虛擬儀器課程設計---任意波形發(fā)生器

1、<p>　　《虛擬儀器課程》課程設計</p><p>　　題 目：任意波形發(fā)生器 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、labVIEW介紹………………………………………………………….2</p><p>　　二、 任意波形發(fā)生器的設計………………

2、…………………..3</p><p>　　2．1小組任務分配…………………………………………………………..3</p><p>　　2．2 儀器功能描述………………………………………………………….4</p><p>　　2．3任意波形發(fā)生器發(fā)生器的前面板……………………………………..4</p><p>　　2．4任意波形發(fā)生器的程序框圖構

3、成…………………………………….5</p><p>　　2.5 波形產生設計………………………………………………………….5.</p><p>　　2.6聲音采樣模塊設計……………………………………………………….10.</p><p>　　2.7停止模塊設計……………………………………………………………..11</p><p>　　三、設計

4、小結……………………………………………………12</p><p>　　一、labVIEW介紹</p><p>　　LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument EngineeringWorkbench，實驗室虛擬儀器集成環(huán)境)是一個基于G（Graphic）語言的圖形編程開發(fā)環(huán)境，在工業(yè)界和學術界中廣泛用作開發(fā)數據采集系統(tǒng)、儀器控制軟件和分析軟件的標準語言，對

5、于科學研究和工程應用來說是很理想的語言。它含有種類豐富的函數庫，科學家和工程師們利用它可以方便靈活地搭建功能強大的測試系統(tǒng)。LabVIEW編程語言最主要的兩個特點是圖形化編程和數據流驅動：</p><p><b>　?。?）圖形化編程</b></p><p>　　LabVIEW與Visual C++、Visual Basic、LabWindows/

6、CVI等編程語言不同，后幾種都是基于文本的語言，而LabVIEW則是使用圖形化程序設計語言G語言，用框圖代替了傳統(tǒng)的程序代碼，編程的過程即是使用圖形符號表達程序行為的過程，源代碼不是文本而是框圖。一個VI有三個主要部分組成：框圖、前面板和圖標／連接器?？驁D是程序代碼的圖形表示。 </p><p>　　LabVIEW的框圖中使用了豐富的設備和模塊圖標，與科學家、工程師們習慣的大部分圖標基本一致，這使得編程過程和思維

7、過程非常的相似。多樣化的圖標和豐富的色彩也給用戶帶來不一樣的體驗和樂趣。</p><p>　　前面板是VI的交互式用戶界面，外觀和功能都類似于傳統(tǒng)儀器面板，用戶的輸入數據通過前面板傳遞給框圖，計算和分析結果也在前面板上以數字、圖形、表格等各種不同方式顯示出來。</p><p>　　圖標是VI的圖形符號，連接器則用來定義輸入和輸出，每一個VI都有圖標和連接器。用戶要做的工作就是恰當地設置參數

8、，并連接各個子VI。編程一般步驟就是使用鼠標選取合適的模塊、連線和設置參數的過程，與煩瑣枯燥的文本編程相比更為簡單、生動和直觀。 </p><p>　　如果將虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器作一類比，前面板就像是儀器的操作和顯示面板，提供各種參數的設置和數據的顯示，框圖就像是儀器內部的印刷電路板，是儀器的核心部分，對用戶來講是透明的，而圖標和連接器可以比作電路板上的電子元器件和集成電路，保證了

9、儀器正常的邏輯和運算功能。</p><p><b>　?。?）數據流驅動</b></p><p>　　宏觀上講，LabVIEW的運行機制已不再是傳統(tǒng)上的馮·諾伊曼式計算機體系結構的執(zhí)行方式了。傳統(tǒng)計算機語言（如C語言）中的順序執(zhí)行結構在LabVIEW中被并行機制所代替。本質上講它是一種帶有圖形控制流結構的數據流模式，程序中的每一個函數節(jié)點只有在獲得它的全部輸

10、入數據后才能夠被執(zhí)行。既然LabVIEW程序是數據流驅動的，數據流程序設計規(guī)定，一個目標只有當它的所有輸入有效時才能夠被執(zhí)行；而目標的輸出只有當它的功能完全時才是有效的。于是LabVIEW中被連接的函數節(jié)點之間的數據流控制著程序的執(zhí)行次序，而不像文本程序那樣受到行順序執(zhí)行的約束。我們可以通過相互連接函數節(jié)點簡潔高效地開發(fā)應用程序，還可以有多個數據通道同步運行，即所謂的多線程。</p><p>　　在LabVIEW

11、中單擊加亮執(zhí)行（Highlight Execution）按鈕，即可以動畫方式演示框圖的執(zhí)行過程，可以觀察到數據流流動的方式，數據以有色小圓點表示，在各種不同顏色（代表不同數據類型）的連線上流動。</p><p>　　二、 任意波形發(fā)生器的設計</p><p><b>　　2．1小組任務分配</b></p><p>　　一（周林）：基本波形源程序

12、設計：正旋波、方波、鋸齒波、三角波</p><p>　　二（李通成）：自定義波形和停止模塊設計</p><p>　　三（李倩）聲音采樣模塊設計</p><p>　　四（黃杏）程序前面板總體的設計和程序調試</p><p>　　2．2 儀器功能描述</p><p>　　任意波形發(fā)生器就是利用采集卡的模擬輸出功能來連續(xù)產生

13、一些設定好的信號，相對于傳統(tǒng)信號發(fā)生器，它具有更加豐富的功能。本儀器功能主要包括四類基本函數信號一——正弦波、方波、三角波、鋸齒波的輸出和通過函數輸出產生任意波形，實現輸出波形的偏置量、電壓幅度和頻率的控制等功能。</p><p>　　2．3任意波形發(fā)生器發(fā)生器的前面板</p><p>　　本任意波形發(fā)生器主要由一塊PCI總線的多功能數據采集卡和相應的軟件組成。將它們安裝在一臺運行Wind

14、owsxp的PC機上。即構成一臺功能強大的函數信號發(fā)生器。</p><p>　　本任意波形發(fā)生器的前面板主要由以下幾個部分構成：頻率控制，波形選擇,輸出頻率調節(jié)，偏移量控制、設備ID、輸出波形幅度控制按鈕，和聲音控制包括采樣頻率、采樣比特數、通道數。</p><p>　　圖2-1 函數信號發(fā)生器的前面板</p><p>　　2．4任意波形發(fā)生器的程序框圖構成<

15、;/p><p>　　本任意波形發(fā)生器的輸入輸出的硬件部分為一數據采集卡和具有一定配置要求的PC機，數據的輸入輸出靠對數據采集卡輸出輸入口的定義來實現。能將產生的數字信號轉換成模擬信號且數模轉換精度高，而且還具備濾波功能，從而使輸出波形光滑。</p><p>　　圖2.2 任意波形發(fā)生器的程序框圖</p><p>　　2.5 波形產生設計</p><p

16、>　　波形產生模塊是任意波形發(fā)生器軟件的核心。利用該模塊可實現正弦波、方波、鋸齒波、三角波等波形。利用軟件產生波形的一個最大的優(yōu)點是使儀器的成本大大降低， 而且使儀器小型化，智能化。</p><p>　　正弦波源程序如下圖所示</p><p>　　圖2.3正弦波源程序框圖</p><p>　　可以通過界面的頻率選型修改頻率大小，通過幅值修改輸出幅值大小，加入了

17、停止按鈕，其運行程序如圖</p><p>　　圖2.4正弦波運行圖</p><p>　　方波源程序如下圖所示</p><p>　　圖2.5方波源程序框圖</p><p><b>　　圖2.6方波運行圖</b></p><p>　　鋸齒波源程序如下圖所示</p><p>　　

18、圖2.7鋸齒波源程序框圖</p><p>　　圖2.8鋸齒波運行圖</p><p>　　三角波源程序如下圖所示</p><p>　　圖2.9三角波源程序框圖</p><p>　　圖2.10三角波運行圖</p><p>　　在自定義框中輸入函數，運行的波形：</p><p>　　圖2.11函數si

19、n（3*w*t）的波形運行圖</p><p>　　2.6聲音采樣模塊設計：</p><p>　　聲音采樣模塊包括：采樣率、采樣比特數、通道數。</p><p>　　圖2.12采樣模塊的源程序框圖</p><p>　　圖2.13聲音采樣模塊子vi的前面板</p><p>　　2.7停止模塊設計：</p>&

20、lt;p>　　當單擊“停止”按鈕，主體程序運行結束后，就進入到將采集卡模擬輸出通道的輸出置零，主要是保護數據采集卡。</p><p>　　任意波形發(fā)生器的“停止”框圖如圖所示，</p><p>　　圖2.14停止模塊程序框圖</p><p><b>　　三、設計小結</b></p><p>　　任意波形發(fā)生器的功能

21、總結　　 一種強有力的工具：</p><p>　　1、可仿真復雜的實際信號；</p><p>　　2、 產生使用者設定的復雜波形；</p><p>　　3、 具有標準函數信號源的功能；</p><p>　　4、 產生的波形可以修改；</p><p>　　5、功能強大：脈沖/脈沖序列發(fā)生器、調制信號源、噪聲發(fā)生器、掃頻

22、信號、觸發(fā)信號；</p><p>　　6、計算機通信能力，軟件功能強大。</p><p>　　這次虛擬儀器課程設計的題目是實現基于LabVIEW的任意波形發(fā)生器。此次課程設計是我在繼課堂學習書本上的虛擬儀器知識后，再一次并且更加深入的了解到虛擬儀器的基本使用方法和運用原理，檢測我們學習成果的綜合性應用能力，它不僅要求我們有扎實的專業(yè)理論知識和實踐操作能力，更要求我們有嚴謹治學、團結協(xié)作的精

23、神。通過自己的動手和思考，感覺獲益良多。在設計中我就更切身體會到虛擬儀器這種儀器的高效、開放、易用靈活、功能強大、性價比高、可操作性好等明顯優(yōu)點。 </p><p>　　這次實驗讓我明白了虛擬儀器這門課程的重要性?？傊?，虛擬儀器技術與網絡技術的結合，及其在測控領域中的應用，是對傳統(tǒng)測控方式的一場革命。應用LabVIEW作為虛擬儀器軟件開發(fā)平臺，為開發(fā)高性能的計算機測控系統(tǒng)提供了極大的便利。測控方式的網絡化，是未來

24、測控技術發(fā)展的必然趨勢，通過建立分布式網絡測控系統(tǒng)，能夠充分利用現有資源和網絡帶來的種種優(yōu)勢，實現各種資源最有效合理的配置。應用分布網絡測控，可以進行多點測量，多點分析處理。這樣既可以充分發(fā)揮服務器控制測試儀器的接口能力，又能發(fā)揮客戶機數據處理能力，而且便于系統(tǒng)的擴展。遠程虛擬儀器可以使信息的采集、傳輸和處理一體化，使許多昂貴的測試設備得以共享。尤其是運用在遠程教育上更能發(fā)揮出更高的性價比。</p><p>&l

25、t;b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 龍華光 顧永剛 .LabVIEW 8.2.2與DAQ數據采集.清華大學出版社,2008.08. </p><p>　　[2] 楊樂平 李海濤 楊磊.LabVIEW程序設計與應用.電子工業(yè)出版社,2002.01. </p><p>　　[3] 楊樂平 肖相生.LabVIEW程序設計