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