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1、毕业设计（论文）题 目 网络故障检修技术研究 专业学员姓名 班号 指导教员 海 军 工 程 大 学二一一年四月毕业设计任务书（应由学员本人按教员下达的任务认真填写）任务来源：电子技术实验中心根据理论性研究对应届本科毕业学员所下达的毕业设计课题。任务要求：1、研究虚拟仪器技术在测量以及教学中的使用方法2、学习LABVIEW的使用方法3、在LABVIEW环境下设计出正弦、方波、锯齿波、三角波的信号源目的：传统的信号发生器种类繁多，函数信号发生器是使用最为频繁的一种信号发生器。一个传统实验室必须拥有函数信号发生器，而基于虚拟仪器技术的实验室就能轻松的设计出简单的、符合要求的函数信号发生器，对实验室节
2、约经费有着重要的意义。内容：1、对虚拟仪器技术试验室与传统试验室进行分析比对2、设计出基于LABVIEW的正弦、方波、锯齿波、三角波的信号源任务起止日期:2010年4月5至 2010年6月25日I目 录摘 要IIABSTRACTIII第一章 绪论11.1虚拟仪器技术的概述11.1.1 虚拟仪器的定义21.1.2 虚拟仪器技术的组成21.1.3 虚拟仪器的特点41.2虚拟仪器与传统仪器的比较51.3 虚拟仪器的分类61.4 虚拟仪器的发展方向81.5 本课题研究的意义91.6 本课题的主要工作和本文的主要内容9第二章 虚拟仪器开发软件选择102.1虚拟仪器软件开发平台应有的功能102.2 虚拟仪
3、器开发环境112.3 LABVIEW 介绍11第三章 虚拟信号发生器的设计163.1 虚拟信号发生器简介163.2 虚拟信号发生器的实现163.3虚拟信号发生器的系统构成173.3.1虚拟信号发生器的功能模块173.3.2虚拟信号发生器的输入模块193.3.3虚拟信号发生器的显示模块203.4虚拟信号发生器的构建213.5正弦虚拟信号发生器的设计243.5.1功能描述243.5.2虚拟正弦波发生器流程图的设计243.5.3正弦波发生器前面板的设计253.6方波虚拟信号发生器的设计263.6.1功能描述263.6.2虚拟方波发生器流程图的设计263.6.3方波发生器前面板的设计273.7锯齿波虚
4、拟信号发生器的设计283.7.1功能描述283.7.2虚拟锯齿波发生器流程图的设计283.7.3锯齿波发生器前面板的设计293.8三角波虚拟信号发生器的设计303.8.1功能描述303.8.2虚拟三角波发生器流程图的设计303.8.3三角波发生器前面板的设计313.9虚拟信号发生器的应用32第四章 总结33致 谢34摘 要本文实现了基于LABVIEW8.5的虚拟正弦、余弦、方波、锯齿波以及三角波信号发生器。可以根据需要，改变波形的频率和幅值。本论文首先简介了虚拟函数信号发生器的开发平台，及虚拟信号发生器的设计思路，并且给出了基于LABVIEW 的虚拟信号发生器的前面板和程序设计流程图，讲述了功
5、能模块的设计步骤，提供了虚拟发生器的面板。在设计信号发生器的过程中经过深入的思考，结合LABVIEW的具体功能作了一定创新。本仪器系统操作简便，设计灵活，具有很强的适应性。关键词：虚拟实验仪器 LABVIEW 信号发生器ABSTRACTThis article based on the realization Labview8.5 virtual sine, square wave, sawtooth, triangle wave signal generator. Can be required to change the waveform of the frequency and ampl
6、itude. This paper first introduces the virtual function signal generator of development platform, and virtual signal generator of design ideas, and gives a virtual signal generator based on LABVIEW front panel and the programming flow chart describes the function module design steps , provides a vir
7、tual generator panel. Signal generator in the design process, after careful thought, combined with the specific function of LABVIEW made some innovations. The instrument system is simple, flexible design, has a strong adaptability.KEYWORDS: Virtual Instrument，LABVIEW， Virtual Function Generator第一章 绪
8、论1.1虚拟仪器技术的概述虚拟仪器的概念是美国NI公司(National In-strument)在20世纪80年代中期提出来的。最有代表性的是其推出的LABVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)实验室虚拟仪器工程平台。它是世界上第一个采用图形化编程技术的面向仪器的编译型程序开发系统，它的目标就是简化程序的开发工作，提高编程效率。虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件
9、平台能满足对同步和定时应用的需求。这也正是NI近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集成这四大优势。虚拟仪器与传统仪器相比具有许多优点：对测试量的处理和计算可更复杂目处理速度更快，测试结果的表达方式更加丰富多样，可以方便地存储和交换测试数据，价格低，技术更新快。它的最大特点就是把由仪器生产厂家定义仪器功能的方式转变为由用户自己定义仪器功能，满足多种多样的应用需求。由于虚拟仪器的测试功能、面板控件都实现了软件化，任何使用者都可通过修改虚拟仪器的
10、软件来改变它的功能和规模，这充分体现了“软件即是仪器”的设计思想。1.1.1 虚拟仪器的定义虚拟仪器（Virtual Instrument, VI）是基于计算机的仪器，是指以通用计算机作为核心的硬件平台，配以相应的测试功能的硬件作为信号的输入和输出接口，利用仪器软件开发平台在计算机的屏幕上虚拟出仪器的面板和相应的功能，然后通过鼠标或键盘操作的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。通常说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式
11、是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。借助一块通用的数据采集板，用户就可以通过软件构造几乎任意功能的仪器，可以是电压表、示波器、频谱分析仪或者其他的仪器，软件成了构建仪器的核心。因此，美国国家仪器公司提出了“软件即使仪器”的概念。最初，虚拟仪器的概念是为了适应PC卡式仪器提出的，PC卡式仪器由于自身不带仪器面板，有的甚至不带微处理器，必须借助PC作为数据分析与显示的工具。利用PC强大的图形环境，建立图形化的虚拟仪器面板，完成对仪器的控制、数据分析与显示。这种包含实际仪器使用、操作信息的软件与PC结合构成的仪器，就被称之为虚拟仪器。 1.1.2 虚拟仪器技术的
12、组成数据采集、仪器控制、过程监控和自动测试是实验室研究和自动测试领域广泛存在的实际任务。为完成这些任务，一台仪器就必须由三大功能块组成：信号的采集、数据的处理、结果的输出。虚拟仪器也不例外，它是按照“信号的调理与采集数据的分析与处理结果的输出及显示”的结构模式来建立的。在这个通用仪器平台上，调用不同的测试软件就构成了不同功能的虚拟仪器。完整的虚拟仪器由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。虚拟仪器通过底层设备驱动软件与真实的仪器系统进行数据传输，最后以虚拟仪器面板的形式在计算机屏幕上显示出来，其显示的控件与真实仪器面板操作元素对应，所以用户鼠标或键盘操作虚拟仪器就和操作真实的仪器设备
13、一样真实。虚拟仪器技术的三大组成部分：高效的软件：软件是虚拟仪器技术中最重要的部份。使用正确的软件工具并通过设计或调用特定的程序模块，工程师和科学家们可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面。提供的行业标准图形化编程软件LABVIEW，不仅能轻松方便地完成与各种软硬件的连接，更能提供强大的后续数据处理能力，设置数据处理、转换、存储的方式，并将结果显示给用户。此外，还提供了更多交互式的测量工具和更高层的系统管理软件工具，例如连接设计与测试的交互式软件Signal Express、用于传统C语言的LabWindows/CVI、针对微软Visual Studio的Measurement Stu
14、dio等等，均可满足客户对高性能应用的需求。有了功能强大的软件，您就可以在仪器中创建智能性和决策功能，从而发挥虚拟仪器技术在测试应用中的强大优势。模块化的I/O硬件：面对如今日益复杂的测试测量应用，已经提供了全方位的软硬件的解决方案。无论您是使用PCI, PXI, PCMCIA, USB或者是1394总线，都能提供相应的模块化的硬件产品，产品种类从数据采集、信号条理、声音和振动测量、视觉、运动、仪器控制、分布式I/O到CAN接口等工业通讯，应有尽有。高性能的硬件产品结合灵活的开发软件，可以为负责测试和设计工作的工程师们创建完全自定义的测量系统，满足各种独特的应用要求。用于集成的软硬件平台：专为
15、测试任务设计的PXI硬件平台，已经成为当今测试、测量和自动化应用的标准平台，它的开放式构架、灵活性和PC技术的成本优势为测量和自动化行业带来了一场翻天覆地的改革。PXI作为一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台，内建有高端的定时和触发总线，再配以各类模块化的I/O硬件和相应的测试测量开发软件 ，就可以建立完全自定义的测试测量解决方案。无论是面对简单的数据采集应用，还是高端的混合信号同步采集，借助PXI高性能的硬件平台，都能应付自如。这就是虚拟仪器技术带来的无可比拟的优势。 1.1.3 虚拟仪器的特点虚拟仪器是一种新的实验室概念，它具有以下特点：功能完全由用户自己定义的，可以自己对硬件进行编程进行二次开发，并可以方便地与网络外设连接；由于虚拟仪器是基于软件系统的开发，所以开发和维护的费用低、技术更新周期短，并拥有完整的实验时间记录和自动化的测试过程，大大节约了实验室成本和实验室经费。尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。虚拟仪器可充分发挥计算机的能力，有强大的
