【正文】 口標準。其集成了示波，動態(tài)/靜態(tài)波形分析，頻譜分析，頻率計，波形參數(shù)分析，信號發(fā)生，以及遠程示波等功能。要是能將原有的儀器稍加改動,就可以擴大其使用范圍。一個儀器包括傳感器、信號處理器、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器、存儲器和內(nèi)部總線等專門化的電路。一個儀器通常由數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)分析和處理、結(jié)果顯示三部分組成。它把計算機、儀器硬件、固件與計算機軟件結(jié)合起來。在對比各方案特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際情況，確定本文校準系統(tǒng)的硬件構(gòu)成方案以及使用的軟件開發(fā)平臺的選擇。本章主要二個部分。、研究意義以及本文的主要研究工作。全數(shù)字化實現(xiàn)，便于集成，體積小，重量輕。頻率切換時相位連續(xù)?；贒DS技術(shù)的任意波形發(fā)生器利用高速存儲器作為查找表，通過高速D/A轉(zhuǎn)換器對存儲器的數(shù)據(jù)進行合成，它不僅可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和鋸齒波等規(guī)則波形，而且還可以通過上位機或下位機編輯，產(chǎn)生真正意義上的任意波形。采用這種技術(shù)的波形發(fā)生器電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、準確度較差，而且僅能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等幾種簡單波形，難以產(chǎn)生較為復(fù)雜的波形信號。PLL是間接頻率合成技術(shù)中的一個關(guān)鍵部分，它是一個負反饋環(huán)路，是一個實現(xiàn)相位自動鎖定的控制系統(tǒng)，其輸出信號與參考信號相位同步。非相關(guān)合成方法使用多個晶體參考頻率源，所需的各種頻率分別由這些參考源提供。第一代的波形發(fā)生器采用的是直接模擬頻率合成 (DireetAnalog Frequeneysynthesis，簡稱DAFs)技術(shù)[2]。發(fā)達國家雖然在此領(lǐng)域比我國起步較早，但差距并不是很大，我們應(yīng)當(dāng)充分把握時機，取長補短，學(xué)習(xí)國外先進經(jīng)驗，將我國的虛擬儀器產(chǎn)業(yè)水平逐漸向先進國家靠攏。目前，我國正處于科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展的新時期，對儀器設(shè)備的需求將更加強勁。虛擬儀器技術(shù)的提出與發(fā)展，標志著二十一世紀自動測試與電子測量儀器領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。例如清華大學(xué)汽車系利用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建的汽車發(fā)動機檢測系統(tǒng)，用于汽車發(fā)動機的出廠檢驗，主要檢測發(fā)動機的功率特性、負荷特性等華中理工大學(xué)機械學(xué)院工程測試實驗室將其虛擬實驗室成果在網(wǎng)上公開展示，供遠程教育使用四川聯(lián)合大學(xué)基于虛擬儀器的設(shè)計思路，研制了“航空電臺二線綜合測試儀”，將臺儀器集成于一體，組成虛擬儀器系統(tǒng)復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、廣州暨南大學(xué)等一批高校，也開發(fā)了一批新的虛擬儀器系統(tǒng)用于教學(xué)和科研。本文就是在這個通用信號處理硬件平臺，進行了基于LABVIEW的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計，設(shè)計基于LabWIEW軟件的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器（能夠產(chǎn)生實驗室常用的正弦波、三角波、方波、鋸齒波信號及白噪聲和多頻波，任意公式波），并在以設(shè)計好的虛擬信號發(fā)生器的基礎(chǔ)上對所產(chǎn)生的信號做自相關(guān)分析，積分，微分分析及相應(yīng)的頻譜分析。 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 基于LABVIEW的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計與研究 摘 要隨著計算機軟、硬件的發(fā)展，計算機與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通信越來越頻繁，也越來越便利，虛擬儀器應(yīng)運而生。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；Labview；虛擬函數(shù)信號發(fā)生器 THE DESIGN AND RESEACH OF VIRTUAL FUNCTION SIGNAL GENERATOR BASED ON LABVIEWABSTRACT With the puter hardware and software development, puter peripherals and data munication bee more and more frequently and more convenient, virtual instrument came into being. the virtual instrument is a device technology and puter technology bined with the product of deepseated, 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 mon signal processing hardware platform. This article is in the mon signal processing hardware platform, the design and research of virtual function signal generator based on LABVIEW (monly used in the laboratory can produce sine wave, triangle wave, square wave, sawtooth signal and white noise and multifrequency 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。國內(nèi)專家預(yù)測未來的幾年內(nèi)，我國將有的儀器為虛擬儀器。虛擬儀器技術(shù)為教學(xué)雙方都提供了很好的舞臺。虛擬儀器賴以生存的計算機近幾年正以迅猛的勢頭席卷全國，這為虛擬儀器的發(fā)展莫定了基礎(chǔ)。 波形發(fā)生器的發(fā)展概況波形發(fā)生器是應(yīng)用在測試設(shè)備、信號接收設(shè)備等裝置中的一種信號源。該技術(shù)原理簡單，易于實現(xiàn)。相關(guān)合成方法只是用一個晶體參考頻率源，所需的各種頻率都由它經(jīng)過分頻、混頻和倍頻后得到，因而合成器輸出頻率的穩(wěn)定性和精度與參考源一樣。FR鑒相器(PD)低通濾波器（LPF）壓控振蕩器（VCO）FO 鎖相環(huán)原理框圖該頻率合成技術(shù)是利用一個或幾個參考頻率源，通過諧波發(fā)生器和分頻器等產(chǎn)生大量諧波或組合頻率，然后用PLL把壓控振蕩器的頻率鎖定在某一諧波或組合頻率上。目前市場上的基本屬于第三代波形發(fā)生器，它們普遍采用的是DDS技術(shù)[5][6]。例如，它能模擬編碼雷達信號、潛水艇特征信號、磁盤數(shù)據(jù)信號、機械振動瞬變過程、電視信號以及神經(jīng)脈沖之類的波形，也能重演由數(shù)位示波器捕獲的波形。可以輸出帶寬正交信號。它在相對帶寬、頻率轉(zhuǎn)換時間、相位連續(xù)、正交輸出、高分辨率以及集成化等一系列性能指標方面，己遠遠超過了傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)所能達到的水平，完成了頻率合成技術(shù)的又一次飛躍?！摂M儀器的概念、特點、發(fā)展現(xiàn)狀及構(gòu)建技術(shù)，同時介紹了用于虛擬儀器開發(fā)的集成軟件LabWIEW，以及VI(Virtual Instrument)的概念LabVIEW創(chuàng)建儀器的一般過程第3章. 對本文采用的編程軟件La合實例對LabVIEW中具體的編程方式、設(shè)計模式以及bVIEW的特征進行簡單介紹，這也是本文選用該軟件作為主要軟件開發(fā)環(huán)境的原因。第一個部分分為八個模塊，分別介紹了基本函數(shù)波形產(chǎn)生模塊多頻信號產(chǎn)生模塊、任意公式波形產(chǎn)生模塊、噪聲信號產(chǎn)生模塊、正弦波仿真信號發(fā)生器模塊、自相關(guān)函數(shù)演示模塊、虛擬正弦波頻譜分析儀模塊、虛擬積分器與微分器模塊。 虛擬儀器概述什么是虛擬儀器(Virtual Instrument)，國外專家從不同角度描述了虛擬儀器，總的來說，虛擬儀器是指通過應(yīng)用程序?qū)⒂嬎銠C與功能化模塊硬件結(jié)合起來，用戶可以通過友好的圖形界面來操作這臺計算機，就像在操作自己定義、自己設(shè)計的一臺單個儀器一樣，從而完成對被測試量的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲等。除繼承傳統(tǒng)儀器的已有功能外，還增加了許多傳統(tǒng)儀器所不能及的先進功能。對于傳統(tǒng)儀器，三個部分幾乎均由硬件完成；對于虛擬儀器，后兩部分主要由軟件實現(xiàn)。通過這些電路來轉(zhuǎn)換、測量、分析實際信號，并將結(jié)果以各種方式顯示。但是傳統(tǒng)的儀器功能是由制造商決定的，用戶不能任意更改，用戶如按自己的要求定制儀器需要昂貴的價格。在示波功能上，除了對波形的精確顯示外，還的波形參數(shù)進行了顯示和對其時域信號、頻域信號進行了分析。典型的GPIB測試系統(tǒng)由一臺PC機，一塊GPIB接口卡和幾臺GPIB儀器通過標準GPIB電纜連接起來，組成大型的自動化儀器測量系統(tǒng)?；赩XI總線的組建方案功能最為強大、組建的系統(tǒng)最為穩(wěn)定。基于VXI總線的虛擬儀器系統(tǒng)雖然功能強大，但對許多場合而言仍然造價昂貴，且通用性差，一般用戶難以掌握。 虛擬儀器的軟件開發(fā)平臺應(yīng)用軟件開發(fā)平臺是設(shè)計虛擬儀器所必須的軟件工具。目前較流行的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺大致可以分為兩類：一類是圖形化的編程語言，代表性的有惠普的HPVEE,NI公司的LabVIEW等；另一類是文本式的編程語言，如C,Labwindows/CVI,VC等。典型的重用部分包括函數(shù)庫、過程程序包、宏、類、庫等，它們通過各自的接口被組裝在一起，每一部分完成特定的功能[6]。(3)HewlettPacked HP VEE不必編寫代碼就可以進行數(shù)據(jù)采集與分析；提供數(shù)據(jù)、處理控制、提供測量過程和測試報告。在傳統(tǒng)的測試儀器設(shè)備中，測試人員以手工的方式現(xiàn)場記錄測試數(shù)據(jù)，在測試數(shù)據(jù)量比較大的情況下，這種數(shù)據(jù)記錄方式不能很好的按時完成記錄任務(wù)，測試過程也就變的復(fù)雜、緩慢，而且很容易引起測試誤差。在虛擬儀器中，開發(fā)人員可以使用現(xiàn)有的分析軟件包或通過自行編制相應(yīng)軟件來滿足這一功能要求。而限于時間和工作量的關(guān)系，選用一門使用簡單方便，效率高的虛擬儀器實現(xiàn)軟件，是一個比較明智的選擇。LabVIEW的最大特色是采用編譯型圖形化編程語言――G語言(GraphProgramming)，它與C,Pascal,Basic等傳統(tǒng)語言有著相似之處，如：相似的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)流控制結(jié)構(gòu)、程序調(diào)試工具，以及模塊化的編程特點。LabVIEW語言具有豐富的擴展函數(shù)庫，集成了大量的生成圖形界面的模板，如各種表頭、旋鈕、開關(guān)、LED指示燈、圖表等，界面直觀、形象，相對于傳統(tǒng)的編程方式而言，它簡單易學(xué)而且執(zhí)行效率高。數(shù)據(jù)套接提供統(tǒng)一的API編程接口，從數(shù)據(jù)共享的角度，它是對WinSock的高級封裝，允許用戶與各種服務(wù)器進行交互并在應(yīng)用之間交換信息，比如LabVIEW以及一些不同的數(shù)據(jù)源或目標，源和目標包括其他的應(yīng)用、文件、OPC (OLE For Process Control)服務(wù)器、Web服務(wù)器以及FTP服務(wù)器。(3)LabVIEW完整地集成了與GPIB,VXI,RS232,RS485和內(nèi)插式數(shù)據(jù)采集卡等硬件的通訊，而且，LabVIEW使得它們的驅(qū)動程序具有模塊化，可以重復(fù)使用，最大限度地減少軟件開發(fā)的工作量。 (7)LabVIEW有真正的編譯器，用戶可以創(chuàng)建獨立的可執(zhí)行程序，能夠脫離開發(fā)環(huán)境而單獨運行。 LabVIEW中的編程方式一個完整的LabVIEW開發(fā)環(huán)境包括基本模塊和擴展模塊兩部分，引擎部分是整個圖形化開發(fā)環(huán)境的核心，它包括編輯模塊、運行模塊和調(diào)試模塊。接口面板用于上層的VI調(diào)用該VI[15]。軟件前面板其實是自動化的拓展，它保持了傳統(tǒng)直觀的視覺和感覺效果，同時軟件前面板創(chuàng)建了一個真正的接口，無論用戶使用什么類型的硬件，軟件前面板只包含了對于一個應(yīng)用場合很重要的參數(shù)，用戶很容易地從一個單一的前面板控制多臺儀器，并把整個系統(tǒng)作為一臺虛擬儀器看待[16]。工作指令由G語言編制的圖標式流程圖獲得，模塊的程序由連線把數(shù)據(jù)的輸入輸出端連接起來。VI代碼內(nèi)含的VI叫子程序subVI。總之，采用前面板、流程圖和圖標等，用戶就對整個系統(tǒng)實現(xiàn)圖形化描述，同時，用戶也可以隨時改變虛擬儀器來滿足自己的需要。LabVIEW應(yīng)用程序的設(shè)計也可以利用這些設(shè)計模式的優(yōu)勢[18]。第4章 虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計本章主要介紹了基于LabVIEW的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計思路及其流程和仿真圖。這一模塊是應(yīng)用波形產(chǎn)生子模板中的Basic Function (基本函數(shù)發(fā)生器)節(jié)點來產(chǎn)生正弦波、三角波、方波、鋸齒波等四種信號。　基本函數(shù)波形產(chǎn)生模塊框圖程序 基本函數(shù)波形產(chǎn)生模塊前面板 多頻信號產(chǎn)生模塊。θi是第i個正弦波的初相角。amplitude(幅度)端口設(shè)定值若大于0,則各頻率成分的振幅將被縮放,若設(shè)定值小于0,則不進行縮放。這個程序作為主程序Case結(jié)構(gòu)的一個分支[20]。該節(jié)點可使用指定時間函數(shù)的公式字符串生成一個函數(shù)波形。該模塊的Case結(jié)構(gòu)有2個分支，一個Case結(jié)構(gòu)分支產(chǎn)生常用的高斯白噪聲波形，另外一個Case結(jié)構(gòu)產(chǎn)生常用的均勻白噪聲波形。頻率范圍： ～10kHz幅度值： ～2)流程圖設(shè)計流程圖的設(shè)計步驟如下:(1)在流程圖上放置一個While循環(huán)結(jié)構(gòu)，將條件端口結(jié)束條件改為Stop If Ture,與“停止”控制按鈕端子相連。 虛擬正弦波仿真信號的生成與顯示流程圖 虛擬正弦波仿真信號的生成與顯示前面板該自相關(guān)函數(shù)演示儀可觀察：(1)輸出顯示型數(shù)字控件：顯示計算結(jié)果A178。=2*Rxx(0)(2)按照路徑在“Analyze” ﹨“Signal Processing” ﹨“Signal Generation”子選