虚拟仪器实验信号发生器.docx

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虚拟仪器实验信号发生器

实验报告

课程名称：

虚拟仪器技术分析与设计

实验名称：

波形发生器

实验地点：

XXXXXXXXXXX

专业班级：

XXXXX学号：

XXXXXXX

学生姓名：

XXXXXXX

指导教师：

XXXXXX

2017年11月30日

实验四虚拟示波器设计

一、实验目的

1．了解虚拟示波器的设计思路。

2．进一步了解和掌握用LabVIEW软件的编程方法。

二、实验原理

1．前面板设计：

前面板包括波形显示屏、通道选择框、采集方式选择框、缓存大小和采样频率设置框、电压和频率显示框、停止运行按钮。

如图9-1所示。

图9-1

2．框图程序设计

数据采集卡将外部波形信号通过数据采集卡A/D转换器转换成数字信号，保存在数据采集卡数据缓存中，再由USB通信电缆将数据传送到计算机内存中以数组的形式保存下来。

实验程序通过调用数据采集卡程序驱动库（USB2005.llb）数据采集节点：

CreateDevice.vi、InitDeviceAD.vi、ReadDevice.vi、ADDataTransform.vi、ReleaseDevice.vi进行采集数据，调用LabVIEW函数选板中的数学分析处理节点，将采集到的交流电压值以有效值的形式显示在前面板上。

三、实验设备

实验主机箱。

四、实验步骤

1．用2号实验导线将实验箱上“低频信号源”部分的输出端OUT接到数据采集卡“模拟量输入输出接口”CH0，“低频信号源”的GND接到数据采集卡的GND。

2．打开实验箱电源。

3．将USB通信电缆的方形接口插入实验箱USB接口，USB通信电缆的另一端接入计算机的USB通信口。

4．打开范例程序（THVLB-1型实验光盘\范例程序\九虚拟示波器设计实验）。

5．运行程序。

调节“低频信号源”的“幅度调节”电位器和“频率调节”电位器；观察前面板上信号幅度与频率的变化。

注：

程序运行出现相关内存的问题，则退出程序，复位采集卡（插拔USB接口），以清空采集卡缓存；以下实验类同。

5、实验结果

（程序框图）

程序解读：

虚拟示波器的实现采用的是AD读模式，先开辟一个通道号为0的虚拟通道，接入一个条件结构，当没有错误产生时执行虚拟仪器程序，在此条件结构内再定义一个while循环结构，在里面当采集按钮按下则执行嵌套条件结构里的程序，先设定采样频率，触发方式和一次采集点数，同时开辟相适应的空间大小存放数据，配置相应的采集通道，然后接入一个while循环里面，通过虚拟通道读取指令获取采集数据，设定每100ms采集数据一次，将数据往后通入另外一个条件结构，通过数据处理然后其中一路到达波形成分提取节点，得到波形成分，再将其通过频率测量节点得到波形频率并输出，另一路数据通过取绝对值再乘以0.707得到波形电压的有效值输出，最后一路数据与采集点数信息取反合并为一个数组送入波形显示控件进行显示。

程序通过开始采集按钮进行采集与否的判断。

（前面板）

（实验程序修改后结果）

实验实物图：

六、实验心得

通过这次虚拟仪器实验，我熟悉了虚拟示波器的设计思路，进一步了解和掌握了用LabVIEW软件的编程方法。

在实验中通过实际动手搭建实物电路以及自己了解所编程序，让我对这门课程的认识也更加深刻了，也让我更加坚定了学好这门课程的决心。

实验三波形发生器

一、实验目的

1．掌握LabVIEW设计波形发生器的方法。

2．掌握运用数据采集卡的D/A转换，将数字信号转换成模拟信号的方法。

二、实验原理

1．前面板设计：

前面板包括波形选择按钮、频率调节框和幅度调节滑动条、停止按钮。

如图10-1所示。

图10-1

2．框图程序设计：

波形发生器主要由软件完成输出波形信号的产生和输出信号频率的变化。

输出波形频率的变化的具体实现是将波形数据写入数据采集卡的缓冲区，通过控制写入数据的个数来实现输出波形频率的变化。

本实验设计的波形发生器的功能结构主要包括两大功能模块：

波形产生模块和频率变化控制模块。

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。

正弦波的产生原理是通过调用正弦函数的表达式来实现。

在本实验中，设计每一正弦波周期由一定数量的点组成，利用类似C语言中的For循环为x赋值，这样执行一次For循环，便可以生成一个周期正弦波所需的数据，然后利用While循环，使程序反复执行，就可以连续输出正弦波形。

方波、锯齿波、三角波的产生原理与正弦波产生原理相近,都是通过数学运算来实现代表波形的数字序列。

与模拟信号相比，利用软件的方法产生的波形数字序列虽然存在着一定的误差，但只要一个周期内选的点数足够的多，就可以使误差降到最低，对结果的影响最小。

实验程序通过调用LabVIEW中的波形发生节点产生波形数据；调用LabVIEW驱动程序库（USB2005.llb）中的节点WriteDA.vi，可将波形数据转变成模拟波形输出。

三、实验设备

实验主机箱。

四、实验步骤

1．打开实验箱电源。

2．将USB通信电缆的方形接口插入实验箱USB接口，USB通信电缆的另一端接入计算机的USB通信口。

3．打开范例程序（THVLB-1型实验光盘\范例程序\十波形发生器实验）。

4．运行程序。

在前面板上选择波形，调节波形的频率和幅度，可用外部示波器在数据采集卡的DA1通道观测波形的变化情况，输出频率范围1~5Hz左右。

五、实验结果

（程序框图）

程序解读：

首先建立一个平铺式顺序结构，然后建立一个0虚拟通道。

通过一个条件结构判断有无错误，当有错误时向用户说明错误原因，当没有错误时进入while循环结构，当按下停止按钮时结束循环。

然后通过一个条件结构来选择输入波形，通过输入频率，幅值，采样频率和采样点数来产生波形。

通过循环计数和采样点数进行相除取余，将提取波形成分函数和余数用一个索引数组来产生点数，进而产生许多点，最终产生波形。

（前面板）

（正弦波产生）

（矩形波产生）

实验实物图：

六、实验心得

通过这次虚拟仪器实验，我掌握了LabVIEW设计波形发生器的方法，掌握了运用数据采集卡的D/A转换，将数字信号转换成模拟信号的方法。

同时实验的深入让我对平时实验所用的波形发生器的实现过程有了更深刻的认识，这次实验内容让我感觉到平时所学其实和我们的生活联系紧密，我在以后的学习中必将学以致用，将知识融会贯通。