了人们淡淡的乡愁，浓浓的思念。

人们举杯望月，对酒当歌，共祝“但愿人长久，千里共婵娟”的美好。

　　九月，一片叶子的飞舞，让人看到了又是一个秋天，不免让人心生一丝悲凉，可是那些火红的枫叶，何尝不是秋送给我们的一片片诗行？

九月，我欣喜与诗相遇。

和煦的阳光写进我的向往，缠绵的秋雨写进我的惆怅，凄凉的秋风写进我的思念，遍野的黄花写进我的欢喜，悠悠白云写进我的温柔，潺潺溪水写进我的等待……朦胧里，繁华中，孤独时，低眉处，无不落下一行行诗。

诗情画意里，我的幻想随着诗句一起飞舞……倘若让我乘着九月的风而去，我一定会飞到你的身边，与你一起感受夕阳的温馨，一起欣赏野菊的娇媚，一起歌吟湖水的潋滟，一起嗅过麦田的芬芳，一起品尝漫山遍野的果子的甘甜……那该是怎样的一种美好？

和一知心人相伴在九月里，看山是山，看水是水。

此生，已是圆满。