基于labview的函数信号发生器的设计.docx

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基于labview的函数信号发生器的设计

一、课程设计的任务的基本要求：

1、能够熟悉利用Labview软件，并用此软件编写程序框图和构造前面板。

使设计的面板更直观，漂亮。

达到虚拟仪器的功能。

2、设计基于Labview的函数信号发生器。

（1）了解函数信号产生方法。

（2）输出一路占空比可调的方波信号，一路函数信号（输出信号类型可选择）

指导教师签字：

年月日

、分工安排:

三、收集的资料及主要参考文献：

1、吴成东，孙秋夜，盛科.Labview虚拟仪器程序设计及应用人民邮电出版社，2008

2、刘君华.基于LabVIEW的虚拟仪器设计.电子工业出版社，2003

3、邓岩，王磊磊•测试技术与仪器应用•机械工业出版社，2004

4、杨乐平，李海涛，杨磊.LabVIEW课程设计与应用•电子工业出版社，2005

5、雷勇•虚拟仪器设计与实践•电子工业出版社，2005

四、评语及成绩评定:

指导教师签字：

2014年月日

五、答辩记录：

答辩意见及答辩成绩

答辩小组教师（签字）

总评成绩：

（教师评分X75%+答辩成绩&5%）

一、设计任务描述6

二、设计思路6

三、主程序流程图8

四、各部分程序框图及前面板的设计9

五、多功能信号发生器工作过程分析12

六、主要元器件介绍16

七、结论19

八、致谢18

九、参考文献19

十、附录：

程序框图19

基于labview的信号发生器的设计

中文摘要

随着电子技术、计算技术和网络技术的高速发展，传统的电子测量仪器的功能和作用已发生了质的变化，新型的虚拟仪器应运而生。

其实质是利用最新的计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能。

计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。

实验表明，设计的虚拟函数信号发生器输出信号性能优于普通传统的信号源。

虚拟仪器是1986年美国国家仪器公司（NI）提供的一种新型一起概念。

其基本构成包括计算机、虚拟仪器软件、硬件接口模块等。

在这里，硬件仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个系统的关键。

当基本硬件确定后，就可以通过不同的软件实现不同的功能。

虚拟仪器应用软件集成了仪器的所有采集、控制、数据分析、结果输出和用户界面等功能。

使传统仪器的某些硬件甚至整个仪器都被计算机软件所代替。

虚拟仪器的软件是其最核心、最关键的部分，其主要功能是对硬件执行通信和控制，对信号进行分析和处理，以及对结果进行恰当的表达和输出等。

虚拟仪器的软件开发平台目前主要有两类。

NI公司的Labview软件开发平台是一种专业图形化编程软件，采用图形化编程方式，结构流程清晰，但缺点是对硬件的要求较高，比较依赖NI的

专用产品，对信号控制方式不够灵活。

本文所述主要是虚拟函数信号发生器的设计原理及功能。

是基于Labview8.5软件

的设计。

能够产生正弦波、方波、锯齿波、三角波等几种波形。

是以同学所接触的信号发生器的面板为基础进行的参数设置。

根据现实中常用信号源的基本要求，本文设计合理的数学模型，并通过虚拟仪器和采集卡共同作用输出该模型的物理信号。

设计任务描述

1.1设计题目：

基于labview的函数信号发生器的设计

1.2设计要求

1.2.1设计目的

能够熟悉利用Labview软件，并用此软件编写程序框图和构造前面板。

使设计的面板更直观，漂亮。

达到虚拟仪器的功能。

1.2.2基本要求

设计基于Labview的函数信号发生器。

（1）了解函数信号产生方法。

（2）输出一路占空比可调的方波信号，一路函数信号（输出信号类型可选择）

1.2.3发挥部分

（1）产生的正弦波、三角波、锯齿波能够调节频率、幅值、相位；方波能够调节占空比。

（2）在调节的基础上能够将频率、幅值和相位的值显示出来。

2设计思路

理解题目以后，我们又回去查阅了很多相关资料。

最后确定了设计的总体思路。

用Labview软件设计的过程是先进行程序框图的设计，然后再设计前面板。

首先是确定我们需要的函数信号发生器一共可以产生哪些波形，然后是各个波形怎样实现和相互切换。

最后是怎样来控制波形的产生。

从一些资料中受到启发，我们需要解决的一共就只有四个大问题：

＜波形选择＞:

与我们常用的函数信号发生器相联系，根据仪器的功能，可以产生多种波形；但是我们需要的是一种波形，所以必须做好信号相互切换的功能。

因此用case条件结构是最好的选择。

我可以在case结构中添加多个条件分支，并用特定的数据类型表示不同的波形。

在case结构中的条件选择端口加一个【文本下拉列表】，输入各个可以产生的波形（必须与条件分支中的标签一一对应），这样就可以实现波形的选择了。

＜信号产生＞:

产生各个波形的方法有很多。

比如用公式编写、有仿真信号生成、还有函数生成。

但是最简单的是用【函数选板】中的【信号处理】的子选板中的【波形生成】中的【正弦波形】、【方波】、【三角波】、【锯齿波】。

但是这些控件必须自己输入各种参数值。

＜波形控制＞:

一个理想的函数信号发生器必须有一个开关，如我们所用到的函数信号发生器一样。

在不需要发生器的时候就利用【开关】来控制信号的产生与否。

因此，只需要在case条件结构的外面再加一个while循环结构就可以了。

＜参数显示＞:

产生的波形的各个参数是否满足我们的要求，如果没有显示这些参数的话，我们是不能知道的。

所以只需在程序框图中加一个显示控件或局部变量都可以。

以上就是整个虚拟函数发生器的设计思路。

开始

产生波形

V

开关

4各部分程序框图及前面板的设计

4.1正弦波信号的产生及参数的设计

产生波形的方法有很多，可以用【仿真信号】、【信号生成】等。

我选择的是【波形生成】，即正弦波形（5七曲心忆7），它一共有四个参数：

频率、幅值、相位、直流偏移量。

只要我把四个参数都设置为变量，就能实现各个参数的调节，进而产生能满足不同要求的波形。

达到一个虚拟仪器的功能。

这只实现了一种波形，还有其它波形。

所以就涉及到了波形的选择。

因此，我用了case条件结构。

充分利用它的功能，我改变【选择器标签】中的数据类型，并添加所需要的条件分支。

每一个分支就对应一个波形。

并根据这个波形的特点，选择不同的参数。

同样，【分支选择器】的数据类型必须与【选择器标签】中的数据类型一致。

这样就可以实现正弦波。

为了使我们所得到的波形的参数更加准确，可以再添加一个显示控件；这样，调节参数的同时，也可以观测它的值，看是否达到要求。

正弦波的设计原理图如下所示：

4.2方波信号的产生及参数的设计

接下来，我设计的波形是方波。

选择【波形生成】中的方波波形（呵），它一共有五个参数：

频率、幅值、相位、直流偏移量、占空比。

其中，占空比尤其重要，不仅要能调节，而且要准确的显示它的数值。

同样，把其它四个参数都设置为变量，就能实现各个参数的调节，进而能满足我们的需要。

涉及到的波形切换，用case条件结构，充分利用它的功能，【分支选择器】的数据类型必须与【选择器标签】中的数据类型一致。

这样既可以实现正弦波，也可以切换到其它的波形。

再添加一个显示控件，调节参数的同时，也可以观测它的值。

方波的设计原理图如下所示：

图421方波信号程序框图

频率”的单位处理方法与正弦波的方法一样即可。

用一个字符串函数：

【格式化

写入字符串】，根据图标的提示和要求加入了单位：

“Hz。

4.3锯齿波信号的产生及参数的设计

与上面的方法一样，选择【波形生成】中的锯齿波形（勿诚xthWmTorm）,—共有四个参数：

频率、幅值、相位、直流偏移量。

把四个参数都设置为变量，就能实现各个参数的调节。

再用一个case条件结构，让各参数值通过条件结构的通道，并充分利用它的结构特点，每一个分支就对应一个波形。

并根据这个波形的特点，选择不同的参数。

同样，

【分支选择器】的数据类型必须与【选择器标签】中的数据类型一致。

这样就可以实现锯齿波。

为了使我们所得到的波形的参数更加准确，可以再添加一个显示控件；这样，调节参数的同时，也可以观测它的值。

锯齿波的设计原理图如下所示：

IS值湄亡信号直

|[DBIIfilBI.||

函製倍号圉

图4.3.1锯齿波信号程序框图

频率”的单位处理方法与其它波形的方法一样。

用一个字符串函数：

【格式化写入

Hz”

字符串】，根据图标的提示和要求加入了单位:

4.4三角波信号的产生及参数的设计

选择的是【波形生成】，即三角波形（TrGngl住W^form），它一共有四个参数：

频率、幅值、相位、直流偏移量。

同时，把四个参数都设置为变量，就能实现各个参数的调节。

还有其它波形，切换的方法前面已经提到过。

因此，用case条件结构，充分利用

它的功能，改变【选择器标签】中的数据类型，并添加所需要的条件分支。

每一个分支就对应一个波形。

【分支选择器】的数据类型必须与【选择器标签】中的数据类型一致。

为了使我们所得到的波形的参数更加准确，可以再添加一个显示控件；这样，调节参数的同时，也可以观测它的值。

三角波的设计原理图如下所示：

图441三角波信号程序框图

频率”的单位处理方法与其它波形的方法一样。

用一个字符串函数：

【格式化写入字符串】，根据图标的提示和要求加入了单位：

“Hz”4.5波形控制的设计

根据实际，当我们在使用完信号发生器以后，必须把它关掉。

所以，我们设计的信号发生器如果没有开关的话，就不符合要求。

解决这个问题很简单，在总的框图外面加一个while循环结构，【循环条件】处连接一个【开关】控件，并且选择【真时继续】。

设计如下图所示：

CO

图4.5.1信号控制程序框图