【正文】 學 號：畢業(yè)設計說明書設計題目：基于虛擬儀器的信號發(fā)生器的設計與實現(xiàn)學生姓名： 專業(yè)班級：07通信1班 學 院： 信息工程學院指導教師： 講師 2011年06月08日 摘 要 摘 要傳統(tǒng)的信號發(fā)生器其功能完全靠硬件實現(xiàn)，功能單一而且用戶的購置、維護費用高。更重要的是，對于傳統(tǒng)的信號發(fā)生器，其功能一旦確定便不能更改，用戶要想使用新的功能則必須重新購買新的儀器，傳統(tǒng)信號發(fā)生器的不足是顯而易見的。虛擬儀器是將儀器技術(shù)、計算機技術(shù)、總線技術(shù)和軟件技術(shù)緊密的融合在一起，利用計算機強大的數(shù)字處理能力實現(xiàn)儀器的大部分功能，打破了傳統(tǒng)儀器的框架，形成的一種新的儀器模式。本課題完成了“虛擬信號發(fā)生器”的理論研究，在很大程度上解決了傳統(tǒng)信號發(fā)生器的諸多弊端。本文主要研究虛擬儀器在信號發(fā)生器領域里的軟件編程。本虛擬儀器可完成輸出多種信號波形的同時產(chǎn)生與輸出，信號輸出頻率、幅度等參數(shù)實時可調(diào)。本文研究的虛擬信號發(fā)生器主要具有如下優(yōu)點：用戶可自由定義其功能；系統(tǒng)功能升級擴充方便快捷、可與電腦等設備方便的互聯(lián)。關(guān)鍵詞: 虛擬儀器 , 信號發(fā)生器 , 虛擬信號發(fā)生器 , LabVIEW 35AbstractAbstractThe functions of traditional signal generators are carried out solely on hardware, and at the same time the functions of traditional signal generators are singleness and costly for purchasing and maintaining, What is more important is that the functions of traditional signal generators can not be altered once they are fixed. Users must get new ones so long as they want new functions. Thus, the defects of traditional signal generators are obvious. Virtual instrument is formed by the instrument technology, puter technology, bus technology and software technology. Powerful digital processing’s ability of puter is used to achieve the main functions of instrument. Virtual instrument broke the framework of the traditional instruments, and built a new device model. This dissertation has acplished the theoretical research, and made up the various shortings of traditional signal generators to great degree. This virtual signal generator can achieve the input and output of multi signals, and such parameters as signal output frequency and amplitude can be adjusted timely. The advantages of this virtual signal generator include the following: low cost of hardware, user custom functions, convenience of the upgrading and enlargement of systematic functions, and connectable with puters.Keywords: Virtual Instrument , Signal Generator , Virtual Signal Generator , Labview 目 錄 目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 1 1 2 2 2第2章 虛擬儀器和Labview簡介 4 4 5 虛擬儀器的分類 5 6 7 7 8 虛擬儀器的發(fā)展方向 9——LABVIEW 簡介 9 本章小結(jié) 12第3章 信號發(fā)生器 13………………………………………………………………13 信號發(fā)生器的分類 ………………………………………………………….14 …………………………………………………………14 ………………………………………………………………15 …………………………………………………………15 隨機信號發(fā)生器 ……………………………………………………….15 ………………………………………………………………………16第4章 基于虛擬儀器的信號發(fā)生器的設計 17 17 創(chuàng)建虛擬儀器 17 為前面板添加控件 19 修改信號 22 本節(jié)小結(jié) 24 24“信號發(fā)生器1”的設計 25“信號發(fā)生器2”的設計 29“信號發(fā)生器3”的設計 31 本節(jié)小結(jié) 33 本章小結(jié) 34結(jié) 論 35參考文獻 36謝 辭 37 河北聯(lián)合大學信息工程學院畢業(yè)設計說明書第1章 緒論在有關(guān)電參量的測量中，我們需要用到信號源，而信號發(fā)生器則為我們提供了在測量中所需的信號源，它可以產(chǎn)生不同頻率的正弦信號、方波、三角波、鋸齒波、正負脈沖信號、調(diào)幅信號、調(diào)頻信號和隨機信號等，其輸出信號的幅值也可以按需要進行調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)信號發(fā)生器種類繁多，價格昂貴，而且儀器功能固定單一，不具備用戶對儀器進行定義及編程的功能，一個傳統(tǒng)實驗室很難同時擁有多類信號發(fā)生器，然而，基于虛擬儀器技術(shù)的信號發(fā)生器則能夠?qū)崿F(xiàn)這一要求。隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)在數(shù)據(jù)采集、自動測試和儀器控制領域得到了廣泛的應用，促進和推動測試系統(tǒng)和儀器控制的設計方法與實現(xiàn)技術(shù)發(fā)生了深刻的變化?！败浖词莾x器”已成為測試與測量技術(shù)發(fā)展的重要標志。虛擬信號發(fā)生器就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的LabVIEW軟件來完成各種測試、測量和自動化應用。本課題介紹了基于LabVIEW的虛擬信號發(fā)生器的研究背景和發(fā)展動態(tài),了解虛擬儀器的特點、現(xiàn)狀和實現(xiàn)方法，探索虛擬儀器的發(fā)展方向，在LABVIEW平臺中設計了多功能信號發(fā)生器，該發(fā)生器可以產(chǎn)生方波，三角波，鋸齒波和正弦波。信號的頻率、幅值可調(diào)，同時可以實現(xiàn)任意兩種信號的疊加。在設計基本信號發(fā)生器之余，還添加了卷積和相關(guān)控件，用于實現(xiàn)兩個信號的卷積。其中卷積和相關(guān)控件可以實現(xiàn)信號的卷積、反卷積、自相關(guān)、互相關(guān)。隨著計算機、通信、微電子技術(shù)的日益完善，以及以Internet為代表的計算機網(wǎng)絡時代的到來和信息化要求的不斷提高，傳統(tǒng)的通信方式突破了時空限制和地域限制，大范圍通信變得越來越容易，對測控系統(tǒng)的組建也產(chǎn)生了越來越大的影響。一個大的復雜測試系統(tǒng)的輸入、輸出、結(jié)果分析往往分布在不同的地理位置，僅用一臺計算機并不能勝任測試任務，需要由分布在不同地理位置的若干計算機共同完成整個測試任務。集成測試越來越不能滿足復雜測試任務的需要，因此，“網(wǎng)絡化儀器”的出現(xiàn)成為必然。網(wǎng)絡技術(shù)應用到虛擬信號發(fā)生器中是虛擬儀器發(fā)展的大趨勢。同傳統(tǒng)的編程語言相比，采用LabVIEW圖形化編程方式可以節(jié)省大約80%的程序開發(fā)時間，并且其運行速度幾乎不受影響，其一般特征是將虛擬信號發(fā)生器、外部設備、被測點以及數(shù)據(jù)庫等資源納入網(wǎng)絡，實現(xiàn)資源共享，共同完成測試任務。使用網(wǎng)絡化虛擬信號發(fā)生器，可在任何地點、任意時刻獲取測量數(shù)據(jù)。和以PC為核心的虛擬信號發(fā)生器相比，網(wǎng)絡化將虛擬儀器的發(fā)展產(chǎn)生一次革命，網(wǎng)絡化虛擬儀器將把單臺虛擬儀器實現(xiàn)的三大功能（數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、及圖形化顯示）分開處理，分別使用獨立的基本硬件模塊實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的三大功能，以網(wǎng)線相連接，實現(xiàn)信息資源的共享?！熬W(wǎng)絡就是儀器”概念的確立，使人們明確了今后儀器儀表的研發(fā)戰(zhàn)略，促進并加速了現(xiàn)代測量技術(shù)手段的發(fā)展與更新。本項目中的虛擬信號發(fā)生器是通過LabVIEW圖形化語言，將計算機硬件資源與儀器硬件有機地融合為一體，從而把計算機強大的計算處理能力和儀器硬件的測量、控制能力結(jié)合在儀器，大大縮小了儀器硬件的成本和體積，并通過LabVIEW實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的顯示、存儲以及分析處理。因為虛擬信號發(fā)生器可與計算機同步發(fā)展，與網(wǎng)絡及其他周邊設備互聯(lián)，用戶只需改變軟件程序就可以不斷賦予它或擴展增強它的測量功能。這就是說，儀器的設計制造不再是廠家的專利。虛擬信號發(fā)生器開創(chuàng)了儀器使用者可以成為儀器設計者的時代，這將給虛擬信號發(fā)生器使用者帶來無盡的利益。Labview作為一個圖形化編程軟件，是開發(fā)測試系統(tǒng)的一種功能強大、方便快捷的編程工具。其良好的相通性、開放性、專用性，使測試系統(tǒng)的開發(fā)周期短、成本低、質(zhì)量高?；贚abview的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器具有人機交互性好、易于操作等特點，能夠廣泛的應用與于科研、生產(chǎn)等領域。本文第二章主要介紹了虛擬儀器的概念、產(chǎn)生發(fā)展背景、分類、系統(tǒng)組成、優(yōu)勢及發(fā)展現(xiàn)狀，闡述與本論文編程有關(guān)的虛擬儀器在信號處理中的應用。第三章主要講述信號發(fā)生器的概述，闡述信號發(fā)生器的原理及分類，各種信號發(fā)生器的優(yōu)缺點。第四章分兩個部分，在第一部分虛擬儀器的簡單應用中，通過實現(xiàn)簡單的正弦信號發(fā)生器，熟悉Labview軟件及l(fā)abview相應的工具箱的使用，第二部分是全文的重點，設計了多功能信號發(fā)生器，該發(fā)生器可以產(chǎn)生方波，三角波，鋸齒波和正弦波。信號的頻率、幅值可調(diào)，同時可以實現(xiàn)任意兩種信號的疊加。在設計信號發(fā)生器之余，還添加了卷積和相關(guān)控件，用于實現(xiàn)兩個信號的卷積。其中卷積和相關(guān)控件可以實現(xiàn)信號的卷積、反卷積、自相關(guān)、互相關(guān)。河北聯(lián)合大學信息工程學院畢業(yè)設計說明書第2章 虛擬儀器和Labview簡介當今我們處于一個正在高度發(fā)展的信息社會，要求在有限的時空上實現(xiàn)大量信息的交換，必然帶來信息密度的急劇增大，要求電子系統(tǒng)對于信息的處理速度越來越高，功能越來越強，這使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日趨復雜。對體積、耗電和價格的要求使得系統(tǒng)及IC的集成度越來越高，同時激烈的市場競爭使得產(chǎn)品價格及研制生產(chǎn)周期縮短，傳統(tǒng)的測試儀器已經(jīng)越來越不能滿足時代的要求，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：要求測試儀器不僅能單獨測量某個電量，而且測試儀器之間必須具備控制通道和數(shù)據(jù)交換通道，以便完成對各個被測量同時進行自動分析、信息綜合及準確判斷，傳統(tǒng)的測試儀器在這方面受到極大的限制。微處理器和DSP技術(shù)的飛速發(fā)展及它們價格的不斷降低，改變了傳統(tǒng)的電子設計概念，原來許多由硬件完成的功能現(xiàn)在逐步由運行在微處理器和DSP芯片上的軟件來完成，這樣給產(chǎn)品帶來了巨大的好處：自動化、程序高、可靠性高、價格低、容易升級、系統(tǒng)具有寬適應范圍的柔性結(jié)構(gòu)、可維護性好等等。硬件軟化的設計方法對當今測試儀器的設計產(chǎn)生了深刻的影響。良好的人機界面的要求促進了傳統(tǒng)測試儀器的改造