基于LABVIEW虚拟函数信号发生器的设计研究

CHENGNAN COLLEGE OF CUST 毕业设计（论文） 题目 基于LABVIEW的虚拟函数信号发生器 的设计与研究 学生姓名： 曹 滨 学 号： 200557250115 班 级: 255710501 专 业： 电子信息工程 指导教师： 席燕辉 2009 年 6 月 基于LABVIEW的虚拟函数信号发生器的设计与研究 学生姓名： 曹 滨 学 号： 200557250115 班 级： 255710501 所在院(系): 电气与信息工程 指导教师： 席 燕 辉 完成日期: 2009.6.11 城南学院 毕业设计（论文）任务书 电气与信息工程 系 电子信息工程 专业255710501 班 题 目 基于LABVIEW的虚拟函数信号发生器的设计与研究 任务起止日期： 2009 年 3 月 16 日～ 2009 年 6 月 19日 学 生 姓 名 曹 滨 学 号 200557250115 指 导 教 师 席 燕 辉 教研室主任 年 月 日审查 院 长 年 月 日批准 一、毕业设计（论文）任务 课题内容 设计一个基于LABVIEW的虚拟示波器电路，要求能完成对输入信号的电压、频率和周期等参数测量，同时可以利用FFT窗口对波形进行频谱分析，可以实现单、双通道现实波形，并可以对波形运算后进行输出，并显示测量值。 要求： 通过本课题的研究，学生掌握软件的基本操作， 课题任务要求 通过本课题的研究，学生掌握LABVIEW软件的基本操作，虚拟示波器电路的全设计过程，以及LABVIEW测量和控制系统中的应用。加强学生的动手能力以及主动发现分析及解决问题的能力。 课题完成后应提交的资料（或图表、设计图纸） 　１.毕业设计（论文）任务书； 　２.翻译资料（包括英文原文复印件和翻译后的中文word文档）； 　３.毕业设计（论文）全文，装订文稿及电子版； 　４.毕业设计（论文）开题报告； 　５.软盘。 主要参考文献与外文翻译文件（由指导教师选定） [1] Smith K C, Sedra A, The current conveyor-a new circuit building block, IEEE proc, 1968, 56 (8): 1368-1369. [2] Sedra A, Smith K C, Modified current conveyors and their applications, IEEE, 1970, CT-7:132-134. [3] Toumazon C, Lidgey F J, Universal active filter using current conveyors, Electron lett, 1986, 22 (7): 662-664. [4] 陆崎容.基于虚拟仪器技术个人实验室的构建[M].北京:电子工业出版社,2006.42-61. [5] 邓焱 王磊.LabVIEW7.1测试技术与仪器应用[M].北京:机械工业出版社,2005.. [6] 杨乐平 李海涛 杨磊.LabVIEW程序设计与应用(第二版)[M].北京:电子工业出版社,2006.215-233. [7] 戴鹏飞.测试工程与Labview应用[M].北京:电子工业出版社,2006.. [8] Robert H Bishop.LabVIEW7实用教程[M].北京:电子工业出版社,2005.. [9] Naworocki R. Electronically tunable all-pole low pass leapfrog ladder filter with operational transconductance amplifier, Int J Ele, 1987, 62(5) : 667-672. [10] De Querioz A C, Caloba L P, Sanchez-sinencio E, Signal flow graph OTA-C integrated filters, Proc IEEE Int Symp CAS, 1988, 2165-2168. 　同组设计者 注：1. 此任务书由指导教师填写。如不够填写，可另加页。 2. 此任务书最迟必须在毕业设计（论文）开始前一周下达给学生。 3. 此任务书可从教务处网页表格下载区下载 二、毕业设计（论文）工作进度 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 表 序号 毕 业 设 计（论 文）工 作 任 务 工 作 进 度 日 程 安 排 周次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 查阅参考文献 4 - 2 撰写开题报告 5 - 3 总体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计 6-7 - - 4 确定具体工作 8-9 - - 5 制定详细计划 10 - 6 熟悉相关工具 11 - 7 详细电路细节设计 12 - 8 撰写论文 13-14 - - 9 毕业答辩并修改论文 15-16 - - 10 总结 17 - 注：1. 此表由指导教师填写； 2. 此表每个学生人手一份，作为毕业设计（论文）检查工作进度之依据； 3. 进度安排请用“一”在相应位置画出。 三、学生完成毕业设计（论文）阶段任务情况检查表 时间 第 一 阶 段 第 二 阶 段 第 三 阶 段 内容 组织纪律 完成任务情况 组织纪律 完成任务情况 组织纪律 完成任务情况 检 查 记 录 教师 签字 签字 日期 签字 日期 签字 日期 注：1. 此表应由指导教师认真填写。阶段分布由各学院自行决定。 2. “组织纪律”一档应按《长沙理工大学学生学籍管理实施办法》精神，根据学生具体执行情况，如实填写。 3. “完成任务情况”一档应按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写。包括优点，存在的问题与建议 4. 对违纪和不能按时完成任务者，指导教师可根据情节轻重对该生提出忠告并督促其完成。 四、学生毕业设计（论文）装袋要求： 1. 毕业设计（论文）按以下排列顺序印刷与装订成一本（撰写规范见教务处网页）。 (1) 封面 (2) 扉 页 (3) 毕业设计（论文）任务书 (4) 中文摘要 (5) 英文摘要 (6) 目录 (7) 正文 (8) 参考文献 (9) 致谢 (10) 附录（公式的推演、图表、程序等） (11) 附件1：开题报告（文献综述） (12) 附件2：译文及原文影印件 2. 需单独装订的图纸（设计类）按顺序装订成一本。 3. 修改稿（经、管、文法类专业）按顺序装订成一本。 4.《毕业设计(论文)成绩评定册》一份。 5．论文电子文档[由各学院收集保存]。 学生送交全部文件日期 　 学生（签名） 指导教师验收（签名） 摘 要 随着计算机软、硬件的发展，计算机与外设之间的数据通信越来越频繁，也越来越便利，虚拟仪器应运而生。从本质上来说，虚拟仪器是仪器技术与计算机技术深层次结合的产物，它强调“软件是仪器”的概念，使用户能够根据自己的需要定义仪器功能，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信号处理硬件平台。 本文就是在这个通用信号处理硬件平台，进行了基于LABVIEW的虚拟函数信号发生器的设计，设计基于LabWIEW软件的虚拟函数信号发生器（能够产生实验室常用的正弦波、三角波、方波、锯齿波信号及白噪声和多频波，任意公式波），并在以设计好的虚拟信号发生器的基础上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。 关键词：虚拟仪器；Labview；虚拟函数信号发生器 THE DESIGN AND RESEACH OF VIRTUAL FUNCTION SIGNAL GENERATOR BASED ON LABVIEW ABSTRACT With the computer hardware and software development, computer peripherals and data communication become more and more frequently and more convenient, virtual instrument came into being. the virtual instrument is a device technology and computer technology combined with the product of deep-seated, it stressed concept that "software is the instrument" , allowing users to define function their own needsto set up their own test system . It is in accordance with the signal processing and collection, data analysis, the results show that the structure of output and the model to the development of a common signal processing hardware platform. This article is in the common signal processing hardware platform, the design and research of virtual function signal generator based on LABVIEW (commonly used in the laboratory can produce sine wave, triangle wave, square wave, sawtooth signal and white noise and multi-frequency wave, arbitrary wave equation), and designed in a virtual signal generator based on the signal generated by autocorrelation analysis, integral, differential analysis and the corresponding spectral analysis. Keywords: virtual instrument; Labview; virtual function signal generator 目 录 第1章 绪 论 1 1.1 课题背景及意义 1 1.2 波形发生器的发展概况 2 1.3 本文主要论文 4 第2章 虚拟仪器技术 5 2.1 虚拟仪器概述 5 2.2 虚拟仪器的硬件系统构成方案 6 2.3虚拟仪器的软件开发平台 7 2.4 基于虚拟仪器构建的自动测试系统的优点 9 2.5 本章小结 9 第3章 LabVIEW图形化开发环境 11 3.1 LabVIEW简介 11 3.2 LabVIEW的优点 12 3.3 LabVIEW中的编程方式 13 3.4 LabVIEW程序的设计模式 14 3.5 本章小结 14 第4章 虚拟函数信号发生器的设计 15 4.1 基本函数波形产生模块 15 4.2 多频信号产生模块 16 4.3 任意公式波形产生模块 17 4.4 正弦波仿真信号发生器模块 21 4.5自相关函数演示模块 23 4.6虚拟正弦波频谱分析仪模块 25 4.7虚拟积分器与微分器模块 27 4.8 虚拟函数信号发生器的设计 30 第5章 结论 32 参考文献 33 致谢 34 附录…………………………………………………………………………….…..35 附件 附件1 开题报告(文献综述) 附件2 译文及原文影印件 第1章 绪 论 1.1 课题背景及意义 虚拟仪器在许多企业、科研单位被用于产品测试和测控系统，另外，包括一些著名高校在内的许多学校不仅建立了基于虚拟仪器的实验室，而且还开设了LabVIEW编程的课程。例如清华大学汽车系利用虚拟仪器技术构建的汽车发动机 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 系统，用于汽车发动机的出厂检验，主要检测发动机的功率特性、负荷特性等华中理工大学机械学院工程测试实验室将其虚拟实验室成果在网上公开展示，供远程教育使用四川联合大学基于虚拟仪器的设计思路，研制了“航空电台二线综合测试仪”，将台仪器集成于一体，组成虚拟仪器系统复旦大学、上海交通大学、广州暨南大学等一批高校，也开发了一批新的虚拟仪器系统用于教学和科研。 国内专家预测未来的几年内，我国将有的仪器为虚拟仪器。国内将有大批企业使用虚拟仪器系统对生产设备的运行状况进行实时检测。随着微型计算机的发展，虚拟仪器将会逐步取代传统的测试仪器而成为测试仪器的主流。虚拟仪器技术的提出与发展，标志着二十一世纪自动测试与电子测量仪器领域技术发展的一个重要方向。 虚拟仪器技术为教学双方都提供了很好的舞台。其内容新，反映了当前测量技术的发展方向；涉及面广，包括数学、物理、电工电子技术、计算机软硬件、信号处理及相关专业的测试技术。它要求学生在理论与实际结合的基础上解决一两个测试问题，同时为学生的创造性学习提供充分的空间[1]。 目前，我国正处于科学技术蓬勃发展的新时期，对仪器设备的需求将更加强劲。虚拟仪器赖以生存的计算机近几年正以迅猛的势头席卷全国，这为虚拟仪器的发展莫定了基础。虚拟仪器作为传统仪器的替代品，市场容量巨大。据专家预测，到本世纪初我国将有的仪器为虚拟仪器。发达国家虽然在此领域比我国起步较早，但差距并不是很大，我们应当充分把握时机，取长补短，学习国外先进经验，将我国的虚拟仪器产业水平逐渐向先进国家靠拢。 1.2 波形发生器的发展概况 波形发生器是应用在测试设备、信号接收设备等装置中的一种信号源。早在二十年代，当电子设备刚开始出现的时候，信号发生器就出现了。随着电子技术的巨大进步，波形发生器根据其关键技术—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[2]。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1.1所示： 图1.1 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[2J[，J[4j。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1.2所示。 图1.2 锁相环原理框图 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且频率间隔不可能做的很小。采用这种技术的波形发生器电路结构复杂、体积庞大、准确度较差，而且仅能产生正弦波、方波、三角波等几种简单波形，难以产生较为复杂的波形信号。目前市场上的基本属于第三代波形发生器，它们普遍采用的是DDS技术[5][6]。DDs是从相位概念出发直接合成所需要波形的一种新的频率合成原理。随着高速大规模集成电路技术的发展，DDS技术日益显露出它的优越性。基于DDS技术的任意波形发生器利用高速存储器作为查找表，通过高速D/A转换器对存储器的数据进行合成，它不仅可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波等规则波形，而且还可以通过上位机或下位机编辑，产生真正意义上的任意波形。例如，它能模拟编码雷达信号、潜水艇特征信号、磁盘数据信号、机械振动瞬变过程、电视信号以及神经脉冲之类的波形，也能重演由数位示波器捕获的波形。其典型结构如图1.3所示： 图1.3 直接数字频率合成结构图 采用DDS技术实现的任意波形发生器具有以下优点: 1、频率分辨率高，输出频点多，可达2“个频点(假设DDS相位累加器的字长是N); 2、频率切换速度快，可达us量级; 3、频率切换时相位连续; 4、可以输出带宽正交信号; 5、输出相位噪声低，对参考频率源的相位噪声有改善作用; 6、可以产生任意波形; 7、全数字化实现，便于集成，体积小，重量轻。它在相对带宽、频率转换时间、相位连续、正交输出、高分辨率以及集成化等一系列性能指标方面，己远远超过了传统频率合成技术所能达到的水平，完成了频率合成技术的又一次飞跃。用这种方法产生线性调频信号及其它复杂波形信号的技术日益受到重视，并得到广泛的应用。[3] 1.3 本文主要论文 本文主要阐述虚拟仪器技术的概念和基本设计思路，设计基于LabWIEW软件的虚拟函数信号发生器（能够产生实验室常用的正弦波、三角波、方波、锯齿波信号及白噪声和多频波，任意公式波），并在以设计好的虚拟信号发生器的基础上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。 第1章.主要阐述了课题研究的背景、研究意义以及本文的主要研究工作。 第2章.叙述了近年来在仪器测试领域内出现的新型仪器—虚拟仪器的概念、特点、发展现状及构建技术，同时介绍了用于虚拟仪器开发的集成软件LabWIEW，以及VI(Virtual Instrument)的概念LabVIEW创建仪器的一般过程 第3章. 对本文采用的编程软件La合实例对LabVIEW中具体的编程方式、设计模式以及bVIEW的特征进行简单介绍，这也是本文选用该软件作为主要软件开发环境的原因。然后结多线程技术、同步控制等在我们开发实际中运用到的技术做一一的研究和介绍。 第4章.虚拟函数信号发生器的设计。本章主要二个部分。第一个部分分为八个模块，分别介绍了基本函数波形产生模块多频信号产生模块、任意公式波形产生模块、噪声信号产生模块、正弦波仿真信号发生器模块、自相关函数演示模块、虚拟正弦波频谱分析仪模块、虚拟积分器与微分器模块。第二个部分介绍了虚拟函数信号发生器总体设计思路及其流程图。 第2章 虚拟仪器技术 本章将对虚拟仪器技术概念进行深入探讨,对虚拟仪器软硬件构成方案进行研究。在对比各方案特点的基础上，结合实际情况，确定本文校准系统的硬件构成方案以及使用的软件开发平台的选择。 2.1 虚拟仪器概述 什么是虚拟仪器(Virtual Instrument)，国外专家从不同角度描述了虚拟仪器，总的来说，虚拟仪器是指通过应用程序将计算机与功能化模块硬件结合起来，用户可以通过友好的图形界面来操作这台计算机，就像在操作自己定义、自己设计的一台单个仪器一样，从而完成对被测试量的采集、分析、判断、显示、数据存储等。因为虚拟仪器是以计算机为核心、在Windows等操作系统平台上运行的，所以它具有一机多功能的特点，可以同时运行多个软件，当作多种仪器使用，此类具有多功能的仪器系统称之为虚拟集成仪器系统[4]。 虚拟仪器是计算机技术和仪器技术结合的产物。它把计算机、仪器硬件、固件与计算机软件结合起来。除继承传统仪器的已有功能外，还增加了许多传统仪器所不能及的先进功能。虚拟仪器的最大特点是其灵活性。用户在使用过程中可以根据需要添加或删除仪器功能，以满足各种需求和各种环境，并且能充分利用计算机丰富的软硬件资源，突破了传统仪器在数据处理、表达、传送、存储方面的限制。 一个仪器通常由数据采集与控制、数据分析和处理、结果显示三部分组成。对于传统仪器，三个部分几乎均由硬件完成；对于虚拟仪器，后两部分主要由软件实现。与传统仪器相比，虚拟仪器设计日趋模块化、 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化，设计工作量、复杂性大大减小。 传统的电子仪器是自封闭的系统，它具有信号输入、输出的能力，并有固定的用户界面，比如：输入、输出信号接插件、旋钮、按钮、显示仪表、显示面板等。一个仪器包括传感器、信号处理器、A/D转换器、微处理器、存储器和内部总线等专门化的电路。通过这些电路来转换、测量、分析实际信号，并将结果以各种方式显示。然而，有时为了构成具有一定功能的系统，配置了一套仪器，但对其中的某些仪器，只用到了其中一部分功能，而将它作其他功能使用时，却不具备或达不到所需指标。如另配置一套仪器，不断效率不高，而且价格高。要是能将原有的仪器稍加改动,就可以扩大其使用范围。但是传统的仪器功能是由制造商决定的，用户不能任意更改，用户如按自己的要求定制仪器需要昂贵的价格。虚拟仪器概念的提出是仪器发展史上的一场革命，代表着仪器发展的最新方向和潮流。以下是传统测试仪器和虚拟仪器的一个比较： 表2-1 传统仪器与虚拟仪器对照表 传统仪器 虚拟仪器 开发和维护费用高 基于软件体系的 结构，大大节省开发和维护的费用 功能由仪器厂商定义 功能由用户自己定义 于其他仪器设备的连接十分有限 面向应用的系统结构，可以方便地与外设、网络或其他应用连接 数据无法编辑数 数据可编辑、存储、打印 硬件是关键部分 软件是关键部分 价格昂贵 价格低廉（是传统价格的五至十分之一） 技术更新慢（5—10年） 技术更新快（一般1—2年） 系统封闭、功能固定、扩展性低 基于计算机技术开发的功能模块可构成多种仪器 正是因为意识到了虚拟仪器的诸多优点及传统仪器的一些弊端，所以，我们计划开发了这样一台基于LabVIEW(美国NI公司)的多功能虚拟数字发生器。其集成了示波，，动态/静态波形分析，频谱分析，频率计，波形参数分析，信号发生，以及远程示波等功能。在示波功能上，除了对波形的精确显示外，还的波形参数进行了显示和对其时域信号、频域信号进行了分析。 2.2 虚拟仪器的硬件系统构成方案 虚拟仪器与传统仪器最大不同就是不仅可以利用PC机组建成为灵活的虚拟仪器，更重要的是它可以通过各种不同的接口总线，组建不同规模的自动测试系统[5]。虚拟仪器系统按硬件构成方式，可有GPIB仪器通过GPIB接口卡与计算机组成GPIB系统；VXI仪器与计算机组成VXI系统；PXI仪器组成PXI系统；以DAQ和信号调理部分为硬件组成PC-DAQ测试系统；并行总线仪器组成并行总线系统；串行总线仪器组成串行总线系统；现场总线设备组成现场总线系统等，以下重点介绍GPIB、VXI、PXI三种虚拟仪器组建方案。 (1)GPIB仪器控制的虚拟仪器系统组建方案 GPIB即通用接口总线，是一种国际通用的可编程仪器的数字接口标准。典型的GPIB测试系统由一台PC机，一块GPIB接口卡和几台GPIB仪器通过标准GPIB电缆连接起来，组成大型的自动化仪器测量系统。 (2)VXI仪器控制的虚拟仪器系统组建方案 VXI(VEM bus eXtension for Instrumentation)总线是一种高速计算机总线 (VME总线)在仪器领域的扩展。它具有标准开发、结构紧凑、数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用、众多仪器商支持等优点，使它应用越来越广。尤其在组建大中型规模自动测量控制系统，以及对速度、精度要求非常高的场合，有其它仪器无法比拟的优点。基于VXI总线的组建方案功能最为强大、组建的系统最为稳定。但VXI总线实现强大功能的同时，价格也是十分昂贵的。 (3)PXI/Compact PCI模型系统组建方案 美国国家仪器公司1997年最新推出了PXI(PCI bus eXtentions forInstrumentation)控制方案，基于PCI总线的虚拟仪器系统构架，PXI将主流PCI计算技术和控制器采用现在流行的奔腾处理器，带有标准GPIB接口、串并口、以太网络接口及显示器接口，为用户组建速度高、成本低、结构紧凑的测试系统提供了可行性。 目前在构建工业自动化测试系统时，基于GPIB总线的最多并逐步采用VXI技术。基于VXI总线的虚拟仪器系统虽然功能强大，但对许多场合而言仍然造价昂贵，且通用性差，一般用户难以掌握。对于一些速度精度要求不高的场合，VXI并不一定是考虑性价比的最佳方案。很多情况下采用当前广为使用的PC机作为虚拟仪器的软硬件基础，建立基于PC的虚拟仪器系统。虚拟仪器的数据获取和控制处理能力优于传统仪器，且对于硬件要求大为降低。 2.3 虚拟仪器的软件开发平台 应用软件开发平台是设计虚拟仪器所必须的软件工具。在确定的硬件基础条件下，构造和使用虚拟仪器的关键就是应用不同的软件实现不同的功能。虚拟仪器的应用软件主要包括：集成的开发环境、与仪器硬件的高级接口和虚拟仪器的用户界面。应用软件开发平台的选择，可因开发人员的喜好不同而不同，但最终都必须提供给用户一个界面友好，功能强大的应用程序。目前较流行的虚拟仪器软件开发平台大致可以分为两类：一类是图形化的编程语言，代表性的有惠普的HPVEE,NI公司的LabVIEW等；另一类是文本式的编程语言，如C,Labwindows/CVI,VC等。文本式编程语言和图形化编程语言相比，语言灵活性较好，用户可以灵活的添加功能；而图形化编程语言具有编程简单、直观、开发效率高的特点。 近年来，基于PC机和工作站基础上的图形接口标准和计算机计算能力的提高，促进了图形开发软件包和图形开发环境的迅速普及，图形开发方式为每一个虚拟仪器提供了可重用的代码模块，并允许用户从其它代码模块中分级调用。这些重用部分是一些封装良好的、原子性的程序代码；理想情况下，重用部分应与硬件IC一样，可以不经过任何修改而被直接“插接”到其它程序中去。典型的重用部分包括函数库、过程程序包、宏、类、库等，它们通过各自的接口被组装在一起，每一部分完成特定的功能[6]。在虚拟仪器图形软件开发平台研究方面，近年来国际上许多公司都做了大量的工作，其中NI公司的LabVIEW和惠普公司的VEE虚拟仪器软件开发平台最具代表性。下面简单的介绍一些常用的虚拟仪器软件开发平台各自的特点： (1)Microsoft Visual C++，Borland C++Builder,Borland Delphi易学、使用简单，面向对象可视化编程软件；它的图形控件工具能生成复杂的多窗口用户界面不必编写复杂的代码；可创建自己ActiveX控件或组件，以及多线程和安全的ActiveX控件。 (2)Data Translation,HP VEE with DT VP,DTxEZTM用于Windows操作系统的数据采集和产品开发的可视化编程语言；灵活，便于应用编程，以及和用户程序接口；ActiveX控件系列，VB和VC++下，可以设计和配置Data Translation数据采集板；可以和其他ActiveX控件组合创建应用程序。 (3)Hewlett-Packed HP VEE不必编写代码就可以进行数据采集与分析；提供数据、处理控制、提供测量过程和测试报告。 (4)National Instruments,LabVIEW,LabWindows/CVI具有用于数据采集、仪器、网络和分析的完全集成化的库的图形化环境；可编译性能强；自动化的测试对接软件；SQL数据库连接性SPC分析工具。用于仪器控制和数据采集分析的交互式编译软件包；用于GUI的拖拉用户界面编程器；用于快速样机开发的代码产生工具和内部编译器；用于GPIB,VXI、串行、DAQ, TCP和用户控制界面的集成库；可用于Win2000/XP、Sun Solaris I.x/2.x和HP-ux。 2.4 基于虚拟仪器构建的自动测试系统的优点 根据以上对于虚拟仪器主要功能特点的介绍，不难看出基于虚拟仪器构建的自动测试系统具备以下突出优点[20]： (1)采用虚拟仪器，计算机与硬件测试设备之间的数据传输非常方便、直接、快速。在传统的测试仪器设备中，测试人员以手工的方式现场记录测试数据，在测试数据量比较大的情况下，这种数据记录方式不能很好的按时完成记录任务，测试过程也就变的复杂、缓慢，而且很容易引起测试误差。对于有些常用的测试仪器，对于被测对象只能进行定性分析，如果需要精确的物理数据，就需要有额外的辅助措施。在应用虚拟仪器技术的测试设备中，充分利用计算机的存储能力，让测试数据经由计算机总线，传输至计算机内存或硬盘，数据传输率可以满足测试的实时性要求，也加快了测试过程，这样就很好解决了数据的传输、保存问题[7]。 (2)在某些情况下，需要根据工程的实际需要实时、直接地对测试数据进行各种分析与处理，如进行PID控制、模糊逻辑控制、FFT、DFT运算、数字信号处理，数学分析和数据库联接、统计分析参数调整、单位转换等工作，这在传统仪器中很难做到。在虚拟仪器中，开发人员可以使用现有的分析软件包或通过自行编制相应软件来满足这一功能要求。 (3)为了使测试过程直观、明了，有时需要多种方式显示测试数据、控制过程和分析结果，虚拟仪器中，就可以利用计算机的图形用户界面实现这一目标。 2.5 本章小结 综上所述，虚拟仪器技术有着许多传统仪器所难以实现的优势，由虚拟仪器构建的自动测试系统在实际应用中将会有着巨大的前景。本文将实现的远程信号源自动校准系统，是在现有硬件平台的基础上实现校准的自动化，系统原有仪器都是具有GPIB接口的智能仪器，因而从成本和效率综合考虑使用GPIB的仪器控制方案组建GPIB并行总线系统是一种切合实际的硬件构成方案。而限于时间和工作量的关系，选用一门使用简单方便，效率高的虚拟仪器实现软件，是一个比较明智的选择。而完全的图形化编程环境LabVIEW自然是最理想的选择。对于LabVIEW的特点和相关的编程技术，将在下一章中做详细的介绍[8]。 第3章 LabVIEW图形化开发环境 3.1 LabVIEW简介 LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是实验室虚拟仪器集成开发平台的简称，它是目前国际上应用最广泛的虚拟仪器开发环境之一，它是主要用于开发数据检测、数据测量采集系统、工业自动控制系统合数据分析系统等领域的专用软件开发平台[9]。 LabVIEW的最大特色是采用编译型图形化编程语言――G语言(GraphProgramming)，它与C,Pascal,Basic等传统语言有着相似之处，如：相似的数据类型、数据流控制结构、程序调试工具，以及模块化的编程特点。但二者最大的区别在于：传统编程语言用文本语言编程，程序的执行依赖于文本所描述的指令;而LabVIEW使用图形语言(即，各种图标、图形符号、连线等)以框图的形式编写程序。用LabVIEW编程无需具备太多编程经验，因为LabVIEW使用的都是测试工程师们熟悉的术语和图标，如各种按钮、开关、波形图等，界面非常直观形象，因此，LabVIEW对于没有丰富编程经验的测试工程师们来说无疑是个极好的选择。 LabVIEW语言具有丰富的扩展函数库，集成了大量的生成图形界面的模板，如各种表头、旋钮、开关、LED指示灯、图表等，界面直观、形象，相对于传统的编程方式而言，它简单易学而且执行效率高。与传统的编程方式相比，使用LabVIEW设计的虚拟仪器，可以提高效率4-10倍[10]。 LabVIEW的图形环境内置丰富的函数库，提供了多种网络的接口，支持先进的流动数据传输等先进技术，使系统的开发更加方便，其中基于TCP/IP协议的网络实时数据交换编程技术――数据套接字(DataSocket)技术便是一特色。这种技术是一种开放的技术，与人们已习惯采用的TCP/IP编程接口、DDE等网络环境下的数据共享技术比较，使用起来更方便，开发效率更高，而且不需要大量的编程工作量。数据套接提供统一的API编程接口，从数据共享的角度，它是对WinSock的高级封装，允许用户与各种服务器进行交互并在应用之间交换信息，比如LabVIEW以及一些不同的数据源或目标，源和目标包括其他的应用、文件、OPC (OLE For Process Control)服务器、Web服务器以及FTP服务器。使用DataSocket类和统一资源定位器(Uniform Resource Locator，简称URL)，就可建立数据套接的源与目标的连接，用户可以像使用LabVIEW中的其他数据类型一样用DataSocket读写数据，实现测量数据的实时共享[11]。 3.2 LabVIEW的优点 LabVIEW从被推出到现在，20年的实践证明LabVIEW确实是一个使用方便却又功能非常强大的开发平台，LabVIEW具有以下优点： (1)使用“所见即所得”的可视化技术建立人机界面，提供了大量仪器面板中的控制对象简单的方案即使没有多少编程经验，仍可以很方便的使用LabVIEW。 (2)先进的ActiveX技术融合了简单的拖放编程方法，仪器控制和数据采集变得非常简单，使用户非常容易地开发自己的系统，并将其立即投入使用。 (3)LabVIEW完整地集成了与GPIB,VXI,RS-232,RS485和内插式数据采集卡等硬件的通讯，而且，LabVIEW使得它们的驱动程序具有模块化，可以重复使用，最大限度地减少软件开发的工作量。 (3)LabVIEW拥有丰富的分析模块，可以满足用户从统计过程控制到数字信号处理(DSP)等方面的要求[12]。 (4)LabVIEW也拥有大量NI公司或第三方公司提供的、非常实用的支持软件，如，Application Builder(用于产生可执行文件)、SQLToolkit(用于将LabVIEW程序与本地或远程数据库相连)等，这些特性为LabVIEW环境下应用程序的开发提供了方便 (5)LabVIEW提供了先进的网络技术，如，TCP/IP函数库、数据套接字技术，可以很容易地实现测控网络的体系结构，并且提高了系统的开放性、稳定性、可靠性。 (6)使用LabVIEW开发环境，用户可以创建32位的编译速度，从而为常规的数据采集、测试等任务提供了更快的执行速度。 (7)LabVIEW有真正的编译器，用户可以创建独立的可执行程序，能够脱离 开发环境而单独运行。 另外，相对来说，LabVIEW的功能可扩展性较好，应用起来比较灵活，操作起来比较容易。所以基于以上各原因，LabVIEW更容易为人们作为虚拟仪器开发平台所接受[13]。LabVIEW能够充分利用和发挥现有计算机技术，使仪器的测试和测量及自动化工业的系统测试和监控变得异常方便和快捷[14]。 3.3 LabVIEW中的编程方式 一个完整的LabVIEW开发环境包括基本模块和扩展模块两部分，引擎部分是整个图形化开发环境的核心，它包括编辑模块、运行模块和调试模块。LabVIEW环境下开发的程序称为虚拟仪器VI，因为它的外形与操作方式可以模拟实际的仪器。实际上，VI类似于传统编程语言的函数或子程序。程序VI由一个前面板(即用户界面)、程序流程图(图标代码)和一个接口板组成。接口面板用于上层的VI调用该VI[15]。 前面板(front panel)类似于仪器的面板，由控件和指示元件组成。控件集成了旋钮、开关等用户输入控制对象，可以为程序输入数据。指示元件类似仪器的输出装置可以显示输出值以及实现图表和文字显示。软件前面板其实是自动化的拓展，它保持了传统直观的视觉和感觉效果，同时软件前面板创建了一个真正的接口，无论用户使用什么类型的硬件，软件前面板只包含了对于一个应用场合很重要的参数，用户很容易地从一个单一的前面板控制多台仪器，并把整个系统作为一台虚拟仪器看待[16]。 流程图使用图标连线方式的图形，VI用图标代码和连线来完成算术和逻辑运算。图标代码是对具体编程问题的图形化解决方案。图标代码即VI的源代码。工作指令由G语言编制的图标式流程图获得，模块的程序由连线把数据的输入输出端连接起来。由于流程图与传统程序设计语言的语法细节无关，构建和测试程序就可以少费时间，使用方框图方法可以实现内部的自我复制。 VI具有层次结构和模块化的特点。它们可以作为顶层程序，也可以作为其它程序的子程序。VI代码内含的VI叫子程序subVI。VI程序使用接口板来替代文本编程语言的函数参数表，每个输入和输出的参数都有自己的连接端口，其他的VIs可以由此向subVI传递数据。LabVIEW有一个图形编辑器来产生最优化编辑代码，虚拟仪器执行他们相当编译C的速度。利用应用程序生成器，用户能够产生虚拟仪器，就像独立的可执行程序一样[17]。 总之，采用前面板、流程图和图标等，用户就对整个系统实现图形化描述，同时，用户也可以随时改变虚拟仪器来满足自己的需要。 3.4 LabVIEW程序的设计模式 设计模式所代表的技术都是经过实践检验的、具有很强实用价值的程序设计方式[23]。它们一般都经过了开发者的不懈的改进和调整才形成，使用简单并具有较高的可维护性、可读性等特点。同时，随着某种设计模式被广泛使用，有助于其他的开发人员理解和改变原开发者的程序代码。LabVIEW应用程序的设计也可以利用这些设计模式的优势[18]。LabVIEW中的设计模式主要有：状态机模式、主从模式、生产／消费模式和消息队列处理机模式。 3.5 本章小结 本章首先对本文采用的编程软件La合实例对LabVIEW中具体的编程方式、设计模式以及bVIEW的特征进行简单介绍，这也是本文选用该软件作为主要软件开发环境的原因。然后结多线程技术、同步控制等在我们开发实际中运用到的技术做一一的研究和介绍。 第4章 虚拟函数信号发生器的设计 本章主要介绍了基于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9个模块：模块基本函数波形产生模块、多频信号产生模块、任意公式波形产生模块、噪声信号产生模块、正弦波仿真信号发生器模块、自相关函数演示模块、虚拟正弦波频谱分析仪模块、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[19]。各个模块均给出了相应的流程图和前面板波形图。 4.1 基本函数波形产生模块 该模块后面板框图程序如图4.1所示。这一模块是应用波形产生子模板中的Basic Function Generator.VI(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。在波形产生子模板中的所有模块不仅输出包含指定波形图形的数字型数组,而且包含时间参数,这种数据类型在LabVIEW中称作波形数据。波形数据以簇的形式给出,包括起始时间t0、采样时间间隔dt和一个由采样数据构成的数组。示波器显示波形的周期数目=时间长度/信号周期。 图4.1　基本函数波形产生模块框图程序 图4.2 基本函数波形产生模块前面板 4.2 多频信号产生模块 多频信号产生模块框图程序和前面板分别如图4.3和图4.4所示。 图4.3　多频信号产生模块框图程序 图4.4 多频信号产生模块前面板 多频信号是指一个离散频率的正弦波集合,其模拟信号数学表达式为:x(t)=∑Aisin(hiω1t+θi)式中,Ai是第i个正弦波的幅值;ω1是基波角频率; hi是第i个正弦波的角频倍数;θi是第i个正弦波的初相角。多频信号在现代测量技术中应用很多。该模块后面板框图程序如图3所示。通过调用Multitone Generator.VI(多频发生器)节点来实现若干不同频率的正弦波集合,在本设计中,可以实现四种不同频率的正弦波的合成。amplitude(幅度)端口设定值若大于0,则各频率成分的振幅将被缩放,若设定值小于0,则不进行缩放。波峰因数输出端为合成波的幅值与有效值之比。在进行参数设置时,采样频率至少要大于最高信号频率的2倍,这是为了满足采样定理的要求。通过调用Function >Waveform > Waveform Measurements子模板中的FFT Power Spectrum. VI(FFT功率谱)节点来计算信号的功率谱密度,实现对于多频信号的频域分析。这个程序作为主程序Case结构的一个分支[20]。 4.3 任意公式波形产生模块 图4.5　任意函数波形产生模块框图程序 这个程序作为主程序Case结构的一个分支。该模块后面板框图程序如图4.6所示。为了能够产生一些非周期信号或其它测试领域的特殊信号在本设计中应用波形产生子。 模版中的Formula Waveform (公式波形)VI节点来产生任意波形。该节点可使用指定时间函数的公式字符串生成一个函数波形。在formula端子输入公式,用于生成输出多频波形信号的表达式,表达式中包含的参数有: f (输入频率)、a (输入幅度)、n (采样数)、t (时间)和fs (采样频率)。其有效函数由LabVIEW中设定。 图4.6 任意函数波形产生模块前面板 模块后面板框图程序如图4.7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4.7　噪声信号产生模块框图程序 图4.8 高斯白噪声信号产生模块前面板 图4.9　均匀白噪声信号产生模块前面板 4.4 正弦波仿真信号发生器模块 1.功能描述 该正弦波仿真信号发生器，可产生正弦信号。指标如下： ·频率范围： 0.1Hz～10kHz ·初始相位: 0°～180° ·幅度值： 0.1～5.0 ·采样点数： N=8～512 2.设计步骤 1）前面板设计 前面板的设计步骤如下： (1)新建一个VI，在前面板上放置一个Waveform Graph波形显示器，将纵轴与横轴的刻度标签分别设置为“U(v)”和“t(s)”。 (2)依次在前面板上放置5个输入控制件“信号频率(Hz)”、“采样频率(Hz)”、“采样点数”、“幅度(v)”和“相位(度)”。 (3)放置一个“停止”按钮开关用来结束程序的运行。 2)流程图设计 流程图的设计步骤如下: (1)在流程图上放置一个While循环结构，将条件端口结束条件改为Stop If Ture,与“停止”控制按钮端子相连。 (2)按照路径在“Analyze” ﹨“Signal Processing” ﹨“Signal Generation”子选项板中选择“Sine Wave.vi”函数放置于While循环结构中，“Sine Wave.vi”节点的输入端口分别与前面板的输入控制件端子相连，此处“f”输入端口输入的是数字频率(数字频率=信号频率/采样频率)。 (3)采用“Bundle”函数来规格化波形图的显示，它可以将横轴的起点、横轴分度值以及输出信号值组成一个簇，在这里将轴的水平间距设定为采样周期(采样周期=1/fs)。 程序的前面板运行结果和流程图分别如图4.10和图4.11所示。 图4.10 虚拟正弦波仿真信号的生成与显示流程图 图4.11 虚拟正弦波仿真信号的生成与显示前面板 4.5自相关函数演示模块 1.功能描述 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。 ·正弦波仿真信号的频率范围介于0～10kHz,幅值介于0.1v～5.0v。 ·输出正弦波的幅值的平方（A²）。 2.设计步骤 1）前面板设计 前面板的设计步骤如下： 在正弦波仿真信号发生器基础上增加以下控件。 (1)输出显示型数字控件：显示计算结果A²。 (2)开关型控件：用于运行或关闭正弦波自相关函数仪。 (3)在进行控件参数设置时，应注意显示器可显示的数据总点数是2N-1个。 2)流程图设计 设计思路: (1)对于包含N个元素的时间输入序列x[0]、x[1]、x[2]、～、x[k]、～、x[N-1]来说，幅值的平方A²=2*Rxx(0) (2)按照路径在“Analyze” ﹨“Signal Processing” ﹨“Signal Generation”子选项板中选择“Sine Wave.vi”函数放置于While循环结构中，产生一个正弦波信号。 (3)按照路径在“Analyze” ﹨“Signal Processing” ﹨“Time Domain”子选项板中选择“Auto Correlation.vi”函数，用于计算输出正弦信号的自相关函数值，这里需要将“Auto Correlation.vi”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。 (4)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Index Array函数(位于Array数组子模块中)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4.12和4.13所示： 图4.12 自相关函数演示仪流程图 图4.13 自相关函数演示仪前面板 从前面板的自相关函数波形图可以看出，求得的自相关函数是呈衰减的余弦函数，其原因是在有限截取长度之外的数据被视为零，即当i<0或i>N-1时，x[i]=0。自相关函数位于时间轴的正半周，自相关函数输出的第N-1个数据就对应t=0的自相关函数。 4.6虚拟正弦波频谱分析仪模块 1功能描述 ·可观察正弦波经过FFT后的幅值谱。 2.设计步骤 1)前面板设计 前面板的设计步骤如下: (1)新建一个VI，在前面板上放置两个Waveform Graph波形显示器，用于分别显示正弦波在FFT前和FFT后的波形。在流程图中使用Real FFT.vi模块。 (2)依次在前面板上放置5个输入控制件:“信号频率(Hz)”、“采样频率(Hz)” 、“采样点数”、“幅度（v）”和“相位(度)”。 (3)放置一个“停止”按钮开关用来结束程序的运行。 (4)为方便谱线的读取，用鼠标右击Graph，弹出属性设置子模板，选择“Show”下的“Corsor Display”项，输入基波即“分度值”和各次谐波频率，即分度值的整倍数，则显示对应谱线的幅值，如果是其它的值将给不出显示。 2)流程图设计 流程图的设计步骤如下: (1)按照路径在“Analyze” ﹨“Signal Processing” ﹨“Signal Generation”子选项板中选择“Sine Wave.vi”函数放置于循环结构中，产生一个正弦波信号。 (2)按照路径在“Analyze” ﹨“Signal Processing” ﹨“Frequency Domain”子选项板中选择“Real FFT.vi”函数，用于计算输出正弦信号的频谱值。 (3)按照路径在“Numeric” ﹨“Complex”子选项板中选择“Complex To Polar”函数，用于输出幅度幅值。 (4)采用“Bundle”函数来规格化两个波形图的显示，将“正弦波波形图”的X轴的水平间距设定为采样周期，将“频谱图”的X轴的水平间距设定为频谱分辨率(频谱分辨率=采样频率/采样点数)。 程序的前面板运行结果和流程图分别如下图4.14和4.15所示。 图4.14 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 4.7虚拟积分器与微分器模块 1.功能描述 其功能如下： ·可以观察正弦波、方波或三角波在积分前后的波形。 ·可以观察正弦波、方波或三角波在微分前后的波形。 2.设计步骤 1)前面板设计 前面板的设计步骤如下: (1)新建一个VI，在前面板上放置一个Waveform Graph波形显示器，用于显示三种类型波在积分或微分后的波形。 (2)依次在前面板上放置5个输入控制件:“信号频率(Hz)”、“采样频率(Hz)”、“采样点数”、“幅值(v)”和“占空比”(%)。 (3)放置一个“停止”按钮开关用来结束程序的运行。 2)流程图设计 流程图的设计步骤如下: 按照路径在“Analyze” ﹨“Signal Processing” ﹨“Signal Generation”子选项板中分别选择“Sine Wave.vi”、“ Square Wave.vi”和“Triangle Wave.vi”函数放入第一个Case结构的三个分支内，函数节点的输入端口分别与前面板的输入控制件端子相连。 (2)按照路径在“Analyze” ﹨“Signal Processing” ﹨“Time Domain”子选项板中分别选择“Integral x(t).vi”和“Derivative x(t).vi”函数放入第二个Case结构的两个分支内。 程序的流程图前面板运行结果和分别如下图4.16、4.17和4.18所示。 图4.16 虚拟积分器与微分器模块流程图 图4.17 虚拟正弦波微分器前面板 图3.18 虚拟正弦波积分器前面板 4.8 虚拟函数信号发生器的设计 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、白噪声以及多频波，任意公式输入波形模块作为该Case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。 本虚拟函数信号发生器的设计,基于LabVIEW这个软件开发平台。虚拟函数发生器的设计参考了常见信号发生器的功能,在功能上有所扩展。仪器主要功能如下: （1）可产生实验室常用的正弦波、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、方波占空比可调可控； （4）输出频谱特性； （5）可做自相关分析； （6）可做微分积分分析； 图4.19 虚拟函数信号发生器总流程图 图4.20虚拟函数信号发生器的前面板 虚拟函数信号发生器的前面板设计软件设计是虚拟函数信号发生器设计的核心。LabVIEW程序由两部分组成:前面板程序和框图程序。整个程序基于多线程设计,即前面板和系统程序各占用一个线程。虚拟函数信号发生器的前面板如图4.21所示。前面板是用户接口,即交互式界面,用于用户向程序中输入各种控制参数和观察输出量,在前面板中,使用了各种仿真图标,如开关、旋钮等,并以数字或实时趋势图等各种形式的输出测试结果来模拟真实仪器的面板。前面板的设计,充分发挥了LabVIEW的特长,即建立了友好的人机操作界面,是虚拟信号发生器的最上层。在使用中直接通过鼠标和键盘设定信号的相关参数。使用波形显示器对输出波形进行观察和测量,并且可以直接读出信号的幅值和频率。 第5章 结论 本文采用了目前比较流行的美国国家仪器公司的LabVIEW作为该系统的软件开发平台，对虚拟仪器和LabVIEW软件进行了介绍,并详细地介绍一种基于LabVIEW环境下自行开发的虚拟函数信号发生器。虚拟仪器设计及实现的核心是软件的开发。该仪器不但界面友好,而且功能强大、操作简便。经过仿真实验表明,它能够产生实验室常用的正弦波、三角波、方波、锯齿波信号,而且还可以产生白噪声及多频波,并能通过输入公式,产生测试领域的非周期特殊信号。本文采用模块化设计方法，详细描述了软件开发的全过程，分析并解决了设计及实现过程中出现的问题，并给出了已实现的虚拟正弦波仿真信号发生器、自相关函数演示仪、虚拟正弦波频谱分析仪、虚拟积分器和微分器的虚拟仪器程序的原理、前面板图和程序流程图。由这些仪器组成的系统，可用于电路基础、电子技术基础、信号与系统、自动控制理论等专业基础课程的实验教学 参考文献 [1]　张爱平. LabVIEW入门与虚拟仪器[M].北京:电子工业出版社, 2004. [2]　侯国屏,等. LabVIEW7. 1编程与虚拟仪器设计[M].北京:清华大学出版社, 2005. [3]　邓炎,王磊,等.测试技术与仪器应用[M].北京:机械工业出版社, 2004. [4]　刘君华.基于LabVIEW的虚拟仪器设计[M].北京:电子工业出版社, 2003. [5]　蒋焕文,孙续.电子测量[M] .北京:中国计量出版社,2003. [6]　汪敏生.LabVIEW基础教程[M ].北京:电子工业出版社, 2002. [7]　雷振山.LabVIEW7 Express实用技术教程[M] .北京:中国铁道出版社, 2004. [8] 戎舟.基于Labview的虚拟示波器及远程测控[J] .微计算机信息．2004． [9] 杨乐平,李海涛,杨磊.Labview程序设计与应用( 第 2版) .北京:电子工业出版社,2006 ． [10] 蔡建安,陈洁华.基于LabVIEW 的工程软件应用.重庆大学出版社，2006 ． [11] 马双宝.基于Labview7.0虚拟信号发生器的实现[J].微计算机信息，2005． [12] 戴鹏飞,王胜开,王格芳等.测试工程与LabVIEW应用[M].北京:电子工业 出版社.2006 [13]徐洁.电子测量与仪器[M].北京:机械工业出版社,2002． [14]刘君华.基于LabWindows虚拟仪器设计[M].北京:电子工业出版社,2003． [15] 张重雄.虚拟议器技术分析与设计[M].北京:电子工业出版社,2007． [16] 陆琦荣.基于虚拟仪器技术个人实验室的构建[M].北京:电子工业出版社,2006． [17] 陈锡辉,张银鸿．LabVIEW8.20程序设计从入门到精通[M].北京:清华大学出版社,2007． [18] 周求湛,钱志鸿,刘萍萍等.虚拟仪器与 LabVIEW7 Express 程序设计[ M].第1版.北京:北京航空航天大学出版社,2004． [19] 秦树人.智能控件化虚拟仪器系统原理与实现[M].科学出版社,2004． [20] 戴鹏飞.测试工程与Labview应用[M].北京:电子工业出版社,2006. 致谢 首先要感谢我的导师席燕辉老师。席燕辉老师平日里虽然工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段都给予了我悉心的指导。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 同样我要感谢在我大学四年的学习生涯中教过我的每一位老师，真是在你们的教导下，我才能打下基础从而顺利的完成了毕业论文。大学的四年是难忘的四年，在这里我不仅收获了知识，而且明白了很多在课本上学不到的东西，教授们的人格魅力影响着我，这将是我一生中巨大的财富。 我的同学们在这次毕业论文的完成中也起了至关重要的作用，一个人的力量是有限的，但一个团体的力量是无穷的，每当我遇到什么难题或者有些资料找不到时，总是可以在同学那里得到帮助和鼓励，可以说没有他们就没有这篇文章的顺利完成。四年的大学时光已经把我们从陌生人变成了亲如一家的兄弟，虽然我们即将踏入社会，但我们的心是永远在一起的，我们的友谊将地久天长！ 最后要感谢培养我并把我送入大学的父母，正是你们的辛勤劳动才使我可以走入大学这个神圣的校园并从中汲取知识。 在我即将走出校园之际，我保证今后会用我的努力报答父母，报答母校，报答一切帮助我的人们。 城南学院 毕业设计(论文)开题报告 题目：基于LABVIEW的虚拟函数信号发生器的设计与研究 课 题 类 别： 设计 学 生 姓 名： 曹 滨 学 号： 200557250115 班 级： 255710501 专业（全称）： 电子信息工程 指 导 教 师： 席 燕 辉 2009 年 3 月 一、本课题设计（研究）的目的： 设计一个基于LABVIEW的虚拟函数信号发生电路，并在此基础上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。 二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）： 1. Labview的虚拟仪器的现状 自从1986年美国NI(National Instrument)公司提出虚拟仪器的概念以来,随着计算机技术和测量技术的发展,虚拟仪器技术也得到很快的发展。虚拟仪器是指:利用现有的PC机，加上特殊设计的仪器硬件和专用软件,形成既有普通仪器的基本功能,又有一般仪器所没有的特殊功能的新型仪器。与传统的仪器相比其特点主要有:具有更好的测量精度和可重复性;测量速度快;系统组建时间短;由用户定义仪器功能;可扩展性强;技术更新快等。虚拟仪器以软件为核心,其软件又以美国NI公司的Labview虚拟仪器软件开发平台最为常用。Labview是一种图形化的编程语言,主要用来开发数据采集，仪器控制及数据处理分析等软件,功能强大。目前,该开发软件在国际测试、测控行业比较流行,在国内的测控领域也得到广泛应用。函数信号发生器是在科学研究和工程设计中广泛应用的一种通用仪器。下面结合一个虚拟函数信号发生器设计开发具体介绍基于图形化编程语言Labview的虚拟仪器编程方法与实现技术。 LabVIEW是一个图形化的开发环境，带有大量的内置功能，能够完成仿真、数据采集、仪器控制、测量分析和数据显示等任务。使用LabVIEW能让您享受到强大的图形化编程语言所带来的灵活性，从而无需再忍受传统开发环境的复杂编程工作：它直观的图形化环境使开发更有效率，能集成上千种仪器和驱动，通过编译使系统性能达到最优化，并可与其他应用程序方便地连接。LabVIEW程序由两部分组成：前面板程序和框图程序。整个程序是基于多线程设计，即前面板和框图程序各占用一个线程。LabVIEW的前面板，即交互式界面，用于设置输入数值和观察输出量，在前面板中，使用了各种图标如开关。实时趋势图等来模拟真实仪器的面板。并可如同操作实际仪器一样方便地调节输入参数和进行输出模式定制。本软件设计中，充分发挥了LabVIEW的特长，建立了友好的人机操作界面。 2 Labview的虚拟仪器发展趋势 20年来，无论是初学乍用的新手还是经验丰富的程序开发人员，虚拟仪器在各种不同的工程应用和行业的测量及控制的用户中广受欢迎，这都归功于其直观化的图形编程语言。虚拟仪器的图形化数据流语言和程序框图能自然地显示您的数据流，同时地图化的用户界面直观地显示数据，使我们能够轻松地查看、修改数据或控制输入。 　同其他技术相比，Labview的虚拟仪器技术具有四大优势： 　(1)、性能高 　Labview的虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的，所以完全"继承"了以现成即用的PC技术为主导的最新商业技术的优点，包括功能超卓的处理器和文件I/O，使您在数据高速导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析。此外，不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。 　(2)、扩展性强 　NI的软硬件工具使得我们不再受限于当前的技术中。这得益于NI软件的灵活性，只需更新计算机或测量硬件，就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需软件上的升级即可改进整个系统。在利用最新科技的时候，我们可以把它们集成到现有的测量设备，最终以较少的成本加速产品上市的时间。 　(3)、开发时间少 　在驱动和应用两个层面上，NI高效的软件构架能与计算机、仪器仪表和通讯方面的最新技术结合在一起。NI设计这一软件构架的初衷就是为了方便用户的操作，同时还提供了灵活性和强大的功能，使我们轻松地配置、创建、发布、维护和修改高性能、低成本的测量和控制解决方案。 　(4)、无缝集成 　虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。随着产品在功能上不断地趋于复杂，工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求，而连接和集成这些不同设备总是要耗费大量的时间。NI的虚拟仪器软件平台为所有的I/O设备提供了标准的接口，帮助我们轻松地将多个测量设备集成到单个系统，减少了任务的复杂性。 　美国国家仪器公司NI（National　Instruments）提出的虚拟测量仪器（VI）概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了“软件即是仪器”的先河。 三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）： 1、重点 （1）掌握LABVIEW软件的基本操作，虚拟函数信号发生电路的全设计过程，以及LABVIEW测量和控制系统中的应用。 （2）掌握LABVIEW的虚拟函数信号发生电路，并在此基础上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。 2、难点 掌握虚拟函数信号发生电路的全设计过程，并在此基础上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 3、途径 (1)、虚拟函数信号发生器的硬件构成 本虚拟函数信号发生器的输入输出的硬件部分为一数据采集卡和具有一定配置要求的PC机，数据的输入输出靠对数据采集卡输出输入口的定义来实现。本设计采用的PCI-1200数据采集卡是一块性价比较好的产品，具备数/模转换的功能，能将产生的数字信号转换成模拟信号且数模转换精度高，而且还具备滤波功能，从而使输出波形光滑。它支持单极和双极性模拟信号输入，信号输入范围分别为-5～+5V和0～10V。提供16路单端/8路差动模拟输入通道、2路独立的DA输出通道、24线的TTL型数字I/O、3个16位的定时计数器等多种功能。硬件接口部分用于数据输入或输出时的通道设置。硬件接口部分程序框图如图1所示：                图1硬件接口程序框图 Device 用于指定所用的设备号，该设备号通过Measurement and Automation Explorer工具配置。 Waveform Length 用于设定数据采集卡的缓冲区的大小。 Channel 用于指定使用的设备的通道号（一般的数据采集卡具备多个输入输出通道）。 (2)、仪器功能描述 本仪器功能主要包括四类函数信号---正弦波、方波、三角波、锯齿波的输出，频率的倍乘与微调相结合，以及实现输出波形的直流偏置、电压幅度的控制等功能。具体指标如如表1所示： 输出波形 四种波形：方波、正弦三角波、锯齿波任意选择 输出频率范围 0.1～1KHz 直流偏置 -10～10V 方波占空比 0～100% 输出波形幅度 0～10V 表1 虚拟函数信号发生器性能指标 (3)虚拟函数信号发生器的软件设计与实现 软件部分采用专业的LabVIEW6i图形化虚拟仪器开发工具。虚拟函数信号发生器主要由软件完成输出波形信号的产生和输出信号频率的显示。输出波形频率的变化的具体实现是将波形数据写入数据采集卡的缓冲区当中，通过设置缓冲区的更新频率（改变内部的时钟频率）来实现输出数据频率的变化。该过程主要运用了Labview中的数据采集子模块中的AO START 功能模块。从实现功能的角度来说，本次设计的虚拟函数信号发生器的功能结构主要包括两大功能模块：波形产生模块（FG模块）和频率单位变化控制（DISPLAY）模块。波形产生模块又调用FGEN模块。FGEN模块为数字波形产生模块。 (3.1)数字波形产生模块 波形产生模块是虚拟函数信号发生器软件的核心。利用该模块可实现正弦波、方波、锯齿波、三角波等波形。正弦波的产生原理是通过调用sin(x)函数来实现。在本次设计，设计每一正弦波周期由1000点组成，利用类似C语言中的For循环为x 赋值，这样执行一次For循环，便可以产生生成一个周期正弦波所需的数据，然后利用While 循环，使程序反复执行，就可以连续输出正弦波形。方波、锯齿波、三角波的产生原理与正弦波产生原理相近,都是通过数学运算来实现代表波形的数字序列。与模拟信号相比，利用软件的方法产生的波形数字序列虽然存在着一定的误差，但只要一个周期内选的点数足够的多，就可以使误差降到最低，对结果的影响最小。利用软件产生波形的一个最大的优点是使仪器的成本大大降低，而且使仪器小型化，智能化。 (3.2) 频率单位变化控制模块 当输出频率动态范围较大时，用单个旋转按钮控制时，由于旋转一个很小的角度就会产生较大的频率变动，给频率的准确设置带来了较大困难，通过使用一个旋钮和频率倍乘相结合，可大大提高频率的输出控制精度。为了提高频率的输出控制精度，在本次的设计当中，通过使用频率单位变化控制模块，使输出控制精度可达到0.001Hz。在该框图程序当中，实现了输出频率单位的变化。其设计思路为：通过判断代表1000 倍乘的按钮是否按下，如按下，则其状态为“真”，即布尔值“1”，否则为“0”，通过判断条件查询所返回的值就可控制一个用于显示频率单位的显示型控件。在频率单位变化控制模块中，使用了三个全局变量：frequency Base、Signal Type和 Number of cycles, 用于向主程序传送产生的频率数据、频率倍乘控制信息和循环次数。在程序运行时，该模块作为一个子模块被主程序调用。 四、设计（研究）进度计划： 查找资料、撰写开题报告 4-5周 完成外文资料翻译和开题报告 6-7周 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 论证 8-9周 写设计说明书 10周 系统软件设计 11-12周 写毕业论文 13-16周 毕业设计答辩 17周 五、参考文献： [1]杨乐平 李海涛 杨磊.LabVIEW程序设计与应用(第2版)[M].北京:电子工业出版社,2005.. [2]周求湛 钱志鸿 刘萍萍.虚拟仪器与LabVIEW7 Express程序设计(第1版)[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.186-188. [3]秦树人.智能控件化虚拟仪器系统原理与实现[M].科学出版社,2004.. [4] 陆崎容.基于虚拟仪器技术个人实验室的构建[M].北京:电子工业出版社,2006.42-61. [5] 邓焱 王磊.LabVIEW7.1测试技术与仪器应用[M].北京:机械工业出版社,2005.. [6] 杨乐平 李海涛 杨磊.LabVIEW程序设计与应用(第二版)[M].北京:电子工业出版社,2006.215-233. [7] 戴鹏飞.测试工程与Labview应用[M].北京:电子工业出版社,2006.. [8] Robert H Bishop.LabVIEW7实用教程[M].北京:电子工业出版社,2005.. [9] Naworocki R. Electronically tunable all-pole low pass leapfrog ladder filter with operational transconductance amplifier, Int J Ele, 1987, 62(5) : 667-672. [10] De Querioz A C, Caloba L P, Sanchez-sinencio E, Signal flow graph OTA-C integrated filters, Proc IEEE Int Symp CAS, 1988, 2165-2168. 指导教师意见 签名： 月 日 教研室（学术小组）意见 教研室主任（学术小组长）（签章）： 月 日 毕业设计(论文)英文翻译 题目：基于LABVIEW的虚拟函数信号发生器的设计与研究 课 题 类 别： 设计 学 生 姓 名： 曹 滨 学 号： 200557250115 班 级： 255710501 专业（全称）： 电子信息工程 指 导 教 师： 席燕辉 2009年04月 基于LabVIEW 的虚拟函数信号发生器的开发 刘汉军 王红晨 [摘要] 介绍一种基于LabVIEW 环境下自行开发的虚拟函数信号发生器。它不仅能够产生实验室常用的正弦波、三角 波、方波、锯齿波信号，而且还可以通过输入公式，产生测试领域的非周期特殊信号。该仪器系统操作简便，设计灵活，具有很强 的适应性。 [关键词] 虚拟仪器；LabVIEW；函数信号发生器 1．引言 在有关电参量的测量中，我们需要用到信号源，而信号发生器则为我们提供了在测量中所需的信号源，它可以产生不同频率的正弦信号、方波、三角波、锯齿波、正负脉冲信号、调幅信号、调频信号和随机信号等，其输出信号的幅值也可以 按需要进行调节。传统信号发生器种类繁多，价格昂贵，而且仪器功能固定单一，不具备用户对仪器进行定义及编程的功能，一个传统实验室很难同时拥有多类信号发生器，然而，基于虚拟仪器技术的实验室则能够实现这一要求[1]。 LabVIEW （Laboratory Virtual Instrument EngineeringWorkbench，实验室虚拟仪器集成环境）是一种图形化的编程语言，简称G 语言，它是由美国NI 公司推出的虚拟仪器开发平台。应用LabVIEW 开发平台编制的程序称为虚拟仪器，其核心概念就是“软件即是仪器”[2]。LabVIEW 提供了测控仪器图形化编程环境，在这个环境中提供了一种像数 据流一样的编程模式，用户只需连接各个逻辑框即可构成程序。它集成了与满足GPIB、VXI、RS-232 和RS-485 协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能，同时它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX 等软件标准的库函数，利用它可以方便立自己的虚拟仪器。本文介绍一种自行开发的基于LabVIEW 的虚拟函数信号发生器，该仪器界面设计友好，功能强大，操作方便。 2．系统实现的功能 虚拟函数信号发生器的功能设计参考了常见信号发生器的功能，并结合虚拟仪基于计算机的特点，在功能上有所扩展，实现的主要功能如下： （1）可以产生1Hz～1MHz 的正弦波、方波、三角波、锯齿波和任意波形； （2）信号频率、幅度、相位、偏移量和占空比的参数可以调节和控制； （3）能够显示输出信号波形； （4）采样频率和采样点数可以随信号频率在档位变化时调节。 3．系统的前面板设计 前面板是用户接口，即交互式界面，用于用户输入各种控制参数、观察输出量示输出信号波形。在前面板中，使用了各种仿真图标，旋钮、开关等，并以数字示或实时波形图等控件模拟真实仪器的面板，在使用中直接通过鼠标和键盘设定信号的相关参数。虚拟函数信号发生器的前面板如图1 所示，主要由以下几个部成： （1）电源部分：包含电源开关和电源指示两个布尔控件； （2）信号类型选择部分：包含一个公式波形输入控件和一个菜单下拉列表控件； （3）频率调节部分：包含一个频率调节数值旋钮控件，一频率显示的数值显示控件，一个频率档位选择的枚举控件和两个频率单位指示的布尔控件； （4）幅度、初相位、偏移量和占空比调节部分：分别包含一个幅度、初相位移量和占空比的调节数值旋钮控件和数值显示控件； （5）采样信息调节部分：包含了采样频率和采样点数的数值输入控件以及两个数值显示控件； （6）波形显示部分：包含一个输出波形的波形图控件和一个输出修饰控件。 4．系统的程序设计 系统的程序设计应与前面板的功能相对应，虚拟函数信号发生器的程序框图如2 所示。学术探讨 主要包括以下几个部分： （1）仪器的启动和停止采用While 循环结构。 （2）采样间隔的设置利用等待（ms）函数来实现。 （3）采样频率和采样点数的调节利用在簇控件中放入两个数值输入控件和两数值显示控件来实现。根据采样频率和信号频率的关系，采样频率必须是信号频率的2 倍以上时采样获得的信号才不会失真[3]。因此，在信号频率档位变化时采样频率和采样点数也应随即变化，从而保证信号发生更接近实际状态。 （4）频率调节与显示：频率调节主要是进行频率档位选择和频率微调，其设计思路为：当频率档位选择枚举控件的值满足条件结构中的某一条件时，与该条对应的程序开始执行，依据“频率= 频率微调值□频率档位”的规律生成频率。频率显示不仅显示程序生成的频率值，而且能够根据频率的单位是Hz 还是kHz 进行自动调整，其设计思路为：若频率值大于1000Hz，则将频率值除以1000 后输送到频率显示控件，同时代表kHz 单位的布尔指示控件置于TRUE，如图3 所示反之，则将频率值直接输送到频率显示控件，并将代表Hz 单位的布尔指示控件置于TRUE，如图4 所示。 （5）信号生成与显示：信号生成利用了Case Structure（条件结构）的5 个分支分别生成正弦波、方波、三角波、锯齿波和任意波形5 种信号。这5 种信号的生成分别由SineWaveform.vi、Square Waveform.vi、Triangle Waveform.vi、SawtoothWaveform.vi 和Formula Waveform.vi 完成。生成信号所需的参数包括信号类型、信号频率、信号幅度、初始相位、重置信号、采样频率、采样点数及方波占空比等，参数由前面板输入控件设定。信号显示是通过波形图控件实时显示生成的波形。图5 所示为锯齿波信号产生模块程序框图。 5．结束语 随着虚拟仪器技术的发展，虚拟仪器已经作为现代仪器发展的一个全新方向[1]，虚拟仪器改变了传统仪器的概念、模式和结构，使用者完全可以自己定义仪器的功能和参数，与传统仪器相比，虚拟仪器的经济性、灵活性和可扩展性等方面都有独特的优势，虚拟仪器的出现给实验室的建设带来了新的契机，广泛应用于科研、教学以及生产等领域 参考文献： [1] 陆崎容．基于虚拟仪器技术个人实验室的构建[M]．北京：电子工业出版社，2006． [2] 陈锡辉，张银鸿．LabVIEW 8.20 程序设计从入门到精通[M]．北京：清华大学出版社，2007． [3] 张重雄．虚拟仪器技术分析与设计[M]．北京：电子工业出版 LabVIEW-based virtual function signal generator development Han-Jun Liu王红晨 (Hainan Normal University, Institute of Physics and Electronic Engineering, Hainan, Haikou 571158) [Abstract] A LabVIEW-based development environment on its own virtual function signal generator. It is not only commonly used laboratory capable of producing sine, triangular Wave, square wave, sawtooth wave signal, but also by entering the formula, resulting in the test area of the special non-periodic signal. The instrument system is simple, flexible design, has a strong Adaptability. [Key words] virtual instrument; LabVIEW; function signal generator --------------------------- About the author: Han-Jun Liu, M, Hubei Jiayu people, MSc, Lecturer, research direction: computer teaching. Fund Project: Hainan Normal University in 2006 teaching reform projects colonel: "WEB-based teaching of electromagnetics software development experiment," Item Number: HSJG0621. 1. Introduction In the measurement of electrical parameters, we need to use a signal source, and signal Provided us with a generator is required in the measurement of signal source, it can generate。Different frequencies of sinusoidal signal, square wave, triangle wave, sawtooth, positive and negative pulses, AM signals, FM signals and random signals, the amplitude of the output signal can also be By the need for regulation. A wide range of traditional signal generator, which is very expensive, and Single fixed-function devices, users do not have the definition of instruments and programming of reactive Energy, it is very difficult at the same time a traditional laboratory have many types of signal generators, however, the base Virtual Instrument Technology in the laboratory is able to achieve this requirement LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench, Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) is a series of graphical Process language, the language referred to as G, which is launched by the United States NI virtual instruments Development platform. LabVIEW application development platform for the preparation of the process is called a virtual instrument , And its core concept is "software that is machines" [2]. LabVIEW provides a Measuring and Controlling Instruments graphical programming environment, in this environment provides a like number of According to the same stream programming model, users can connect all the logic of the box, could constitute Procedures. Meet the needs of its integration with the GPIB, VXI, RS-232 and RS-485 protocol Hardware and data acquisition card of the full functionality of communications at the same time, it has built-in easy Application of TCP / IP, ActiveX, such as the standard software library function, use it to Then to build their own virtual machines. This paper presents a self-developed based on the LabVIEW virtual function signal generator, the equipment and friendly interface design, reactive Can be a powerful, easy to operate. 2. System function Virtual function signal generator of the functional design of the common reference signal Functions, combined with computer-based virtual instrument characteristics, the functions The expansion of the main features are as follows: (1) can generate a 1Hz ~ 1MHz sine wave, square wave, triangle wave, sawtooth Wave and arbitrary waveform; (2) signal frequency, amplitude, phase, offset and duty cycle of the parameters can be Regulation and control; (3) to show the output signal waveform; (4) the sampling frequency and sampling points with the signal frequency can change in the stalls Regulation. 3. System front panel design Front panel is the user interface, that is, an interactive interface for the user to enter a variety of Control parameters, observe the output and display the output signal waveform. The first panel, so that Simulation using a variety of icons, knobs, switches, etc., and figures or real-time waveform Plans, such as virtual reality devices control panel, directly through the use of mouse and key Set of relevant parameters set signal. Virtual function signal generator of the front panel in Figure 1, mainly by the following components: (1) power components: a power switch and power supply contains two Boolean control instructions; (2) part of the signal type: the formula contains a form input controls and A menu drop-down list control; (3) the frequency of conditioning parts: contains a numerical adjustment knob controls the frequency of a Frequency display shows the numerical control, a frequency chosen by enumeration controls stall And two Boolean instructions frequency control unit; (4) magnitude of the early phase, offset and duty cycle adjustment parts: respectively, contain A range, the early phase, offset and duty cycle value of the adjustment knob controls and Numerical display control; (5) adjust the sampling part of the information: contains the sampling frequency and sampling points Numerical value input display controls as well as two controls; (6) waveform display parts: output waveform includes a waveform diagram of the controls and A modified control output. Figure 1 virtual function signal generator ofthefront panel 4. System Programming Systematic procedures should be designed to function with the front panel that corresponds to the virtual function letter Fund academic research projects Figure 2 virtual function signal generator block diagram of the procedure Mainly includes the following sections: (1) Instrument While the use of start and stop the cycle structure. (2) the use of sampling interval to wait for the setting (ms) function to achieve. (3) the sampling frequency and sampling points of the regulation of the use of controls put in two clusters In the two numerical input controls and controls to achieve the numerical display. According to the sampling frequency Rate and signal frequency, the sampling frequency must be 2 times the signal frequency to Sample obtained when the signal is not distorted [3]. Therefore, the signal frequency stalls Changes, the sampling frequency and sampling points should be changed immediately to ensure that the signal Occurred closer to the actual state. (4) the frequency of adjustment and show that: the frequency of the frequency adjustment is carried out election stall Optional and frequency tuning, the design concept is: when the frequency of stalls to choose enumeration control Meet the conditions of the structure of the value of a conditions, with the conditions of the corresponding procedures for opening Before implementation, according to "fine-tune frequency value □ = the frequency of the frequency of stalls," the law of the frequency generated Rate. Not only the frequency display shows the frequency of the procedure to generate value, but according to the frequency Rate of Hz or kHz units are automatically adjusted, and its design as follows: if Frequency greater than 1000Hz, the frequency will be divided by the value delivered to the frequency of post-1000 significantly Show control, also on behalf of Boolean kHz unit under control instructions TRUE, such as As shown in Figure 3; the other hand, the frequency value will be directly transmitted to the frequency of control, and Will represent the Boolean instructions Hz units under control TRUE, shown in Figure 4. (5) signal to generate and display: the signal generated using a Case Structure (Article Pieces of the structure), respectively, of the five branches of generating sine wave, square wave, triangle wave, sawtooth and 5 kinds of arbitrary waveform signal. This five kinds of signals generated by the Sine Waveform.vi, Square Waveform.vi, Triangle Waveform.vi, SawtoothWaveform.vi and Formula Waveform.vi completed. Letter Generation No. of parameters required, including signal types, signal frequency, signal amplitude, initial phase, Reset signal, sampling frequency, sampling points, as well as duty cycle square wave, etc., parameters from the previous Enter the control panel settings. Signals through the control of real-time waveform display of Health Into the waveform. Figure 5 shows the sawtooth signal generator block diagram. 5. Concluding remarks With the development of virtual instrument technology, virtual machines have a modern equipment The development of a new direction [1], virtual instrumentation has changed the traditional concept of equipment, Models and structure, users can be our own definition of the functions of equipment and parameters Compared with traditional instruments, virtual instruments of the economy, flexibility and scalability, etc. Have unique advantages, the emergence of virtual instrumentation to the lab building A new opportunity, is widely used in scientific research, teaching, as well as the areas of production. Figure 3 Frequency of 100 stalls, when the frequency is greater than 1000Hz diagram Figure 4 Frequency of 100 stalls, when the frequency of the procedure is less than 1000Hz diagram Figure 5 sawtooth signal generator module diagram References: [1] Lu Qi-rong. Based on Virtual Instrument Technology Laboratory to build individual [M]. Beijing: Xinhua Sub-Industry Press, 2006. [2]陈锡辉, ZHANG Yin-hung. Program LabVIEW 8.20 from entry to the master [M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2007. [3] S. Zhang. Virtual Instrument Technology Analysis and Design [M].Beijing:Electronic Industry Publishing Society. 袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈 芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈 可调衰减器 输出 放大器 正弦波整形器 放大器 三角波发生器 OSC FR 鉴相器 (PD) 低通滤波器 （LPF） 压控振荡器 （VCO） FO 波形 输出 波形存储器 D/A转换器 模拟滤波器 DDS模块 控制面板 � EMBED Word.Picture.8 ��� _1226844460.doc