【正文】 分析及相應(yīng)的頻譜分析。二、設(shè)計（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,隨著計算機技術(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。虛擬儀器是指:利用現(xiàn)有的PC機，加上特殊設(shè)計的儀器硬件和專用軟件,形成既有普通儀器的基本功能,又有一般儀器所沒有的特殊功能的新型儀器。與傳統(tǒng)的儀器相比其特點主要有:具有更好的測量精度和可重復(fù)性。測量速度快。系統(tǒng)組建時間短。由用戶定義儀器功能。可擴(kuò)展性強。技術(shù)更新快等。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)平臺最為常用。Labview是一種圖形化的編程語言,主要用來開發(fā)數(shù)據(jù)采集，儀器控制及數(shù)據(jù)處理分析等軟件,功能強大。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。函數(shù)信號發(fā)生器是在科學(xué)研究和工程設(shè)計中廣泛應(yīng)用的一種通用儀器。下面結(jié)合一個虛擬函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計開發(fā)具體介紹基于圖形化編程語言Labview的虛擬儀器編程方法與實現(xiàn)技術(shù)。LabVIEW是一個圖形化的開發(fā)環(huán)境，帶有大量的內(nèi)置功能，能夠完成仿真、數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測量分析和數(shù)據(jù)顯示等任務(wù)。使用LabVIEW能讓您享受到強大的圖形化編程語言所帶來的靈活性，從而無需再忍受傳統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的復(fù)雜編程工作：它直觀的圖形化環(huán)境使開發(fā)更有效率，能集成上千種儀器和驅(qū)動，通過編譯使系統(tǒng)性能達(dá)到最優(yōu)化，并可與其他應(yīng)用程序方便地連接。LabVIEW程序由兩部分組成：前面板程序和框圖程序。整個程序是基于多線程設(shè)計，即前面板和框圖程序各占用一個線程。LabVIEW的前面板，即交互式界面，用于設(shè)置輸入數(shù)值和觀察輸出量，在前面板中，使用了各種圖標(biāo)如開關(guān)。實時趨勢圖等來模擬真實儀器的面板。并可如同操作實際儀器一樣方便地調(diào)節(jié)輸入?yún)?shù)和進(jìn)行輸出模式定制。本軟件設(shè)計中，充分發(fā)揮了LabVIEW的特長，建立了友好的人機操作界面。2 Labview的虛擬儀器發(fā)展趨勢20年來，無論是初學(xué)乍用的新手還是經(jīng)驗豐富的程序開發(fā)人員，虛擬儀器在各種不同的工程應(yīng)用和行業(yè)的測量及控制的用戶中廣受歡迎，這都?xì)w功于其直觀化的圖形編程語言。虛擬儀器的圖形化數(shù)據(jù)流語言和程序框圖能自然地顯示您的數(shù)據(jù)流，同時地圖化的用戶界面直觀地顯示數(shù)據(jù)，使我們能夠輕松地查看、修改數(shù)據(jù)或控制輸入。　同其他技術(shù)相比，Labview的虛擬儀器技術(shù)具有四大優(yōu)勢：　(1)、性能高　Labview的虛擬儀器技術(shù)是在PC技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以完全繼承了以現(xiàn)成即用的PC技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點，包括功能超卓的處理器和文件I/O，使您在數(shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤的同時就能實時地進(jìn)行復(fù)雜的分析。此外，不斷發(fā)展的因特網(wǎng)和越來越快的計算機網(wǎng)絡(luò)使得虛擬儀器技術(shù)展現(xiàn)其更強大的優(yōu)勢?！?2)、擴(kuò)展性強　NI的軟硬件工具使得我們不再受限于當(dāng)前的技術(shù)中。這得益于NI軟件的靈活性，只需更新計算機或測量硬件，就能以最少的硬件投資和極少的、甚至無需軟件上的升級即可改進(jìn)整個系統(tǒng)。在利用最新科技的時候，我們可以把它們集成到現(xiàn)有的測量設(shè)備，最終以較少的成本加速產(chǎn)品上市的時間?！?3)、開發(fā)時間少　在驅(qū)動和應(yīng)用兩個層面上，NI高效的軟件構(gòu)架能與計算機、儀器儀表和通訊方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起。NI設(shè)計這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時還提供了靈活性和強大的功能，使我們輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護(hù)和修改高性能、低成本的測量和控制解決方案?！?4)、無縫集成　虛擬儀器技術(shù)從本質(zhì)上說是一個集成的軟硬件概念。隨著產(chǎn)品在功能上不斷地趨于復(fù)雜，工程師們通常需要集成多個測量設(shè)備來滿足完整的測試需求，而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費大量的時間。NI的虛擬儀器軟件平臺為所有的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測量設(shè)備集成到單個系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復(fù)雜性。　美國國家儀器公司NI（National　Instruments）提出的虛擬測量儀器（VI）概念，引發(fā)了傳統(tǒng)儀器領(lǐng)域的一場重大變革，使得計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得以長驅(qū)直入儀器領(lǐng)域，和儀器技術(shù)結(jié)合起來，從而開創(chuàng)了“軟件即是儀器”的先河。三、設(shè)計（研究）的重點與難點，擬采用的途徑（研究手段）：重點（1）掌握LABVIEW軟件的基本操作，虛擬函數(shù)信號發(fā)生電路的全設(shè)計過程，以及LABVIEW測量和控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。（2）掌握LABVIEW的虛擬函數(shù)信號發(fā)生電路，并在此基礎(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。難點掌握虛擬函數(shù)信號發(fā)生電路的全設(shè)計過程，并在此基礎(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)的頻譜分析途徑(1)、虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的硬件構(gòu)成本虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的輸入輸出的硬件部分為一數(shù)據(jù)采集卡和具有一定配置要求的PC機，數(shù)據(jù)的輸入輸出靠對數(shù)據(jù)采集卡輸出輸入口的定義來實現(xiàn)。本設(shè)計采用的PCI1200數(shù)據(jù)采集卡是一塊性價比較好的產(chǎn)品，具備數(shù)/模轉(zhuǎn)換的功能，能將產(chǎn)生的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號且數(shù)模轉(zhuǎn)換精度高，而且還具備濾波功能，從而使輸出波形光滑。它支持單極和雙極性模擬信號輸入，信號輸入范圍分別為5～+5V和0～10V。提供16路單端/8路差動模擬輸入通道、2路獨立的DA輸出通道、24線的TTL型數(shù)字I/O、3個16位的定時計數(shù)器等多種功能。硬件接口部分用于數(shù)據(jù)輸入或輸出時的通道設(shè)置。硬件接口部分程序框圖如圖1所示：圖1硬件接口程序框圖Device 用于指定所用的設(shè)備號，該設(shè)備號通過Measurement and Automation Explorer工具配置。Waveform Length 用于設(shè)定數(shù)據(jù)采集卡的緩沖區(qū)的大小。Channel 用于指定使用的設(shè)備的通道號（一般的數(shù)據(jù)采集卡具備多個輸入輸出通道）。(2)、儀器功能描述本儀器功能主要包括四類函數(shù)信號正弦波、方波、三角波、鋸齒波的輸出，頻率的倍乘與微調(diào)相結(jié)合，以及實現(xiàn)輸出波形的直流偏置、電壓幅度的控制等功能。具體指標(biāo)如如表1所示：輸出波形四種波形：方波、正弦三角波、鋸齒波任意選擇輸出頻率范圍～1KHz直流偏置10～10V方波占空比0～100%輸出波形幅度0～10V表1 虛擬函數(shù)信號發(fā)生器性能指標(biāo)(3)虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的軟件設(shè)計與實現(xiàn)軟件部分采用專業(yè)的LabVIEW6i圖形化虛擬儀器開發(fā)工具。虛擬函數(shù)信號發(fā)生器主要由軟件完成輸出波形信號的產(chǎn)生和輸出信號頻率的顯示。輸出波形頻率的變化的具體實現(xiàn)是將波形數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)采集卡的緩沖區(qū)當(dāng)中，通過設(shè)置緩沖區(qū)的更新頻率（改變內(nèi)部的時鐘頻率）來實現(xiàn)輸出數(shù)據(jù)頻率的變化。該過程主要運用了Labview中的數(shù)據(jù)采集子模塊中的AO START 功能模塊。從實現(xiàn)功能的角度來說，本次設(shè)計的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的功能結(jié)構(gòu)主要包括兩大功能模塊：波形產(chǎn)生模塊（FG模塊）和頻率單位變化控制（DISPLAY）模塊。波形產(chǎn)生模塊又調(diào)用FGEN模塊。FGEN模塊為數(shù)字波形產(chǎn)生模塊。()數(shù)字波形產(chǎn)生模塊波形產(chǎn)生模塊是虛擬函數(shù)信號發(fā)生器軟件的核心。利用該模塊可實現(xiàn)正弦波、方波、鋸齒波、三角波等波形。正弦波的產(chǎn)生原理是通過調(diào)用sin(x)函數(shù)來實現(xiàn)。在本次設(shè)計，設(shè)計每一正弦波周期由1000點組成，利用類似C語言中的For循環(huán)為x 賦值，這樣執(zhí)行一次For循環(huán)，便可以產(chǎn)生生成一個周期正弦波所需的數(shù)據(jù)，然后利用While 循環(huán)，使程序反復(fù)執(zhí)行，就可以連續(xù)輸出正弦波形。方波、鋸齒波、三角波的產(chǎn)生原理與正弦波產(chǎn)生原理相近,都是通過數(shù)學(xué)運算來實現(xiàn)代表波形的數(shù)字序列。與模擬信號相比，利用軟件的方法產(chǎn)生的波形數(shù)字序列雖然存在著一定的誤差，但只要一個周期內(nèi)選的點數(shù)足夠的多，就可以使誤差降到最低，對結(jié)果的影響最小。利用軟件產(chǎn)生波形的一個最大的優(yōu)點是使儀器的成本大大降低，而且使儀器小型化，智能化。() 頻率單位變化控制模塊當(dāng)輸出頻率動態(tài)范圍較大時，用單個旋轉(zhuǎn)按鈕控制時，由于旋轉(zhuǎn)一個很小的角度就會產(chǎn)生較大的頻率變動，給頻率的準(zhǔn)確設(shè)置帶來了較大困難，通過使用一個旋鈕和頻率倍乘相結(jié)合，可大大提高頻率的輸出控制精度。為了提高頻率的輸出控制精度，在本次的設(shè)計當(dāng)中，通過使用頻率單位變化控制模塊。在該框圖程序當(dāng)中，實現(xiàn)了輸出頻率單位的變化。其設(shè)計思路為：通過判斷代表1000 倍乘的按鈕是否按下，如按下，則其狀態(tài)為“真”，即布爾值“1”，否則為“0”，通過判斷條件查詢所返回的值就可控制一個用于顯示頻率單位的顯示型控件。在頻率單位變化控制模塊中，使用了三個全局變量：frequency Base、Signal Type和 Number of cycles, 用于向主程序傳送產(chǎn)生的頻率數(shù)據(jù)、頻率倍乘控制信息和循環(huán)次數(shù)。在程序運行時，該模塊作為一個子模塊被主程序調(diào)用。四、設(shè)計（研究）進(jìn)度計劃：查找資料、撰寫開題報告 45周完成外文資料翻譯和開題報告 67周設(shè)計方案論證 89周寫設(shè)計說明書 10周系統(tǒng)軟件設(shè)計 1112周寫畢業(yè)論文 1316周畢業(yè)設(shè)計答辯 17周五、參考文獻(xiàn)：[1]楊樂平 李海濤 (第2版)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005..[2]周求湛 錢志鴻 Express程序設(shè)計(第1版)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,.[3][M].科學(xué)出版社,2004..[4] [M].北京:電子工業(yè)出版社,.[5] 鄧焱 [M].北京:機械工業(yè)出版社,2005..[6] 楊樂平 李海濤 (第二版)[M].北京:電子工業(yè)出版社,.[7] [M].北京:電子工業(yè)出版社,2006..[8] Robert H [M].北京:電子工業(yè)出版社,2005..[9] Naworocki R. Electronically tunable allpole low pass leapfrog ladder filter with operational transconductance amplifier, Int J Ele, 1987, 62(5) : 667672.[10] De Querioz A C, Caloba L P, Sanchezsinencio E, Signal flow graph OTAC integrated filters, Proc IEEE Int Symp CAS, 1988, 21652168.指導(dǎo)教師意見簽名： 月 日教研室（學(xué)術(shù)小組）意見教研室主任（學(xué)術(shù)小組長）（簽章）：月 日 畢業(yè)設(shè)計(論文)英文翻譯題目：基于LABVIEW的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計與研究 課 題 類 別： 設(shè)計 論文　□學(xué) 生 姓 名： 曹 濱學(xué) 號： 200557250115班 級： 255710501專業(yè)（全稱）： 電子信息工程指 導(dǎo) 教 師： 席燕輝2009年04月基于LabVIEW 的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的開發(fā)劉漢軍 王紅晨 [摘要] 介紹一種基于LabVIEW 環(huán)境下自行開發(fā)的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器。它不僅能夠產(chǎn)生實驗室常用的正弦波、三角波、方波、鋸齒波信號，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。該儀器系統(tǒng)操作簡便，設(shè)計靈活，具有很強的適應(yīng)性。[關(guān)鍵詞] 虛擬儀器；LabVIEW；函數(shù)信號發(fā)生器1．引言在有關(guān)電參量的測量中，我們需要用到信號源，而信號發(fā)生器則為我們提供了在測量中所需的信號源，它可以產(chǎn)生不同頻率的正弦信號、方波、三角波、鋸齒波、正負(fù)脈沖信號、調(diào)幅信號、調(diào)頻信號和隨機信號等，其輸出信號的幅值也可以按需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)信號發(fā)生器種類繁多，價格昂貴，而且儀器功能固定單一，不具備用戶對儀器進(jìn)行定義及編程的功能，一個傳統(tǒng)實驗室很難同時擁有多類信號發(fā)生器，然而，基于虛擬儀器技術(shù)的實驗室則能夠?qū)崿F(xiàn)這一要求[1]。LabVIEW （Laboratory Virtual Instrument EngineeringWorkbench，實驗室虛擬儀器集成環(huán)境）是一種圖形化的編程語言，簡稱G 語言，它是由美國NI 公司推出的虛擬儀器開發(fā)平臺。應(yīng)用LabVIEW 開發(fā)平臺編制的程序稱為虛擬儀器，其核心概念就是“軟件即是儀器”[2]。LabVIEW 提供了測控儀器圖形化編程環(huán)境，在這個環(huán)境中提供了一種像數(shù)據(jù)流一樣的編程模式，用戶只需連接各個邏輯框即可構(gòu)成程序。它集成了與滿足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，同時它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX 等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)，利用它可以方便立自己的虛擬儀器。本文介紹一種自行開發(fā)的基于LabVIEW 的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器，該儀器界面設(shè)計友好，功能強大，操作方便。2．系統(tǒng)實現(xiàn)的功能虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的功能設(shè)計參考了常見信號發(fā)生器的功能，并結(jié)合虛擬儀基于計算機的特點，在功能上有所擴(kuò)展，實現(xiàn)的主要功能如下：（1）可以產(chǎn)生1Hz～1MHz 的正弦波、方波、三角波、鋸齒波和任意波形；（2）信號頻率、幅度、相位、偏移量和占空比的參數(shù)可以調(diào)節(jié)和控制；（3）能夠顯示輸出信號波形；（4）采樣頻率和采樣點數(shù)可以隨信號頻率在檔位變化時調(diào)節(jié)。3．系統(tǒng)的前面板設(shè)計前面板是用戶接口，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波形