【正文】 種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。使 用這種語言編程時(shí)，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或程序框圖 。 圖 13 隨機(jī)信號發(fā)生器程序 框 圖 3. 圖標(biāo)和連線板 創(chuàng)建 VI的 前面板和程序框圖后，請創(chuàng)建圖標(biāo)和連線板，以便將該 VI作為子VI調(diào)用。其前面板設(shè)計(jì) 如圖 22 所示 。 VI 引用 節(jié)點(diǎn) 打開 VI引用 節(jié)點(diǎn) 主要 是 利用打開 VI 引用動(dòng)態(tài)的方法，在程序運(yùn)行時(shí)，打開需要打開的子 VI。程序框圖左邊的“ OK” 按鈕 控件對應(yīng)于所調(diào)用的文件，也就是說在前面板中按 下程序框圖中 “ OK” 所對應(yīng)的按鈕，當(dāng)前程序?qū)⑦M(jìn)入所 要打開 的程序。具體是通過移位寄存器加 1之后乘上一個(gè)相應(yīng)的數(shù)值連接到基本函數(shù)發(fā)生器的相位接線端，實(shí)現(xiàn)相位的偏移。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 18 頁 共 37 頁 圖 41 雙邊帶調(diào)幅解調(diào)器結(jié)構(gòu) 乘積型同步檢波器原理 已調(diào) 信號與同步信號經(jīng)過乘法器和濾波后就可以得到原調(diào)制信號。幅值調(diào)制的頻移功能在工程測試中具有重要意義，應(yīng)用非常廣泛。 本設(shè)計(jì)中用到的數(shù)據(jù)采集卡 型號為 USB6008， 如圖 51 所示， 具有 12 位分辨率、 8 路模擬輸入通道 、 2 路模擬輸出通道 、 12 路 數(shù)字 I/O 通道 、 1個(gè) 帶全速USB 接口的 32 位 計(jì)數(shù)器 ，其采樣率為 10kS/s。 圖 58 數(shù)據(jù)讀取與分析系統(tǒng) 前面板的設(shè)計(jì) 圖 59 數(shù)據(jù)讀取 與 分析 系統(tǒng) 程序框圖的設(shè)計(jì) 函數(shù) 信號 發(fā)生器 完成了數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之后，要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試。 之后， 把函數(shù) 信號 發(fā) 生器通過數(shù)據(jù)采集卡與電腦相連，把 信號 發(fā)生器的信號讀到軟件程序中，顯示在波形圖上，如圖 512 和 513 所示。 利用Labview 平臺(tái)編程實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。但是，由于電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的 CAI 軟件還很少，而且功能不強(qiáng)，交互性、操作性和界面的真實(shí)程度較差，適應(yīng)范圍窄，在一定程度上限制了教師和學(xué)生使用的積極性。 電子測量虛擬儀器系統(tǒng) 在教學(xué)、科研中的運(yùn)用 。 初步 的 解決方案是，首先利用數(shù)據(jù)采集卡的兩個(gè)通道進(jìn)行采集，然后利用創(chuàng)建數(shù)組 ，之后連到波形圖同時(shí)顯示。 數(shù)據(jù)采集分析調(diào)試 當(dāng) 數(shù)據(jù)采集分析模塊和函數(shù) 信號 發(fā)生器完成之后，接下來的工作就是調(diào)試工作。 圖 56數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng) 前面板的 設(shè)計(jì) 圖 57數(shù) 據(jù)采集 系統(tǒng) 程序框圖的設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù) 的讀取與 分析 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)讀取主要通過文件路徑指向所要讀取的文件，再通過“讀取電子表格文江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 26 頁 共 37 頁 件”節(jié)點(diǎn) 讀取數(shù)據(jù)表格。建立時(shí)間和轉(zhuǎn)換率決定了輸出信號幅值改變的快慢。 調(diào)制信號、載波信號、參考信號的參數(shù)可由數(shù)字輸入控件改變，改變數(shù)值，調(diào)制出最佳的還原波形 。 一般把控制高頻振蕩波的緩變信號稱為調(diào)制波 ； 載送緩變信號的高頻振蕩波稱為載波 。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 15 頁 共 37 頁 圖 31 虛擬 信號發(fā)生器前面板設(shè)計(jì)圖 ． 2 虛擬信號發(fā)生器程序框圖的設(shè)計(jì) 在虛擬信號發(fā)生器程序框圖的設(shè)計(jì)中， 主要使用“信號處理” → “ 波形生成” →“基本函數(shù)發(fā)生器”和文本下拉列表， 這樣信號發(fā)生器的四種信號選擇之間不產(chǎn)生沖突 ， 選擇一種信號后，調(diào)節(jié)相應(yīng)的模塊上面的旋紐 ,可以改變所選信號的幅值和頻率 。 圖 29 調(diào)用節(jié)點(diǎn) 的 方法屬性選擇 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 12 頁 共 37 頁 在運(yùn)行子 VI之后，就是將 VI進(jìn)行關(guān)閉。條件結(jié)構(gòu)的主要作用 是 在 while 循環(huán)中的 停止按鈕被 按下 時(shí) ，結(jié)束 while 循環(huán) 同時(shí)跳出運(yùn)行界面。主要 計(jì)算出信號數(shù)據(jù)的均方根、峰峰值、信號頻率、周期以及方波占空比。在 程序框圖 中對 VI 編程，以控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出功能。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用 TCP/IP、 ActiveX 等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)。 利用 乘積型同步檢波器原理，將調(diào)幅信號與同步信號經(jīng) 過乘法器和濾波器就可以得到原調(diào)制信號。虛擬信號發(fā)生器實(shí)現(xiàn)對正弦波、三角波、方波、鋸齒波的產(chǎn)生。 virtual signals。使用者用鼠標(biāo)或鍵盤操作虛擬面板，就如同使用一臺(tái)專用測量儀器。它盡可能利用了技術(shù)人 員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語、圖標(biāo)和概念，因此， LabVIEW 是一個(gè)面向最終用戶的工具。圖標(biāo) 是子 VI 在其他程序框圖中被調(diào)用的節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)形式； 連線板 則表示江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 5 頁 共 37 頁 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的輸入 /輸出口，就像函數(shù)的輸入輸出參數(shù)。 圖 22 主程序 前面板 的設(shè)計(jì) 主程序 前面板設(shè)計(jì)包括信號發(fā)生器、信號調(diào)幅解調(diào)、數(shù)據(jù)采集與分析的開關(guān)控件。具體是把 VI 路徑端口 與 需要打開的 子 VI 的名字相連接 來 進(jìn)行 子 VI 的打開 。在 主程序 前面板所對應(yīng)的程序框圖的 “ OK” 按鈕上編輯文字，顯示所要進(jìn)入的程序，使整個(gè)程序系統(tǒng)的運(yùn)行清晰明了。 為增加系統(tǒng)功能，在虛擬信號發(fā)生器的程序中，同一個(gè) While 循環(huán)內(nèi)加入兩個(gè)基本函數(shù)發(fā)生器，所以也就有了前面板上所標(biāo)識的“常用信號選擇 1”與“常用信號選擇 2”，但它們屬同一個(gè)信號源，因?yàn)閮蓚€(gè)基本函數(shù)發(fā)生器的信號來源于同一組采樣信息。如果同步信號和發(fā)送端的頻率及相位有一定的偏差 ,將會(huì)使恢復(fù)出來的調(diào)制信號產(chǎn)生失真。例如，當(dāng)所測信號的頻率很低時(shí)，由于常用的電子放大器在低頻段工作特性不佳或容易混入低頻 噪聲信號（如工頻干擾），故造成被測信號的“污染”。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 23 頁 共 37 頁 圖 51 USB6008/6009數(shù)據(jù)采集卡 數(shù)據(jù)采集功能 模塊 的實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 一些 常用的 數(shù)據(jù)操作節(jié)點(diǎn) 位于“函數(shù)” →“測量 I/O” →DAQmxData Acquisition 子選板中。制作一個(gè)簡單的函數(shù) 信號 發(fā)生 器 進(jìn)行 調(diào)試 。 其方波、三角波的峰峰值、周期、頻率與示波器顯示基本相等。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這一段時(shí)間， 首先要感謝我的 畢業(yè)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師， 劉素芬 老師一直耐心的指導(dǎo) ，培養(yǎng) 了 我獨(dú)立學(xué)習(xí)思考的能力，建議 我在原有程序上改進(jìn)與 創(chuàng)新 。 如果運(yùn)用虛 擬儀器系統(tǒng)，情況就大不一樣了。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有高效、開放、易用靈活、功能強(qiáng)大、性價(jià)比高、可操作性好等明顯優(yōu)點(diǎn) 。 在數(shù)據(jù)采集 與分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中 ， 因?yàn)楹瘮?shù) 信號 發(fā)生器是可以同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)或三個(gè)波形 ，如 何 使用數(shù)據(jù)采集卡同時(shí)采集兩個(gè)信號，在波形圖上同時(shí)顯示，并存儲(chǔ) ，是一個(gè)問題。取平衡電阻 5R =10K。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 的前面板和程序框圖見圖 56和 57所示，采集的是函數(shù)發(fā)生器的信號信息，通過數(shù)據(jù)采集卡把函數(shù)發(fā)生器與電腦連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集 功能 。數(shù)模（ D/A） 轉(zhuǎn)換器的建立時(shí)間、轉(zhuǎn)換率、分辨率等因素都會(huì)影響模擬輸出信號。 虛擬調(diào)幅波解調(diào)器前面板設(shè)計(jì) 調(diào)幅解調(diào)器的 前面板如圖 42所示 ,用到了 5個(gè)波形顯示器 ， 分別顯示 調(diào)制信號”、“載波信號”、 “已調(diào)信號”、“已調(diào)信號與載波信號乘積”和還原出來的“相敏檢波 信號 ” 。 則雙邊帶調(diào)幅信號的 數(shù)學(xué)表示式為 : ttukuuckutu ccmmD S B ?c o sc o s)( ??? ?? (41) 式中 : k 為乘積電路的電路常數(shù) ； tuku cmm ?? cos 為雙邊帶調(diào)幅信號的振幅 ,它與調(diào)制信號成正比。如圖31 所示 是虛擬 信號發(fā)生器前面板 的 設(shè)計(jì) 。 圖 28 通用 節(jié)點(diǎn)的選擇類型 在屬性節(jié)點(diǎn) 的設(shè)置中，屬性類是前面板的打開，那么之后的通用節(jié)點(diǎn)需要運(yùn)行打開的子 VI,所以，在通用節(jié)點(diǎn)選擇方法時(shí)選擇運(yùn)行 VI，如圖 29 所示。在“真”的界面中主要用到了打開 VI 引用、屬性節(jié)點(diǎn)和關(guān)閉引用 ， 如圖 24所示。然后使用路徑 節(jié)點(diǎn) ，讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理分析 ，再一次顯江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 7 頁 共 37 頁 示到波形圖上 。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 4 頁 共 37 頁 圖 12 隨機(jī)信號發(fā)生器 的 前面板 2． 程序框圖 程序框圖是 提供 VI 的圖形化源程序。 LabVIEW 集成了與滿足GPIB、 VXI、 RS232 和 RS485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。 信號 調(diào)幅 解調(diào) 包括信號解幅與解調(diào)，將高頻載波信號 與 低頻信號 相乘 ，實(shí)現(xiàn) 信號的 調(diào)幅功能 。其主要功能包括 虛擬信號 發(fā)生器、信號調(diào)幅解調(diào)器、數(shù)據(jù)采集與分析。 amplitude modulation and demodution。虛擬儀器的出現(xiàn)使測量儀器與個(gè)人計(jì)算機(jī)的界線模糊了。它可以增強(qiáng) 構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。用戶必須指定連接器端口與前面板的控制和顯示一一對應(yīng) 。圖中 按鈕開關(guān)控件， 可編輯文字，形象顯示控件所鏈接的程序。圖 25為打開 VI引用 函數(shù) 各端點(diǎn) 示意圖 。 下面是打開信號發(fā)生器、打開信號調(diào)幅解調(diào)、打開數(shù)據(jù)采集 與 分 析模塊的 鏈接 程序框圖，如圖 21 212 和 213 所示 。 圖 33 信號發(fā)生器 的 程序 框 圖 設(shè)計(jì) 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 17 頁 共 37 頁 第 4 章 信號調(diào)幅解調(diào) 器 的設(shè)計(jì) 調(diào)制解調(diào)原理 工程中被測物理量 ,如力、位移、溫度等 ， 經(jīng)過傳感器變換后 ， 常常是一些緩變的微小電信號。 設(shè)輸入信號為 DSB信號 : ttUtu cimi ?c o sc o s)( ?? 式中 : tukuu cmmim ?? 同步信號為 : )c o s ()( ?? ?? tUtu rrmr 這兩個(gè)信號相乘 ,輸出為 : ???? )c o s (c o sc o s ??? ttUtUuu rrmcimri ? ?? ? ???????? ?????? tttUU rcrcrmim )(c os)(c osc os21 (42) 式中 : k 為乘法器的相乘系數(shù)。為防止這種情況發(fā)生，就可幅值調(diào)制方法，將所測信號頻率移至放大器增益保持常值和不易受干擾的頻段上，待放大后再設(shè)法移回原處，恢復(fù)已放大了的原測試信號。 數(shù)據(jù)采集主要用到了 DAQmx 創(chuàng)建虛擬通道、定時(shí)、開始任務(wù)、讀取 任務(wù) 、清除任務(wù)、簡易錯(cuò)誤處理 等節(jié)點(diǎn) 。接下來介紹 函數(shù) 信號 發(fā)生器的設(shè)計(jì)。調(diào)試基本完成，達(dá)到預(yù)期效果。 在劉 老師的指導(dǎo)下， 我了解到了 Labview 的另一平臺(tái) ， 數(shù)據(jù)采集卡的作用，使我更 明確了課題的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用意義，這使我有了完成課題設(shè)計(jì)任務(wù)的巨大信心。使用虛擬儀器不但可以節(jié)約大量儀器設(shè)備的經(jīng)費(fèi)投入，而且能夠提高教學(xué)科研的質(zhì)量與效率。虛擬儀器不但造價(jià)低，而且通過修改軟件可增加它的適應(yīng)性，進(jìn)而延長它的生命周期，是一種具有很好發(fā)展前景的儀器。 當(dāng)然，系統(tǒng)中也有遺憾之處。取平衡電阻 ： 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 28 頁 共 37 頁 ? ?1321 // RPRRR