基于labview信号发生器设计

《基于labview信号发生器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于labview信号发生器设计（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、课 程 设 计 课程名称嵌入式系统课程设计嵌入式系统课程设计 课题名称基于基于 LABVIEWLABVIEW 的信号发生器的信号发生器 专 业电子信息工程电子信息工程 班 级电信电信 13011301 学 号 201301030119201301030119 姓 名王景盛王景盛 指导老师陈爱萍陈爱萍 2016 年 12 月 20 日 等级: 电电气气信信息息学学院院 课课程程设设计计任任务务书书 课题名称 基于基于 LABVIEWLABVIEW 的信号发生器的设计的信号发生器的设计 姓 名王景盛专业电子信息工程班级电信 1301 学号 19 指导老师 陈爱萍 课程设计时间2016 年 12 月

2、 18 日-2016 年 12 月 30 日（17、18 周） 教研室意见意见： 同意 审核人：刘望军 一、任务及要求 应用 LabVIEW 平台设计虚拟信号发生器，要求满足以下功能： 1. 可产生 10Hz100MHz 的正弦波、方波、三角波、锯齿波、白噪声以及多频波; 2. 任意波形的发生，任意波可实现公式输入; 3. 信号频率、幅度、相位、偏移量可调可控; 4. 方波占空比可调; 5. 噪声任意可加、创建友好界面、信号波形现实对所产生的信号做自相关分析，积 分，微分分析及相应的频谱分析. 设计要求：设计要求： 1、 设计前面板界面，建立友好的人机操作界面； 2、 给出各个功能模块的程序框

3、图； 3、 绘制各个功能模块连接的流程图； 4 、写出设计报告； 二、进度安排 第一周星期一、二：第一周星期一、二：下达设计任务书，介绍课题内容与要求；介绍labview软件的使 用；查找资料，确定总体设计方案和单元模块设计； 星期三第二周星期一：星期三第二周星期一：前面板构思，各个功能模块构建； 第二周星期二、三：第二周星期二、三：各个功能模块构建； 第二周星期四、五：第二周星期四、五：书写设计报告，打印相关图纸；答辩 三、参考资料 1 侯国屏，王坤，叶齐鑫 LABVIEW 7.1 编程与虚拟仪器设计M清华大学出版社， 2 张桐，陈国顺，王正林 编著乔瑞萍，精通 LabVIEW 程序设计M电

4、子工业出版社， 3 杨乐平，李海涛 LabVIEW 8.20 程序设计从入门到精通M陈锡辉，张银鸿 编著， 清华大学出版社， 4 余成波，胡新宇传感器与自动检测技术M高等教育出版社 目录 1、课设任务及要求 1 1.1 设计任务 1 1.2 设计要求 1 2、设计方案1 2.1 设计思路 1 2.2 设计框图 2 3、设计单元模块3 3.1 波形生成模块3 3.2 积分微分器模块5 3.3 自相关函数演示模块6 3.4 频谱分析仪模块 6 3.5 信号发生器总设计模块7 4、调试与仿真7 4.1 正弦波仿真图 7 4.2 方波仿真图7 4.3 三角波仿真图 8 4.4 锯齿波仿真图 8 4.5

5、 多频波仿真图 8 4.6 高斯白噪声仿真图9 4.7 任意公式仿真图 9 5、总原理框图 9 6、心得体会10 7、附录 10 八、参考文献11 1、设计任务及要求 1.1 设计任务 应用 LabVIEW 平台设计虚拟信号发生器，要求满足以下功能： 1. 可产生 10Hz100MHz 的正弦波、方波、三角波、锯齿波、白噪声以及多频波; 2. 任意波形的发生，任意波可实现公式输入; 3. 信号频率、幅度、相位、偏移量可调可控; 4. 方波占空比可调; 5. 噪声任意可加、创建友好界面、信号波形现实对所产生的信号做自相关分析，积 分，微分分析及相应的频谱分析. 1.2 设计要求 1. 设计前面板

6、界面，建立友好的人机操作界面； 2. 给出各个功能模块的程序框图； 3. 绘制各个功能模块连接的流程图； 4. 写出设计报告 2、设计方案 2.1 设计思路 对于设计一个虚拟信号发生器，首先要进行前面板的设计，前面板的设计主要需要 考虑到我们所设计的信号发生器实现的功能。根据任务要求，除了产生基本函数信号、 多频波、白噪声以及任意公式波外，还得对这些波形进行频谱分析和微积分变换。所以 再根据这些功能，在控件选板中选择相应的控件，放在前面板相应的位置，摆放也得有 一定的讲究，使前面板看起来比较协调。再者是后面板的设计，后面板的设计得用到函 数模块，根据本次设计任务的要求选择相应的函数模块，这里我

7、们用到了波形生成模块、 微积分模块、频谱分析模块以及自相关函数模块。由于程序不止执行一次，所以还得用 到循环结构，本次设计我用到的循环结构有 while 循环结构、case 结构。最后将这几个模 块连接起来，调试完成后就产生了任务书需要的虚拟信号发生器。 2.2 设计框图 对上面设计思路整理为流程框图，整体设计流程框图如图 2.2； 图 2.2 整体流程框图 三、设计单元模块 本节主要介绍了基于 LabVIEW 的虚拟函数信号发生器的设计思路及其流程和仿真图。 主要分为以下 5 个模块：波形产生模块（基本波形、多频信号、任意公式、噪声信号） 、 自相关函数演示模块、频谱分析模块（虚拟正弦波频谱

8、分析仪模块） 、积分微分模块（虚 拟积分器与微分器模块）以及虚拟函数信号发生器的总体设计。各个模块均给出了相应 的流程图和前面板波形图。 开始 波形选择 正弦波方波三角波锯齿波多频波任意公式波白噪声波 自相关分析频谱分析仪积分微分器 波形图 3.1 波形生成模块 波形生成模块包括基本波形、多频信号、任意公式信号、噪声信号四个小模块。把 这几种波形放在一个 case 结构中就组成了本设计中波形生成模块。 下面是四种基本波形生成模块的前面板图 3.1.1 和后面板图 3.1.2。这一模块是应用波 形产生子模板中的基本函数发生器节点来产生正弦波、三角波、方波、锯齿波等四种信 号。 图 3.1.1 四

9、种基本波形生成程序 图 3.1.2 基本函数波形产生模块前面板 下面是多频信号产生模块框图程序和前面板分别如图 3.1.3 和图 3.1.4 所示； 图 3.1.3 多频信号产生模块框图程序 图 3.1.4 多频信号产生模块前面板 下面是任意公式波形产生模块的程序如图 3.1.5 和前面板 3.1.6 所示； 图 3.1.5 任意函数波形产生模块框图程序 图 3.1.6 任意函数波形产生模块前面 板 白噪声模块后面板框图程序如图 4.1.7 所示。该模块的 Case 结构有 2 个分支，一个 Case 结构分支产生常用的高斯白噪声波形，另外一个 Case 结构产生常用的均匀白噪声波 形。该模块

10、可以根据需要在 2 种噪声波形信号之间进行选择（在前面板的信号类型下拉 列表中选择即可） ，通过调节噪声的参数,可以得到不同的高斯白噪声和均匀白噪声波形。 图 3.1.7 噪声信号产生模块框图程序 图 3.1.8 高斯白噪声信号产生模块前面 板 图 3.1.9 均匀白噪声信号产生模块前面板 3.2 积分微分器模块 积分微分器模块的功能是可以观察正弦波、方波或三角波在微分前后的波形。下面 是以对基本波形进行积分微分转换为例，其中积分和微分分别放在第二个 case 结构的两 个分支中。其程序框图如图 3.2.1，以及虚拟正弦波微分前面板如图 3.2.2 和虚拟正弦波积 分前面板如图 3.2.3；

11、图 3.2.1 虚拟积分器与微分器模块流程图 图 3.2.2 虚拟正弦波微分器前 图 3.2.3 虚拟正弦波积分器前面板 3.3 自相关函数演示模块 该自相关函数演示仪可观察正弦波仿真信号的自相关函数，其中用于计算输出正弦信 号的自相关函数值，这里需要将图标函数直接输出的相关函数值除以采样点数才能得到 正确的结果。由于自相关函数图标所求得的数据实际是将原先求得的 2N-1 个数值向右平 移了 N-1 个单位后所得到的数据，所以需要用索引函数来索引出第 N-1 个自相关函数值， 并将结果乘以 2 得到幅值的平方。程序的前面板运行结果和流程图分别如下图 3.3.1 和 3.3.2 所示： 图 3.

12、3.1 自相关函数演示仪流程图 图 3.3.2 自相关函数演示仪前面板 3.4 频谱分析仪模块 该模块是举例对正弦波进行频谱分析，功能是可观察正弦波经过 FFT 后的幅值谱。其 程序的前面板运行结果和流程图分别如下图 3.4.1 和 3.4.2 所示。 图 3.4.1 虚拟正弦波频谱分析仪流程图 图 4.15 虚拟正弦波频谱分析仪前面板 3.5 信号发生器总设计模块 该模块是虚拟函数信号发生器的总体设计流程图，是在综合了前面所设计的各个模块 的基础之上进行的。在第一个 Case 结构当中放置了正弦波、方波、三角波、锯齿波、高 斯白噪声、均匀高斯白噪声以及多频波，任意公式输入波形模块作为该 Ca

13、se 结构的各个 分支，来实现波形的产生。第二个 Case 结构则是应用了积分微分器模块的结构。将两个 Case 结构置于 While 循环中，便组成了虚拟函数信号发生器的总体设计流程图。其总程 序框图以及前面板见附录。 4、调试与仿真 把总体设计流程框图做好保存后，接着就运行程序（可以点击连续运行） ，这样在前 面板就可以通过调节波形类型按钮以及积分微分按钮看到设置好的各个波形的波形图、 积分微分后的波形图、自相关函数波形图以及频谱分析器波形图。其各仿真图如下； 4.1 正弦波仿真图 图 4.1.1 正弦波积分图 图 4.1.2 正弦波微分图 4.2 方波仿真图 图 4.2.1 方波积分图 图 4.2.2 方波微分图 4.3 三角波仿真图 图 4.3.1 三角波积分图 图 4.3.2 三角波微分图 4.4 锯齿波仿真图 图 4.4.1 锯齿波积分图 图 4.4.2 锯齿波微分图 4.5 多频波仿真图 图 4.5.1 多频波积分图 图 4.5.2 多频波微分图 4.6 高斯白噪声仿真图 图 4.6.1 高斯白噪声积分图 图 4.6.2 高斯白噪声微分图 4.7 任意公式波仿真图 本次输入的公式为：sin(20*pi(1)*t)*sin(2*pi(1)*t 图 4.7.1 任意公式波积分仿真图 图 4.7.2