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1、基于QT的任意波形数据生成软件设计摘 要随着电子测量技术与计算机技术的紧密结合，一种新的信号发生器任意波形发生器应运而生。用户可以用它生成任意复杂波形，因而具有广阔的应用前景。任意波形发生器是应用越来越广泛的一种信号源，而国内在任意波形发生器的研制方面相对较晚，推出的产品很少，市场占有率几乎为零。因此，对任意波形发生器的研制进行深入的研究已成为测试领域的一个新的课题，同时对于促进虚拟仪器技术的发展、应用以及适应自动测试系统的组建和完整性要求都具有深远的意义。本设计是基于QT软件来实现任意波数据的生成，本系统包含有基本波形模块，谐波模块，手绘波形模块，基本波形合成模块。QT的模块程度更高、运行速
2、度快、成本低、开发方便并且全部都是开放源代码。本任意波形发生器不仅能产生正弦波、方波、三角波等常用的标准信号，也可以将几种基本波形进行合成，并根据用户的需要生成任意波形，对于目前三种典型的任意波形发生器PC总线插卡式，独立仪器，VXI模块都有重要的参考价值。关 键 词：波形发生器，任意波形，QT，LinuxQT-BASED ARBITRARY WAVEFORM GENERATION SOFTWARE DESIGN DATAABSTRACTIn modern electronic measuring instruments，test excitation signal generator use
3、d is a kind of very important instrument，closely integrated with the electronic measurement technology and computer technology，a new signal generator - came into being arbitrary waveform generatorRelatively late in the development of the domestic aspects of the arbitrary waveform generator，developme
4、nt and application of the product is relatively developed more slowlyTherefore，the development of an arbitrary waveform generator in-depth research has become a new subject areas tested，while all have far-reaching significance for promoting the development and application of virtual instrument techn
5、ology and the automatic test system to adapt to the formation and integrity requirementsIn this paper，based on the analysis of existing waveform generator design scheme，based on QT software to achieve arbitrary waveform data to generate a higher degree of QT module，running speed，low cost，easy to dev
6、elop and are all open sourceSo whether it is based on the development of electronic technology，market demand or software-based quick and easy to use QT to achieve arbitrary waveform data generation is groundbreaking and is still very necessaryThe arbitrary waveform generator can generate arbitrary w
7、aveforms according to the user s needs，the current three typical arbitrary waveform generator - PC bus plug-in，independent instrument，VXI module has important reference valueKEY WORDS：Waveform Generator，Arbitrary Waveform，QT，Linux目 录前 言1第1章 绪 论21.1 课题来源、目的及意义21.2任意波形数据生成的国内外研究现状21.3当前主要任意波形数据生成的基本方式
8、41.3.1基于VXI的数字信号处理法41.3.2 软件合成法41.3.3直接数字频率合成51.4 本文主要研究内容6第2章 系统软件设计72.1 系统总体设计框图72.2 基本波形的设计82.3 谐波的设计142.4 手绘波形的设计172.5 基本波形合成的设计20第3章 使用说明书223.1 主操作界面223.2 参数输入界面233.2.1 谐波参数输入界面233.2.2 基本波参数输入界面243.2.3 手绘波形界面2433 操作步骤说明25第4章 测试分析报告264.1 按键事件的功能测试264.2 参数输入的功能测试294.2.1 谐波参数输入的测试294.2.2 基本波形参数输入的
9、测试304.3 手绘波形的功能测试34第5章 系统测试结果35结 论39参考文献40致 谢41Word 资料前 言随着电子测量及其他部门对各类信号发生器的广泛需求及电子技术的迅速发展，促使信号发生器种类增多，性能提高。尤其随着70年代微处理器的出现，更促使信号发生器向着自动化、智能化方向发展。任意波发生器在工业生产、科研实验中获得了越来越广泛的应用；如在雷达、通讯、仿真、电子、生物、机械、计算机等一系列系统测试中，都要用到任意波发生器；尤其是在要求同步输出任意波形的场合以及需要产生复杂波形信号的场合，任意波发生器具有特别的优势。可见，为适应现代电子技术的不断发展和市场需求，研究制作高性能的任意
10、波数据生成器十分有必要，而且意义重大。QT是1991年奇趣科技开发的一个跨平台的C+图形用户界面应用程序框架。它提供给应用程序开发者建立艺术级的图形用户界面所需的所有功能。QT是面向对象的框架，使用特殊的代码生成扩展以及一些宏，易于扩展，允许组件编程。本设计是基于QT软件来实现任意波数据的生成， QT的模块程度更高、运行速度快、成本低、开发方便并且全部都是开放源代码。所以不管是基于电子技术的发展、市场的需求还是基于软件的方便快捷，使用QT来实现任意波数据的生成是开创性的并且还是十分有必要的。第1章 绪 论1.1 课题来源、目的及意义波形发生器即通常所说的信号发生器是一种常见的信号源，广泛应用与
11、电子电路、自动控制和科学试验领域，是一种为电子测量工作提供符合严格技术要求的电信号设备。随着现代电子技术的飞速发展，现代电子测量工作对波形发生器的性能提出了更高的要求，不仅要求能产生正弦波，方波等标准波，还能根据需要产生任意波形，切操作方便，输出波形质量好，输出频率范围宽，输出频率稳定度、准确度及分辨率高，频率转换速度快且频率转换时输出波形相位连续等。在科学研究、工程教育及生产实践中，如工业过程控制、教学实验、机械振动实验、动态分析、材料实验、生物医学等领域，常常需要用到低频信号发生器。而在我们日常生活中，以及一些科学研究中，锯齿波和正弦波、矩形波信号是常用的基本测试信号。譬如在示波器、电视机
12、等仪器中，为了使电子按照一定规律运动，以及利用荧光屏显示图像，常用到锯齿波产生器作为时基电路。信号发生器作为一种通用的电子仪器，在生产、科研、测控、通讯等领域都得到了广泛的应用。但市场上能看到的仪器在频率精度、宽带、波形种类及控制方面都已不能满足许多方面的需求。加之各类功能的半导体集成芯片的快速生产，都使我们研制一种低功耗、宽频带，能产生多种波形并具有程控等低频的信号发生器成为可能。1.2任意波形数据生成的国内外研究现状 任意波形发生器是随着众多领域对于复杂的、可由用户定义的测试信号波形日益增长的需要，以及不断进步的计算机技术和微电子技术在测量仪器中的应用而形成和发展起来的一类新的测试仪器。作
13、为当代最新的一类信号源，引起了世界各国的广泛重视，纷纷投入人力物力进行研究制作。主要现状如下：第一，研究制作的任意波形发生器主要有独立的台式仪器和适用于个人计算机的插卡以及VXI模块。第二，主要采用了直接数字频率合成技术(Direct Digital frequency Synthesis，简称DDS) ，研究制作基本上均采用了软件结合硬件的方式。虚拟仪器开发编程语言LabWindows/CVI、汇编语言、Visual Basic、Visual C、EDA开发软件及硬件描述语言等软件和FPGA、CPLD、DSP芯片及高速存储器、高速D/A转化器、单片机等硬件被广泛应用。第三，大量使用各种高速器
14、件提高时钟频率，使任意波形发生器输出波形频率不断提高，能应用于越来越广泛的领域。第四，使用各种计算机语言开发任意波形发生器波形编辑软件和操作软件面板，使任意波形发生器的操作控制或任意波形数据生成变得更加方便和容易，允许徒手从计算机显示屏上输入任意波形。上位机于任意波形发生器硬件模块广泛使用RS-232/485、GPIB等总线进行数据通信，近年，USB接口也逐步被广泛研究和应用。第五，与VXI资源结合。由于VXI总线的逐步成熟和对测量仪器的高要求，在很多领域需要使用VXI系统测量和产生复杂的波形，VXI的系统资源提供了明显的优越性。但由于开发VXI模块的周期长，而且需要专门的VXI机箱的配套使用
15、，使得VXI的任意波形发生器模块仅限于航空、军事及国防等大型领域，在民用方面，VXI模块远远不如台式仪器更为方便4。就任意波形发生器技术而言，目前引领技术潮流的仍是国外的几大仪器公司，如美国国家仪器有限公司NI，美国安捷伦（Agilent）公司，美国泰克（Tektronix）公司，从台式机到插卡式模板都有不同档次的产品。泰克公司的任意波形发生器产品在波形合成上采取了传统技术与DDS技术相结合的方式，使输出波形的质量很高。Agilent公司是单纯的采用DDS技术来合成波形，这样在电路结构上要简单得多，性价比很高。代表性的产品有NI发布的NI5412，Agilent 33220A函数/任意波形发生器，美国泰克公司研制的AFG3000系列的任意波形发生器等，这些波形发生器都具有易于操作、高频率分辨率和宽频率范围等特点。这些产品代表了任意波形发生器的发展趋势：即更高取样率，更高分表率，更大存储量和更丰富的人机接口界面6。目前我国已开始研制任意波形发生器，并取得了可喜的成果。但总的来说，我国任意波形发生器还没有形成真正的产业。就目前国内成熟的产品来看，多为一些PC仪器插卡，独立仪器和VXI系统的模块很少，并且我国目前任意波形发生器的种类和性能都与国外
