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1、 2013届毕业设计说明书 基于LabVIEW的多功能函数信号发生器设计 院 、 部： 电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师： 职称 指导教师： 职称 专 业： 电子信息工程 班 级： 完成时间： 2013年5月30日 摘 要 随着计算机软件、硬件的发展，计算机与外部设备之间的数据通信变得越来越频繁，也越来越便利，于是虚拟仪器也就应运而生。从本质上来说，虚拟仪器是仪器技术与计算机技术深层次相结合的产物，它强调了“软件即仪器”的概念，使用户能够根据自己的需要来定义仪器的功能，这样用户就能更好的组建自己所需要的测试系统。它是按照信号的处理与采集，数据的分析，结果的输出及显示的结构模式来建立通用
2、信号处理的硬件平台。 本文就是在这个通用信号处理的硬件平台，进行了基于LABVIEW的虚拟函数信号发生器的设计，本设计是基于LabWIEW软件的多功能函数信号发生器，能够产生实验室所常用的正弦波、三角波、方波、锯齿波信号及任意公式波等基本波形信号，本设计充分利用了LabVIEW软件开发平台所提供的丰富资源, 采用模块化的设计方法，并设计了一个用户的登陆系统和登录音效以及按键音效给人以视觉和听觉上美的感受，并进一步完善了虚拟信号发生器的功能, 能产生5种我们经常用到的信号以及其他的一些较复杂的信号。 关键词：虚拟仪器；Labview；函数信号发生器 ABSTRACT With computer
3、software and hardware development, computer and data communication between external devices become more frequent, but also more convenient, so virtual instruments also emerged. In essence, the virtual instrument is the instrument technology and computer technology product of the combination of deep
4、level, it emphasizes the software instrument concept that allows users to define their own needs to the instrument function, so users can better the need to establish their own testing system. It is in accordance with the signal processing and collection, data analysis, and display the output result
5、s of the structural model to create common signal processing hardware platform. This article is in this general-purpose signal processing hardware platform for a LABVIEW-based virtual function signal generator design, the design is based on the LabWIEW software multi-function signal generator can pr
6、oduce lab common sine wave, triangle wave, square wave, sawtooth wave signal and the arbitrary formulas and other basic waveform signal, the design takes advantage of LabVIEW software development platform provides a wealth of resources, using a modular design approach, and designed a user login syst
7、em and registry keys sound and sound gives a visual and auditory experience of beauty, and further improve the functionality of the virtual signal generator, can produce five kinds of signals, and we often use some other more complex signals. Keywords: virtual instrument; Labview; function signal ge
8、nerator目 录1 绪论11.1 课题背景及意义11.2 波形发生器的发展概况11.3 本文的主要内容42 虚拟仪器技术52.1 虚拟仪器概述52.2 虚拟仪器的系统构成7 2.2.1 虚拟仪器系统的硬件构成7 2.2.2 虚拟仪器系统的软件构成72.3 虚拟仪器软件开发平台82.4 基于虚拟仪器的自动测试系统的优点92.5 虚拟信号发生器的介绍10 2.5.1 信号发生器的基本原理10 2.5.2 虚拟信号发生器的工作原理103 LabVIEW图形化开发环境113.1 LabVIEW简介113.2 LabVIEW的优点123.3 LabVIEW中的编程方式133.4 LabVIEW程序的
9、设计模式144 虚拟函数信号发生器的设计154.1 登录模块设计15 4.1.1 登录界面的设计15 4.1.2 用户登录系统的设计16 4.1.3 利用局部变量来设计“记住密码”选项17 4.1.4 用户加载框的设计17 4.1.5 播放音效VI的设计18 4.1.6 获取系统时间的VI设计18 4.1.7 利用全局变量在子VI中显示主VI中的用户登录个人信息194.2 虚拟函数信号发生器设计19 4.2.1 软件的设计方案19 4.2.2 多功能函数信号发生器子VI的设计204.3 基本的函数波形产生模块214.4 任意公式波产生模块224.5 虚拟函数信号发生器的设计235 函数信号发生
10、器的仿真和调试255.1 函数信号发生器的仿真和调试255.2 调试结果分析28结束语30参考文献31致 谢331 绪论1.1 课题背景及意义 现代化生产要求电子仪器品种多、功能强、精度高、自动化程度高，而且要求测试速度快、实时性好、具有良好的人机界面。虚拟仪器正可以实现这些要求，虚拟仪器(Virtual Instrument，简称VI)的概念是由美国国家仪器公司(NI)在20世纪80年代最早提出的。由于仪器仪表技术和PC技术的飞速前进，虚拟仪器因此诞生。虚拟仪器技术是当前PC协助检测（CAT）技术的一个重要研究领域，和以前的仪器相比,虚拟仪器有灵活性、多样性、和许多其他的好的方面。由于科技的
11、飞速发展，其应用汇更普遍，这也对虚拟仪器技术的需求会更加大。以LabVIEW为基本构架实现TMS320F2812-DSP与PC机的串行口通信，是将2812-DSP丰富的片上资源、较高的数据处理能力与功能强大的图形化编程虚拟仪器开发平台LabVIEW相结合，克服了PC机串口通信软件程序代码冗长复杂，不便进行功能拓展的缺点，并简化了串口调试程序，达到了操作简单、功能齐全的要求。 随着电子科学技术的发展，微电子集成电路技术、计算机技术、通讯技术、测控技术互相渗透，互相融合而形成了新型的电子信息技术。经过了二十多年的发展，虚拟仪器的概念已逐步为工业界和学术界所认识，成为21世纪测试技术与仪器技术发展的
12、一个重要方向，并且在研究、制造和开发等总舵领域得到广泛运用。虚拟仪器技术是测试技术和计算机技术相结合的产物，是以计算机为基础，配以相应测试功能的硬件作为信号输入输出的接口，利用虚拟仪器软件开发平台在计算机的屏幕上虚拟出仪器的面板并实现相应的功能，使得使用者在操作计算机时就像在操作一台自己设计的测试仪器。虚拟仪器的出现，打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的工作模式，使得用户可以根据自己的需求，设计自己的仪器系统，给用户提供了一个充分发挥自己才能和想象力的空间，实际上代表了一种创新的仪器设计思想。与传统仪器相比，虚拟仪器具有性价比高、开放性好、智能化程度高、界面友好、使用方便、模块化和网络化的
13、优点、在很多领域有取代传统仪器的趋势。1.2 波形发生器的发展概况波形发生器是应用于测试设备、信号接收设备等装置中的一种波形函数信号源。早在20年代，当电子设备刚开始出现的时候，信号发生器就随着出现了。随着电子技术的巨大进步，波形发生器根据它的关键技术频率合成技术的角度，大致可以划分成三代。第一代的波形发生器采用的是直接模拟频率合成 (DireetAnalog Frequeneysynthesis，简称DAFs)技术。该技术原理简单，易于实现。它由模拟振荡器产生参考频率源，经谐波发生器产生一系列谐波，再经混频、分频和滤波等处理产生大量的离散频率。其结构如图1所示：可调衰减器输出放大器正弦波整形
14、器放大器三角波发生器OSC图1 直接模拟频率合成框图根据所使用的参考频率的数目不同可分为非相关合成方法和相关合成方法两种类型。非相关合成方法使用多个晶体参考频率源，所需的各种频率分别由这些参考源提供;相关合成方法只是用一个晶体参考频率源，所需的各种频率都由它经过分频、混频和倍频后得到，因而合成器输出频率的稳定性和精度与参考源一样。采用这种技术制作的函数发生器的优点是频率转换时间短、相位噪声低，但由于采用大量的混频、分频、倍频和滤波等模拟硬设备，使频率合成器的体积大、成本高、结构复杂、容易产生杂散分量，大多数硬件的非线性影响难于抑制。第二代的波形发生器采用的是模拟电路技术，其频率控制部分主要采用的是基于锁相环 (PhaseLockedLoop，简称PLL)的间接频合成技术。PLL是间接频率合成技术中的一个关键部分，它是一个负反馈环路，是一个实现相位自动锁定的控制系统，其输出信号与参考信号相位同步。原理如图2所示。该频率合成技术是利用一个或几个参考频率源，通过谐波发生器和分频器等产生大量谐波或组合频率，然后用PLL把压控振荡器的频率锁定在某一谐波或组合频率上。这种波形发生器的优点是频率稳定和杂散抑制好，调试简便。但由分立组件构成的振荡电路和整形电路，在产生各种波形时，由于其锁相存在捕获时间问题，其频率切换速度比直接合成慢而
