【正文】 第 2 章 6 虛擬儀器系統(tǒng)的組成 虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的儀器。 7）可方便地存貯和交換測(cè)試數(shù)據(jù) ， 測(cè)試結(jié)果的表達(dá)方式更加豐富多樣。 3） 儀器的功能是由用戶根據(jù)需要用軟件來(lái)定義 ， 不是事先由廠家定義的。虛擬儀器與之不同 ， 它可以通過(guò)在幾個(gè)分面板上的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的功能。 在高速度、高帶寬和專業(yè)測(cè)試領(lǐng)域 ，獨(dú)立儀器具有無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)。 虛 擬 儀 器 開(kāi) 發(fā) 者虛 擬 儀 器 軟 件 面 板虛 擬 儀 器 軟 件 開(kāi) 發(fā) 平 臺(tái)底 層 驅(qū) 動(dòng) 程 序硬 件 模 塊虛 擬 儀 器 開(kāi) 發(fā) 者操 作 系 統(tǒng) 圖 虛擬儀器開(kāi)發(fā)框圖 浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 章 5 虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可由用戶定義自己的專用儀器系統(tǒng) ， 且功能靈活 ， 很容易構(gòu)建 ， 所以應(yīng)用面極為廣泛。這是虛擬儀器最大的優(yōu)點(diǎn)之一 ， 有了這一點(diǎn) ， 儀器的開(kāi)發(fā)和換代時(shí)間將大大縮短。 虛擬儀器的核心技術(shù)思想就是 “ 軟件即是儀器 ”。 本設(shè)計(jì)以數(shù)據(jù)采集卡的物理通道 進(jìn)行設(shè)計(jì) ， 從 LABVIEW 設(shè)計(jì)的程序中產(chǎn)生 的模擬 （數(shù)字） 輸入 ， 經(jīng)過(guò)信號(hào) 調(diào)節(jié) 后 ， 由數(shù)據(jù)采集卡采集 并輸出信號(hào) 。所有這些必將加快虛擬儀器的發(fā)展 ， 使它的功能和應(yīng)用領(lǐng)域不斷增強(qiáng)和擴(kuò)大。 由于虛擬儀器的功能和性能已被不斷提高 ， 如今在許多應(yīng)用中它已成為傳統(tǒng)儀器的主要替代方式。在此背景下 ， 1986 年美國(guó)國(guó)家儀器公司 (National Instruments， NI)提出了虛擬儀器 (Virtual Instrument， VI)的概念。再次 ， 按其產(chǎn)生頻率的方法又可分 為諧振法和合成法兩種。 其基本原理如圖 所示。自從 70年代微處理器出現(xiàn)以后 ， 利用微處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器 ， 硬件和軟件使信號(hào)發(fā)生器的功能擴(kuò)大 ， 產(chǎn)生比較復(fù)雜的波形。同時(shí)還出現(xiàn)了可用來(lái)測(cè)量脈沖電路或用作脈沖調(diào)制器的脈沖信號(hào)發(fā)生器。高等學(xué)校特別是理工科的教學(xué)、科研需要大量的儀器設(shè)備 ， 例如信號(hào)源、示波器等 ， 常用儀器都必須配置多套 ， 但是有些儀器設(shè)備價(jià)格昂貴 ， 如果按照傳統(tǒng)模式新建或者改造實(shí)驗(yàn)室投資巨大 ， 造成許多學(xué)校儀器設(shè)備缺乏或過(guò)時(shí)陳舊 ， 嚴(yán)重影響教學(xué)科研。 18 圖 PWM波信號(hào)發(fā)生程序 17 圖 基本信號(hào)發(fā)生器前面板 16 圖 循環(huán)及清除程序 16 圖 基本信號(hào)波形運(yùn)行 15 圖 PWM波虛擬通道 14 圖 基本波形虛擬通道 4 圖 虛擬儀器的內(nèi)部功能的劃分 19 整體程序的具體實(shí)現(xiàn) 17 PWM波信號(hào)發(fā)生器 15 程序框圖的具體設(shè)計(jì)步驟 14 系統(tǒng)框架和設(shè)計(jì)流程 13 4 系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 13 USB6211 12 數(shù)據(jù)采集卡的組成 12 數(shù)據(jù)采集卡的選擇 12 PC 機(jī) 9 虛擬儀器的發(fā)展方向 6 虛擬儀器的軟件結(jié)構(gòu) 5 虛擬儀器系統(tǒng)的組成 3 2 虛擬儀器 1 虛擬儀器的發(fā)展趨勢(shì) 【關(guān)鍵詞】 虛擬儀器 ， 數(shù)據(jù)采集卡 ， 信號(hào)發(fā)生器 ， LABVIEW 浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 英文摘要 II The design of signal generator based on virtual instrument 【 Abstract】 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 design uses USB6211 data acquisition card. The virtual instrument technology has been utilized in the design of signal generator. The system has ability to produce sine wave, square wave, and triangle wave, saw tooth wave and PWM wave. This article summarizes the development and trend of the signal generator and virtual instrument at home and abroad at first. And then introduces the theory of signal generator, gives a basic block diagram of signal generator, also the frame structure and LABVIEW development platform of the virtual instrument with the inquiry of the bus’s standard. Based on the analysis of this system’s functional requirements, this article introduces the hardware and technology which involved in design of the data acquisition card and the LABVIEW’s programming design is an attempt of virtual instrument to simulate the reality instrument. It shows the virtual instrument is an excellent solution to achieve the task which is achieved by traditional hardware in the past. 【 Key Words】 Virtual Instruments， Data Acquisition Cards， Signal Generators， LABVIEW 浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 III 目 錄 1 緒 論 本文首先概述了 信號(hào)發(fā)生器及 虛擬儀器技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展及趨勢(shì)，然后介紹了信號(hào)發(fā)生器 的相關(guān)理論，給出了 信號(hào)發(fā)生器 的 基本原理 框 圖 ，并 探討了虛擬儀器的總線及其標(biāo)準(zhǔn)、框架結(jié)構(gòu)、 LABVIEW 開(kāi)發(fā)平臺(tái) 。如出現(xiàn)抄襲或侵犯他人知識(shí)產(chǎn)權(quán)的情況，愿承擔(dān)由此引起的任何責(zé)任，并接受相應(yīng)的處分。凡涉及他人的觀點(diǎn)材料，均作了注釋。該系統(tǒng)具有 生成 正弦波 、 方波 、 三角波 、 鋸齒波 及 PWM 波 的 功能。 實(shí)踐證明虛擬儀器是一種優(yōu)秀的解決方案，能夠 實(shí)現(xiàn)各種硬件可以完成的 任務(wù)。 1 引言 2 課題的主要任務(wù) 6 虛擬儀器 I/O 接口設(shè)備 8 虛擬儀器的開(kāi)發(fā)軟件 9 基于 LABVIEW 平臺(tái)的虛擬儀器程序設(shè)計(jì) 12 數(shù)據(jù)采集卡的主要性能指標(biāo) 15 基本波形信號(hào)發(fā)生器 18 硬件連接調(diào)試 24 浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖目錄 V 圖 目錄 圖 信號(hào)發(fā) 生器基本原理框圖 2 圖 虛擬儀器開(kāi)發(fā)框圖 8 圖 數(shù)據(jù)采集卡 USB6211 13 圖 程序框圖的設(shè)計(jì)流程 17 圖 基本信號(hào)發(fā)生器程序 20 圖 總程序框圖 —— PWM波形 20 圖 總程序前面板 21 浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 章 1 1 緒 論 引言 信號(hào)發(fā)生器作為科學(xué)實(shí)驗(yàn)必不可少的裝置 ， 被廣泛地應(yīng)用到教學(xué)、科研等各個(gè)領(lǐng)域。隨著通信和雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展 ， 40 年代出現(xiàn)了主要用于測(cè)試各種接收機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器 ， 使信號(hào)發(fā)生器從定性分析的測(cè)試儀器發(fā)展成定量分析的測(cè)量?jī)x器。 自 60 年代以來(lái)信號(hào)發(fā)生器有了迅速的發(fā)展 ， 出現(xiàn)了函數(shù)發(fā)生器 ， 這個(gè)時(shí)期的信號(hào)發(fā)生器多采用模擬電子技術(shù) ， 由分立元件或模擬集成電路構(gòu)成 ， 其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ，且僅能產(chǎn)生正弦波、方波、鋸齒波和三角波等幾種簡(jiǎn)單波形 ， 由于模擬電路的漂移較大 ， 使其輸出的波形的幅度穩(wěn)定性差 ， 而且模擬器件構(gòu)成的電路存在著尺寸大、價(jià)格貴、功耗大等缺點(diǎn) ， 并且要產(chǎn)生較為復(fù)雜的信號(hào)波形則電路結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。 隨著現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)和信號(hào)處理等技術(shù)的發(fā)展 ， 極大促進(jìn)了數(shù)字化技術(shù)在電子測(cè)量?jī)x器中的應(yīng)用 ， 使原有的模擬信號(hào)處理逐步被數(shù)字信號(hào)處理所代替 ， 從而擴(kuò)充了儀器信號(hào)的處理能力 ， 提高了信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確度、精度和變換速度 ， 克服了 模擬信號(hào)處理的諸多缺點(diǎn) ， 數(shù)字信號(hào)發(fā)生器隨之發(fā)展起來(lái)。其次 ， 信號(hào)發(fā)生器按輸出波形又可分為正弦波信號(hào)發(fā)生器、脈沖波信號(hào)發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器和任意波發(fā)生器等。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展 ， 新的測(cè)試?yán)碚?、測(cè)試方法、測(cè)試領(lǐng)域以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn) ， 在許多方面已經(jīng)沖破了傳統(tǒng)儀器的概念 ， 電子測(cè)量?jī)x器的功能和作用發(fā)生了質(zhì)的變化。使用虛擬儀器系統(tǒng)可以避免儀器編程過(guò)程中的 大量重復(fù)性勞動(dòng) ， 從而大