【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)和信號(hào)處理技術(shù)，極大地促進(jìn)了數(shù)字技術(shù)在電子測(cè)量?jī)x器中的應(yīng)用，逐步取代使原來的模擬信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理，從而擴(kuò)大了儀器的信號(hào)處理能力的發(fā)展提高測(cè)量精度，精度，和改變的信號(hào)的模擬信號(hào)處理，克服了許多缺點(diǎn)，按照數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展速度。其基本原理如圖 22所示。 鍵 盤 顯 示 控 制 芯 片 D / A 轉(zhuǎn) 換 電 路波 形 發(fā) 生 電路信 號(hào) 輸 出信 號(hào) 采 集圖 22 信號(hào)發(fā)生器基本原理框圖 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 信號(hào)發(fā)生器被廣泛使用的品種。首先，該信 號(hào)發(fā)生 器可分為通用和專用兩類，對(duì)于特定的測(cè)量對(duì)象，如電視信號(hào)的發(fā)生器 ，等開發(fā)的專用信號(hào)發(fā)生器， 但是遺憾的是，這些 的特性而受到限制的要求 ，因?yàn)闇y(cè)量的時(shí)候要考慮到對(duì)象 。其次，在信號(hào)發(fā)生器的輸出波形可分為，脈沖波信號(hào)發(fā)生器，函數(shù)發(fā)生器 ，還有經(jīng)常見到的正弦波發(fā)生器 。再次，根據(jù)頻率的方法，可以分為 2種共振法和合成。一般傳統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生器采用共振法，即具有頻率選擇性的電路，以獲得所需的頻率，以產(chǎn)生正弦振蕩。 信號(hào)發(fā)生器工作原理 本論文用到的函數(shù)發(fā)生器部分組成有一下的這些 ：輸出頻率控制窗口 (包括頻率顯示 單位 )，頻率倍成控制，儀器控制按鈕，波形選擇，方波占空比調(diào)節(jié)，頻率微調(diào)按鈕，直流偏置，輸出波形幅度控制按鈕。頻率微調(diào)范圍： O． 1— 1 Hz；輸出波形幅度： 0— 10V；方波占空比： 0— 100％；直流偏置：一 10— 10V。此外，許多修改組件，例如電壓控制面板輸入，輸入計(jì)數(shù)，同步輸出，電壓輸出。使用這些修改后的元素，以增加儀器的美觀性，并盡可能符合實(shí)際使用的儀器接口的目的。 設(shè)計(jì)是一個(gè)虛擬信號(hào)發(fā)生器的功能，通過軟件，信號(hào)從一個(gè)特定的虛擬儀器發(fā)出的波形顯示在大家面前表現(xiàn)。虛擬儀器由用戶設(shè)計(jì)定義，具有虛擬面板，測(cè)試功能由測(cè)試軟件的核心功能的計(jì)算機(jī)。虛擬儀器軟件的硬件實(shí)現(xiàn)的功能的關(guān)鍵，“軟件樂器。此應(yīng)用程序的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái) LabVIEW 開發(fā)了一個(gè)多功能虛擬信號(hào)發(fā)生器，延長(zhǎng)信號(hào)發(fā)生器和分析的計(jì)算能力，并降低價(jià)格的儀器和提高儀器的多功能性，波形顯示，存儲(chǔ)，和多個(gè)測(cè)量參數(shù)的自動(dòng)顯示，自動(dòng)計(jì)算出的相位差函數(shù)。 虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的前面板 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器前面板包括下面的內(nèi)容，如圖 22 中所示的前面板：儀器控制按鈕，其輸出頻率的控制窗口（包括頻率顯示單元），控制的頻率倍，公式來選擇波形選 擇（ AM波， DSB 波），頻率微調(diào)， DC偏移，偏移，初始階段，采樣信息，頻譜分析，調(diào)節(jié)占空比的方波輸出波形的幅度控制按鈕。頻率調(diào)諧范圍： 至 1 赫茲的直流偏壓： 10? 10V 的方波，占空比： 0? 100％，輸出波形的振 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 幅： 0? 此外，許多修改的組件，例如電壓控制面板輸入，輸入計(jì)數(shù)，同步輸出，電壓輸出。使用這些修改后的元素，以增加儀器的美觀性，并盡可能與真正的樂器和用戶界面相一致的目的。 圖 23 基于 labvIEW 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的前面板 函數(shù)信號(hào) 發(fā)生器的程序框圖 該程序框圖的主要部分 （ 1）控制啟動(dòng)和停止的 Case 條件結(jié)構(gòu)； （ 2）偏移量控制模塊； （ 3）頻率控制模塊； （ 4）幅度控制模塊； （ 5）常用波形（正弦波，方波，三角波，公式波形）控制模塊； （ 6）特殊波形（ AM波， DSB 波）控制模塊； （ 7）相位控制模塊； （ 8）占空比控制模塊； （ 9）采樣信息控制模塊； （ 10）頻譜分析模塊； （ 11）其他的線路及模塊。 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 第 3 章 虛擬函數(shù)信號(hào) 發(fā)生器開發(fā)平臺(tái) Labview Labview 簡(jiǎn)介 LabVIEW 是一種程序開發(fā)環(huán)境，由 美國(guó) 國(guó)家儀器（ NI）公司研制開發(fā)的，類似于 C 和 BASIC 開發(fā)環(huán)境，但是 LabVIEW 與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的顯著區(qū)別是：其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言都是采用基于文本的語(yǔ)言產(chǎn)生代碼，而 LabVIEW 使用的是圖形化編輯語(yǔ)言 G 編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。 LabVIEW 是一種圖形化的編程語(yǔ)言開發(fā)環(huán)境，它是由工 業(yè)界，學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件廣泛。 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。 它還內(nèi)置 TCP / IP， ActiveX軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)，方便應(yīng)用。這是一個(gè)強(qiáng)大而靈活的軟件。它可以很容易建立自己的虛擬工具，圖形界面使得編程和使用過程中的趣味性。 LabVIEW 提供了大量的傳統(tǒng)儀器（如示波器，萬用表）類似的控件，可以用來輕松創(chuàng)建用戶界面的外觀。 LabVIEW 目前使用圖標(biāo)和連接中的用戶界面，可以通過編程來控制前面板對(duì)象。這是圖形的源代碼，也被稱為 G碼。 LabVIEW圖形化的源代碼的方式類似的流程圖，它也被稱為程序框圖代碼。 LabVIEW 中信號(hào)處理與分析 數(shù)字信號(hào)是在我們身邊隨處可見。由于數(shù)字信號(hào)具有優(yōu)勢(shì)，高保真，低噪音，便于信號(hào)處理，已被廣泛使用，如電話公司使用數(shù)字信號(hào)來傳輸語(yǔ)音，廣播，電視和高保真音響系統(tǒng)正在逐步數(shù)字化。太空中的衛(wèi)星測(cè)得的數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)的形式被發(fā)送到地面站。一個(gè)遙遠(yuǎn)的星球上的照片和外部空間，還采用了數(shù)字處理，去除干擾，獲取有用信息的方法。經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)方面，人口普查的結(jié)果，股市價(jià)格可以是數(shù)字信號(hào)的一種形式。之前，在計(jì)算機(jī)中的模擬信號(hào)處理，數(shù)字信號(hào)處理，因?yàn)榫哂腥绱硕嗟膬?yōu)點(diǎn)，他們往往先轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。本章介紹了數(shù)字信號(hào)處理的基本知識(shí)，并介紹所帶來 數(shù)以百計(jì)的數(shù)字信號(hào)處理和分析 VI LabVIEW 分析軟件庫(kù)。 目前，對(duì)于實(shí)時(shí)的分析系統(tǒng)，高速浮點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算和數(shù)字信號(hào)處理已變得日益重要。這些系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)處理，語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，數(shù)字音頻和 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖像處理等不同領(lǐng)域。數(shù)據(jù)分析的重要性，是無法從剛立即收集的數(shù)據(jù)中得到有用的信息，如下所示。必須要消除噪聲，正確的設(shè)備故障和破壞的數(shù)據(jù)，或?qū)Νh(huán)境的影響，如溫度和濕度補(bǔ)償。 LabVIEW 中函數(shù)信號(hào)模塊 1. 選擇函數(shù) 圖 31 選擇函數(shù)模塊 依據(jù) s 的值，返回連線至 t輸入或 f 輸入的值。 s 為 TRUE 時(shí)，函數(shù)返回連線至t的值。 s為 FALSE 時(shí)，函數(shù)返回連線至 f的值。連線板可顯示該多態(tài)函數(shù)的默認(rèn)數(shù)據(jù)類型。 VI 32 正弦波產(chǎn)生模塊 生成含有正弦波的波形 。 正弦波形詳細(xì)信息 ： 如 Y 序列表示正弦波，則該 VI依據(jù)下列等式生成波形。 y[i] = amp sin(phase[i]) ， i = 0, 1, 2, ?, n – 1， amp = 幅值， n = 采樣數(shù) (s)，相位 [i]為： 初始相位 + 頻率 i/Fs 3. 方波波形 VI 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 33 方波產(chǎn)生模塊 生成含有方波的波形。 ，（ duty) pmod pmod = p modulo ， duty = 占空比 (%)，相位 [i]為： 初始相位 + 頻率 i/Fs 三角波 VI 圖 34 三角波產(chǎn)生模塊 生成含有三角波的波形。 三角波形詳細(xì)信息 如 Y 序列表示三角波，則該 VI依據(jù)下列等式生成波形。 y[i] = amp tri(phase[i]) ， i = 0, 1, 2, ?, n – 1， amp = 幅值， n = 采樣數(shù) (s)， tri[p]為： 2 pmod/ ， 0 pmod 或 2 (1 – pmod/)， pmod 或 2 (pmod/ – )， pmod 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 pmod = p modulo ，相位 [i]為： 初始相位 + 頻率 i/Fs 鋸齒波形詳細(xì)信息 如 Y 序列鋸表示齒 波，則該 VI依據(jù)下列等式生成波形。 y[i] = amp 鋸齒波形（相位 [i]）， i = 0, 1, 2, ?, n – 1， amp = 幅值， n = 采樣數(shù) (s)，鋸齒波形（相位 [i]）為： pmod/， 0 pmod 公 式波形 VI 35 公式波產(chǎn)生模塊 通過公式字符串指定要使用的時(shí)間函數(shù)，創(chuàng)建輸出波形。 均勻白噪聲波形 VI 36 白噪聲產(chǎn)生模塊 生成均勻分布的偽隨機(jī)波形，值在 [– a:a]之間。 a 是幅值的絕對(duì)值。 頻譜測(cè)量 Express VI 進(jìn)行基于 FFT 的頻譜測(cè)量（例如，信號(hào)的平均幅度頻譜、功率譜、相位譜）。 湖北理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第 4 章 多功能虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) 了解了論文題目之后，我們回去查閱了大量的相關(guān)資料。設(shè)計(jì)定型的總 體思路。 Labview 軟件設(shè)計(jì)過程中是第一個(gè)設(shè)計(jì)的框圖，然后前面板設(shè)計(jì)。首先，我們需要確定函數(shù)信號(hào)發(fā)生器可以產(chǎn)生一個(gè)總的波形，然后如何實(shí)現(xiàn)各種波形和交換。最后，還有一個(gè)如何控制波形生成。 靈感來自一些我們需要的信息，以解決一共只有 4 個(gè)問題： 波形選擇 ：我們用相關(guān)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，根據(jù)儀器的功能，能產(chǎn)生多種波形，但我們需要的是一個(gè)波形，它是必要做好信號(hào)功能之間切換。條件下的結(jié)構(gòu)是最好的選擇。我可以添加一個(gè)以上的條件分支的情況下結(jié)構(gòu)，特定的數(shù)據(jù)類型代表不同的波形。條件端口 加一個(gè) [文本下拉列表 ]，輸入每 個(gè)波形（你必須標(biāo)記條件分支的一個(gè)一一對(duì)應(yīng)），這樣的情況下結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)選擇的波形。 信號(hào) generator：有許多方法來產(chǎn)生各種波形。這樣的公式寫入的模擬信號(hào)的產(chǎn)生，以及函數(shù)生成。但最簡(jiǎn)單的方法是使用信號(hào)處理功能調(diào)色板 ]子選板 [波形產(chǎn)生正弦波 ]，