【正文】 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。虛擬儀器技術(shù)為教學(xué)雙方都提供了很好的舞臺(tái)。 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(hào)接收設(shè)備等裝置中的一種信號(hào)源。相關(guān)合成方法只是用一個(gè)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。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]?？梢暂敵鰩捳恍盘?hào)?！摂M儀器的概念、特點(diǎn)、發(fā)展現(xiàn)狀及構(gòu)建技術(shù)，同時(shí)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(duì)本文采用的編程軟件La合實(shí)例對(duì)LabVIEW中具體的編程方式、設(shè)計(jì)模式以及bVIEW的特征進(jìn)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。 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?jì)算機(jī)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(tái)計(jì)算機(jī)，就像在操作自己定義、自己設(shè)計(jì)的一臺(tái)單個(gè)儀器一樣，從而完成對(duì)被測試量的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。對(duì)于傳統(tǒng)儀器，三個(gè)部分幾乎均由硬件完成；對(duì)于虛擬儀器，后兩部分主要由軟件實(shí)現(xiàn)。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(jià)格。典型的GPIB測試系統(tǒng)由一臺(tái)PC機(jī)，一塊GPIB接口卡和幾臺(tái)GPIB儀器通過標(biāo)準(zhǔn)GPIB電纜連接起來，組成大型的自動(dòng)化儀器測量系統(tǒng)?；赩XI總線的虛擬儀器系統(tǒng)雖然功能強(qiáng)大，但對(duì)許多場合而言仍然造價(jià)昂貴，且通用性差，一般用戶難以掌握。目前較流行的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)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。(3)HewlettPacked HP VEE不必編寫代碼就可以進(jìn)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(bào)告。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。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(diǎn)。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(duì)WinSock的高級(jí)封裝，允許用戶與各種服務(wù)器進(jìn)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(biāo)，源和目標(biāo)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。 (7)LabVIEW有真正的編譯器，用戶可以創(chuàng)建獨(dú)立的可執(zhí)行程序，能夠脫離開發(fā)環(huán)境而單獨(dú)運(yùn)行。接口面板用于上層的VI調(diào)用該VI[15]。工作指令由G語言編制的圖標(biāo)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?？傊?，采用前面板、流程圖和圖標(biāo)等，用戶就對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖形化描述，同時(shí)，用戶也可以隨時(shí)改變虛擬儀器來滿足自己的需要。第4章 虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)本章主要介紹了基于LabVIEW的虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)思路及其流程和仿真圖。　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(hào)產(chǎn)生模塊。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(jìn)行縮放。該節(jié)點(diǎn)可使用指定時(shí)間函數(shù)的公式字符串生成一個(gè)函數(shù)波形。頻率范圍： ～10kHz2)流程圖設(shè)計(jì)流程圖的設(shè)計(jì)步驟如下:(1)在流程圖上放置一個(gè)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。=2*Rxx(0)(2)按照路徑在“Analyze” ﹨“Signal Processing” ﹨“Signal Generation”子選項(xiàng)板中選擇“Sine ”函數(shù)放置于While循環(huán)結(jié)構(gòu)中，產(chǎn)生一個(gè)正弦波信號(hào)。在流程圖中使用Real 。2)流程圖設(shè)計(jì)流程圖的設(shè)計(jì)步驟如下:按照路徑在“Analyze” ﹨“Signal Processing” ﹨“Signal Generation”子選項(xiàng)板中分別選擇“Sine ”、“ Square ”和“Triangle ”函數(shù)放入第一個(gè)Case結(jié)構(gòu)的三個(gè)分支內(nèi)，函數(shù)節(jié)點(diǎn)的輸入端口分別與前面板的輸入控制件端子相連。虛擬函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)參考了常見信號(hào)發(fā)生器的功能,在功能上有所擴(kuò)展。第5章 結(jié)論本文采用了目前比較流行的美國國家儀器公司的LabVIEW作為該系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺(tái)，對(duì)虛擬儀器和LabVIEW軟件進(jìn)行了介紹,并詳細(xì)地介紹一種基于LabVIEW環(huán)境下自行開發(fā)的虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。二、設(shè)計(jì)（研究）現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（文獻(xiàn)綜述）：1. Labview的虛擬儀器的現(xiàn)狀自從1986年美國NI(National Instrument)公司提出虛擬儀器的概念以來,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和測量技術(shù)的發(fā)展,虛擬儀器技術(shù)也得到很快的發(fā)展。虛擬儀器以軟件為核心,其軟件又以美國NI公司的Labview虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)最為常用。整個(gè)程序是基于多線程設(shè)計(jì)，即前面板和框圖程序各占用一個(gè)線程。此外，不斷發(fā)展的因特網(wǎng)和越來越快的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使得虛擬儀器技術(shù)展現(xiàn)其更強(qiáng)大的優(yōu)勢。NI的虛擬儀器軟件平臺(tái)為所有的I/O設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口，幫助我們輕松地將多個(gè)測量設(shè)備集成到單個(gè)系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復(fù)雜性。硬件接口部分用于數(shù)據(jù)輸入或輸出時(shí)的通道設(shè)置。Waveform Length 用于設(shè)定數(shù)據(jù)采集卡的緩沖區(qū)的大小。波形產(chǎn)生模塊又調(diào)用FGEN模塊。利用軟件產(chǎn)生波形的一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)是使儀器的成本大大降低，而且使儀器小型化，智能化。它不僅能夠產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)室常用的正弦波、三角波、方波、鋸齒波信號(hào)，而且還可以通過輸入公式，產(chǎn)生測試領(lǐng)域的非周期特殊信號(hào)。本文介紹一種自行開發(fā)的基于LabVIEW 的虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，該儀器界面設(shè)計(jì)友好，功能強(qiáng)大，操作方便。（3）采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)的調(diào)節(jié)利用在簇控件中放入兩個(gè)數(shù)值輸入控件和兩數(shù)值顯示控件來實(shí)現(xiàn)。信號(hào)顯示是通過波形圖控件實(shí)時(shí)顯示生成的波形。5．結(jié)束語隨著虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器已經(jīng)作為現(xiàn)代儀器發(fā)展的一個(gè)全新方向[1]，虛擬儀器改變了傳統(tǒng)儀器的概念、模式和結(jié)構(gòu)，使用者完全可以自己定義儀器的功能和參數(shù)，與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器的經(jīng)濟(jì)性、靈活性和可擴(kuò)展性等方面都有獨(dú)特的優(yōu)勢，虛擬儀器的出現(xiàn)給實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)帶來了新的契機(jī)，廣泛應(yīng)用于科研、教學(xué)以及生產(chǎn)等領(lǐng)域參考文獻(xiàn)：[1] 陸崎容．基于虛擬儀器技術(shù)個(gè)人實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2006．[2] 陳錫輝，張銀鴻．LabVIEW 程序設(shè)計(jì)從入門到精通[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2007．[3] 張重雄．虛擬儀器技術(shù)分析與設(shè)計(jì)[M]．北京：電子工業(yè)出版LabVIEWbased virtual function signal generator development HanJun Liu王紅晨 (Hainan Normal University, Institute of Physics and Electronic Engineering, Hainan, Haikou 571158) [Abstract] A LabVIEWbased development environment on its own virtual function signal generator. It is not only monly 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 nonperiodic signal. The instrument system is simple, flexible design, has a strong Adaptability. [Key words] virtual instrument。因此，在信號(hào)頻率檔位變化時(shí)采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)也應(yīng)隨即變化，從而保證信號(hào)發(fā)生更接近實(shí)際狀態(tài)。3．系統(tǒng)的前面板設(shè)計(jì)前面板是用戶接口，即交互式界面，用于用戶輸入各種控制參數(shù)、觀察輸出量示輸出信號(hào)波形。[關(guān)鍵詞] 虛擬儀器；LabVIEW；函數(shù)信號(hào)發(fā)生器1．引言在有關(guān)電參量的測量中，我們需要用到信號(hào)源，而信號(hào)發(fā)生器則為我們提供了在測量中所需的信號(hào)源，它可以產(chǎn)生不同頻率的正弦信號(hào)、方波、三角波、鋸齒波、正負(fù)脈沖信號(hào)、調(diào)幅信號(hào)、調(diào)頻信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)等，其輸出信號(hào)的幅值也可以按需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了提高頻率的輸出控制精度，在本次的設(shè)計(jì)當(dāng)中，通過使用頻率單位變化控制模塊。()數(shù)字波形產(chǎn)生模塊波形產(chǎn)生模塊是虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器軟件的核心。(2)、儀器功能描述本儀器功能主要包括四類函數(shù)信號(hào)正弦波、方波、三角波、鋸齒波的輸出，頻率的倍乘與微調(diào)相結(jié)合，以及實(shí)現(xiàn)輸出波形的直流偏置、電壓幅度的控制等功能。三、設(shè)計(jì)（研究）的重點(diǎn)與難點(diǎn)，擬采用的途徑（研究手段）：重點(diǎn)（1）掌握LABVIEW軟件的基本操作，虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生電路的全設(shè)計(jì)過程，以及LABVIEW測量和控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。這得益于NI軟件的靈活性，只需更新計(jì)算機(jī)或測量硬件，就能以最少的硬件投資和極少的、甚至無需軟件上的升級(jí)即可改進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)趨勢圖等來模擬真實(shí)儀器的面板。目前,該開發(fā)軟件在國際測試、測控行業(yè)比較流行,在國內(nèi)的測控領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的儀器相比其特點(diǎn)主要有:具有更好的測量精度和可重復(fù)性。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！ 同樣我要感謝在我大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生涯中教過我的每一位老師，真是在你們的教導(dǎo)下，我才能打下基礎(chǔ)從而順利的完成了畢業(yè)論文。該儀器不但界面友好,而且功能強(qiáng)大、操作簡便。LabVIEW程序由兩部分組成:前面板程序和框圖程序。、。可以觀察正弦波、方波或三角波在積分前后的波形。(3)放置一個(gè)“停止”按鈕開關(guān)用來結(jié)束程序的運(yùn)行。(4)由于自相關(guān)函數(shù)圖標(biāo)所求得的數(shù)據(jù)實(shí)際是將原先求得的2N1個(gè)數(shù)值向右平移了N1個(gè)單位后所得到的數(shù)據(jù)，所以需要用Index Array函數(shù)(位于Array數(shù)組子模塊中)來索引出第N1個(gè)自相關(guān)函數(shù)值，并將結(jié)果乘以2得到幅值的平方。）。(3)采用“Bundle”函數(shù)來規(guī)格化波形圖的顯示，它可以將橫軸的起點(diǎn)、橫軸分度值以及輸出信號(hào)值組成一個(gè)簇，在這里將軸的水平間距設(shè)定為采樣周期(采樣周期=1/fs)?！?80176。其有效函數(shù)由LabVIEW中設(shè)定。在進(jìn)行參數(shù)設(shè)置時(shí),采樣頻率至少要大于最高信號(hào)頻率的2倍,這是為了滿足采樣定理的要求。ω1是基波角頻率。各個(gè)模塊均給出了相應(yīng)的流程圖和前面板波形圖。它們一般都經(jīng)過了開發(fā)者的不懈的改進(jìn)和調(diào)整才形成，使用簡單并具有較高的可維護(hù)性、可讀性等特點(diǎn)。VI具有層次結(jié)構(gòu)和模塊化的特點(diǎn)?？丶闪诵o、開關(guān)等用戶輸入控制對(duì)象，可以為程序輸入數(shù)據(jù)。所以基于以上各原因，LabVIEW更容易為人們作為虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)所接受[13]。 LabVIEW的優(yōu)點(diǎn)LabVIEW從被推出到現(xiàn)在，20年的實(shí)踐證明LabVIEW確實(shí)是一個(gè)使用方便卻又功能非常強(qiáng)大的開發(fā)平臺(tái)，LabVIEW具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)使用“所見即所得”的可視化技術(shù)建立人機(jī)界面，提供了大量儀器面板中的控制對(duì)象簡單的方案即使沒有多少編程經(jīng)驗(yàn)，仍可以很方便的使用LabVIEW。而LabVIEW使用圖形語言(即，各種圖標(biāo)、圖形符號(hào)、連線等)以框圖的形式編寫程序。 本章小結(jié)綜上所述，虛擬儀器技術(shù)有著許多傳統(tǒng)儀器所難以實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢，由虛擬儀器構(gòu)建的自動(dòng)測試系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中將會(huì)有著巨大的前景。用于儀器控制和數(shù)據(jù)采集分析的交互式編譯軟件包；用于GUI的拖拉用戶界面編程器；用于快速樣機(jī)開發(fā)的代碼產(chǎn)生工具和內(nèi)部編譯器；用于GPIB,VXI、串行、DAQ, TCP和用戶控制界面的集成庫；可用于Win2000/XP、Sun Solaris 。近年來，基于PC機(jī)和工作站基礎(chǔ)上的圖形接口標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的