1、目 錄第一章 設(shè)計(jì)總體思路，功能描述1 1.1 設(shè)計(jì)的總體構(gòu)思.1 1.2 設(shè)計(jì)的流程圖.2第二章 虛擬信號(hào)發(fā)生器的軟件設(shè)計(jì)32.1前面板的設(shè)計(jì)32.2 參數(shù)設(shè)置控件32.3 輸出波形選擇按鈕32.4 波形顯示控件.42.5 開關(guān)控件42.6 流程圖的設(shè)計(jì)42.7程序圖標(biāo)的調(diào)入42.8程序設(shè)計(jì)4第三章 虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)63.1數(shù)字波形產(chǎn)生模塊63.2 頻率單位變化控制模塊6第四章 虛擬信號(hào)發(fā)生器的綜合設(shè)計(jì)74.1 發(fā)生器的前面板74.2 綜合發(fā)生器流程圖設(shè)計(jì)74.3 虛擬信號(hào)發(fā)生器的運(yùn)行結(jié)果8總 結(jié) .11參考文獻(xiàn).12一、設(shè)計(jì)總體思路，功能描述1.1、設(shè)計(jì)的整體構(gòu)思通過對課題的解析以

2、及對相關(guān)資料的熟悉，逐步確立了虛擬函數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)的整體思路。歸納起來，主要有以下四個(gè)方面：1. 波形的選擇：一個(gè)函數(shù)發(fā)生器的使用中，我們首先考慮的是應(yīng)該使用哪一種波形，進(jìn)而得先確定所選波形。對于波形的選擇，我們通過LabVIEW中的一個(gè)條件結(jié)構(gòu)（即case結(jié)構(gòu)）來完成。編寫多個(gè)波形分支，在條件結(jié)構(gòu)外圍設(shè)置一個(gè)輸入控件來控制條件結(jié)構(gòu)的分支，不同的分支得到不同的波形，進(jìn)而達(dá)到波形選擇的目的。2. 信號(hào)的產(chǎn)生：在LabVIEW中，信號(hào)的產(chǎn)生有很多種方法，如利用“函數(shù)”選板中的“波形產(chǎn)生”，或者利用“仿真信號(hào)”產(chǎn)生一個(gè)想要的波形等等。本次設(shè)計(jì)中采用“仿真信號(hào)”產(chǎn)生想要的波形。3. 波形的控制：在得到想

3、要的波形后，我們還要考慮所得波形是否為想要的波形。為解決這個(gè)問題，我們在條件結(jié)構(gòu)外圍分別放置了波形、幅度、頻率、偏置等參數(shù)的輸入控件，用于改變參數(shù)，以達(dá)到波形控制的目的。同時(shí)，在函數(shù)發(fā)生器不工作時(shí)，我們還得考慮讓其停止工作，所以，我們在整個(gè)程序外圍使用了一個(gè)While循環(huán)，利用一個(gè)布爾開關(guān)連接循環(huán)條件，設(shè)置為“為真時(shí)繼續(xù)”，即當(dāng)開關(guān)播上程序正常運(yùn)行，當(dāng)播下開關(guān)時(shí)，程序處于非工作狀態(tài)。4. 波形顯示：在波形設(shè)置好參數(shù)后，為查看波形是否為當(dāng)前所設(shè)置波形，我們還得查看一下當(dāng)前波形的實(shí)際參數(shù)。為此，我們又分別在波形、幅度、頻率、偏置等幾個(gè)量上增加了幾個(gè)輸出控件，用以查看當(dāng)前波形的參數(shù)，方便用戶按需修改

4、。1.2 設(shè)計(jì)的流程圖根據(jù)本次課題總體的構(gòu)思，列出程序編寫的流程圖圖3-1所示。開始波形選擇參數(shù)選擇波形與參數(shù)顯示參數(shù)改變結(jié)束是否循環(huán)YNYN第二章 虛擬信號(hào)發(fā)生器的軟件設(shè)計(jì)2.1前面板的設(shè)計(jì)根據(jù)傳統(tǒng)信號(hào)發(fā)生器面板控鍵的功能,利用Labview 中的控制模板,分別在設(shè)計(jì)面板上放入模擬實(shí)際信號(hào)發(fā)生器控鍵的數(shù)據(jù)輸入控鍵、顯示器、數(shù)據(jù)輸出控件、開關(guān)、選擇器. 顯示器用于顯示輸出的信號(hào)波形,數(shù)據(jù)輸入控鍵用于輸出信號(hào)的信號(hào)頻率、采樣頻率、偏移量、振幅和相位,數(shù)據(jù)輸出控鍵則用于選擇信號(hào)類型.打開Labview 前面板編輯窗口,點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵,顯示控制模板,選擇Graph > > Waveform

5、 Graph ,作為信號(hào)發(fā)生器的顯示器. 在顯示器模板上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵,對其進(jìn)行屬性設(shè)置,如根據(jù)被顯示波形的頻率與幅度值的變化,利用工具模板中的文字工具,對顯示器橫(時(shí)間) 、縱(幅度) 坐標(biāo)的刻度重新設(shè)置. 用Graph 控鍵設(shè)計(jì)的顯示器是完全同步的,波形穩(wěn)定.2.2 參數(shù)設(shè)置控件(1) 在前面板的設(shè)計(jì)窗口中,打開控制模塊執(zhí)行All cont roll s > > Numeric > > Knob 操作,得到幅值等控制旋鈕.(2) 將鼠標(biāo)移至旋鈕單擊右鍵選擇屬性( Proper2ties) 選項(xiàng),在隨后彈出的對話框中的外觀(Appear2ance) 選項(xiàng)的標(biāo)簽中將這些旋

6、鈕分別命名為“頻率調(diào)節(jié)”、“幅度調(diào)節(jié)”和“相位調(diào)節(jié)”等. (3) 最后定義精度. 根據(jù)頻率和幅度的數(shù)值范圍,我們將其精度定義為雙精度浮點(diǎn)型(DBL) . 具體操作仍然是在屬性( Properties) 選項(xiàng)的數(shù)據(jù)范圍(Datarange) 選項(xiàng)中的Representation 內(nèi)完成.2.3 輸出波形選擇按鈕用一個(gè)Case 結(jié)構(gòu)來控制波形的產(chǎn)生. 可以選擇輸出為正弦信號(hào)或是方波信號(hào)、三角波等. 具體操作為:在前面板的設(shè)計(jì)窗口中,打開控制模塊,執(zhí)行Almont roll ring &E num Text ring ,修改名稱為wave select (波形選擇) . 然后右鍵點(diǎn)擊prop

7、erties 選擇Edit Items 項(xiàng),在表格中添加和編輯sine wave 、t triangle 、square wave 等,并設(shè)置其先后順序.2.4 波形顯示控件這個(gè)控件用來顯示所產(chǎn)生的波形.執(zhí)行Cont rols > > Graph > > Waveform Chart 操作,調(diào)入所選圖標(biāo). 其橫軸為時(shí)間軸,縱軸為電壓軸.注意:控件參數(shù)設(shè)置應(yīng)考慮到采樣頻率fs , 信號(hào)頻率f 一個(gè)周期采樣點(diǎn)n 與總點(diǎn)數(shù)N = Samples 的關(guān)系: fs = nfx ,所以fs 的最大值應(yīng)該是被測信號(hào)頻率f s 的最大值n ,且N n.2.5 開關(guān)控件此開關(guān)用于結(jié)束運(yùn)行

8、.執(zhí)行All controls > > Boolean > > StopButton操作,調(diào)入開關(guān)按鈕,標(biāo)記為“STOP”. 。注意:在完成對虛擬儀器的前面板設(shè)計(jì)后,若需對其進(jìn)行裝飾,可以執(zhí)行All cont roll s > > Decorations操作,然后根據(jù)需要在其選項(xiàng)框里選擇相應(yīng)的內(nèi)容對你所設(shè)計(jì)的前面板進(jìn)行必要的修飾.2.6 流程圖的設(shè)計(jì)對于虛擬信號(hào)發(fā)生器而言,它的主要功能就是為我們提供激勵(lì)信號(hào),所以在流程圖設(shè)計(jì)中,我們首先要選擇產(chǎn)生信號(hào)的圖標(biāo)以及用于產(chǎn)生信號(hào)的case 結(jié)構(gòu)和循環(huán)控制While 循環(huán).2.7程序圖標(biāo)的調(diào)入(1) 在流程圖設(shè)計(jì)窗口

9、中打開( Function) 模塊,執(zhí)行All Functions > > structures > > While loop 調(diào)入While loop 循環(huán),控制程序的運(yùn)行.(2) 執(zhí)行structures > > case structures 調(diào)入case循環(huán),用于控制產(chǎn)生不同信號(hào)的運(yùn)行.(3) 執(zhí)行All Functions > > Analyze > > Signal Processing > > Signal Generation 操作, 分別調(diào)入Triangle Wave. vi (三角波) 、Sine Wa

10、ve. vi (正弦波) 、Square Wave. vi (方波)等圖標(biāo).(4) 執(zhí)行All Functions > > Numeric > > Multi2ple/ Add 分別調(diào)入乘法器和加法器.2.8程序設(shè)計(jì)(1) 頻率設(shè)置. 在模擬電路范圍,信號(hào)頻率以Hz或周期來測量,但是在數(shù)字系統(tǒng)中我們使用數(shù)字頻率,它是模擬頻率和采樣頻率之比,如下數(shù)字頻率= 模擬頻率/ 采樣頻率采樣間隔也是信號(hào)產(chǎn)生的必要條件,在遵循抽樣定理的基礎(chǔ)上,我們需要給出采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù),用以產(chǎn)生信號(hào). 數(shù)字頻率由除法器的輸出提供,該除法器完成了信號(hào)頻率和采樣頻率之比的運(yùn)算,將所需要的數(shù)字頻率輸出

11、送給信號(hào)發(fā)生圖標(biāo). 第三章 虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)軟件部分采用專業(yè)的Labview8.6圖形化虛擬儀器開發(fā)工具。虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器主要由軟件完成輸出波形信號(hào)的產(chǎn)生和輸出信號(hào)頻率的顯示。輸出波形頻率的變化的具體實(shí)現(xiàn)是將波形數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)采集卡的緩沖區(qū)當(dāng)中，通過設(shè)置緩沖區(qū)的更新頻率（改變內(nèi)部的時(shí)鐘頻率）來實(shí)現(xiàn)輸出數(shù)據(jù)頻率的變化。該過程主要運(yùn)用了Labview中的數(shù)據(jù)采集子模塊中的AO START 功能模塊。從實(shí)現(xiàn)功能的角度來說，本次設(shè)計(jì)的虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的功能結(jié)構(gòu)主要包括兩大功能模塊：波形產(chǎn)生模塊（FG模塊）和頻率單位變化控制（DISPLAY）模塊。波形產(chǎn)生模塊又調(diào)用FGEN模塊。FGEN模塊為

12、數(shù)字波形產(chǎn)生模塊。3.1數(shù)字波形產(chǎn)生模塊 波形產(chǎn)生模塊是虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器軟件的核心。利用該模塊可實(shí)現(xiàn)正弦波、方波、鋸齒波、三角波等波形。正弦波的產(chǎn)生原理是通過調(diào)用sin(x)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。在本次設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)每一正弦波周期由1000點(diǎn)組成，利用類似C語言中的For循環(huán)為x 賦值，這樣執(zhí)行一次For循環(huán)，便可以產(chǎn)生生成一個(gè)周期正弦波所需的數(shù)據(jù)，然后利用While 循環(huán)，使程序反復(fù)執(zhí)行，就可以連續(xù)輸出正弦波.方波、鋸齒波、三角波的產(chǎn)生原理與正弦波產(chǎn)生原理相近,都是通過數(shù)學(xué)運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)代表波形的數(shù)字序列。與模擬信號(hào)相比，利用軟件的方法產(chǎn)生的波形數(shù)字序列雖然存在著一定的誤差，但只要一個(gè)周期內(nèi)選的點(diǎn)數(shù)足夠的多

13、，就可以使誤差降到最低，對結(jié)果的影響最小。利用軟件產(chǎn)生波形的一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)是使儀器的成本大大降低，而且使儀器小型化，智能化。3.2 頻率單位變化控制模塊 當(dāng)輸出頻率動(dòng)態(tài)范圍較大時(shí)，用單個(gè)旋轉(zhuǎn)按鈕控制時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)一個(gè)很小的角度就會(huì)產(chǎn)生較大的頻率變動(dòng)，給頻率的準(zhǔn)確設(shè)置帶來了較大困難，通過使用一個(gè)旋鈕和頻率倍乘相結(jié)合，可大大提高頻率的輸出控制精度。為了提高頻率的輸出控制精度，在本次的設(shè)計(jì)當(dāng)中，通過使用頻率單位變化控制模塊，使輸出控制精度可達(dá)到0.001Hz。第四章 虛擬信號(hào)發(fā)生器的綜合設(shè)計(jì)4.1 發(fā)生器的前面板 在此這四種波綜合設(shè)計(jì)的功能描述，設(shè)計(jì)步驟基本上和這四種波單獨(dú)設(shè)計(jì)時(shí)一樣所以不再作解說。其

14、幾種波的綜合出來的前面板如下圖所示：圖1虛擬綜合發(fā)生器前面板的設(shè)計(jì)4.2 綜合發(fā)生器流程圖設(shè)計(jì) 其具體所需要的調(diào)入和前面幾種波的調(diào)入一樣，在此需要說明的是怎樣把幾種波組合在一起，使之能夠同時(shí)產(chǎn)生波形，這樣可以免去分別進(jìn)行時(shí)的麻煩，把這幾種波綜合在一起也很有利于對幾種波的觀察，比較。此流程圖的設(shè)計(jì)產(chǎn)生出來的波，他們共用相同的采樣點(diǎn)數(shù)，信號(hào)頻率，采樣頻率，信號(hào)幅值，及初始相位。如下圖：圖5.2 虛擬綜合發(fā)生器流程圖的設(shè)計(jì)4.3 虛擬信號(hào)發(fā)生器的運(yùn)行結(jié)果 （1）設(shè)置信號(hào)頻率：1Hz 采樣頻率：1Hz 信號(hào)幅值：1V 初始相位：0°，波形選擇：正弦波。綜合發(fā)生器運(yùn)行結(jié)果如下圖所示：圖4.3.

15、1正弦波運(yùn)行結(jié)果（2）設(shè)置信號(hào)頻率：1Hz 采樣頻率：1Hz 信號(hào)幅值：1V 初始相位：0°，波形選擇：三角波。圖4.3.2三角波運(yùn)行結(jié)果 （3）設(shè)置信號(hào)頻率：1Hz 采樣頻率：3Hz 信號(hào)幅值：1V 初始相位：0°，波形選擇：方波。圖4.3.3方波運(yùn)行結(jié)果（4） 設(shè)置信號(hào)頻率：1Hz 采樣頻率：3Hz 信號(hào)幅值：1V 初始相位：0°，波形選擇：鋸齒波。圖4.3.4鋸齒波運(yùn)行結(jié)果總 結(jié) 開始課題的設(shè)計(jì)到在資料的查閱，熟悉本課題的基礎(chǔ)上，列出了設(shè)計(jì)的整體構(gòu)思，進(jìn)而得到程序設(shè)計(jì)的流程圖。有了流程圖，后面的設(shè)計(jì)我們順理成章地展開。程序設(shè)計(jì)，我們采用局部到整體的設(shè)計(jì)理念，

16、先由各個(gè)波形分支的設(shè)計(jì)入手，介紹了正弦波、方波、三角波、鋸齒波以及白噪聲信號(hào)以及任意公式信號(hào)的程序框圖設(shè)計(jì)，然后對整體的前后面板做一個(gè)總的概述，由此完成了程序的設(shè)計(jì)。通過此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)Labview方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。 過而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計(jì)過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會(huì)的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會(huì)及他人對你的認(rèn)可！ 課程設(shè)計(jì)誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，同時(shí)又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。 在整個(gè)設(shè)