labview-basedvirtualfunctionsignalgenerator基于labview的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)-外文翻譯-資料下載頁
2024-11-17 16:08本頁面
【導(dǎo)讀】浙江農(nóng)林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
【正文】 機(jī)，加上特殊設(shè)計(jì)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(diǎn)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(qiáng) 。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(qiáng)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(jì)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(jì)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(shí)現(xiàn)技術(shù)。 浙江農(nóng)林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 2 虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的結(jié)構(gòu)與組成 虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的前面板 本虛擬函數(shù)信號發(fā)生器主要由一塊 PCI 總線的多功能數(shù)據(jù)采集卡和相應(yīng)的軟件組成。將它們安裝在一臺運(yùn)行 Windows95/98/2020/NT 的 PC機(jī)上，即構(gòu)成一臺功能強(qiáng)大的函數(shù)信號發(fā)生器。本虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)參考了 SG 1645功率函數(shù)信號發(fā)生器，前面板如圖 1所示。 本函數(shù)信號發(fā)生器的前面板主要由以下幾個部分構(gòu)成：儀器控制按鈕，輸出頻率控制窗口（包括頻率顯示單位），頻率倍成控制，波形選擇，頻率微調(diào)按鈕，直流偏置，方波占空比調(diào)節(jié)，輸出波形幅度控制按鈕。頻率微調(diào)范圍： ～ 1 Hz；直流偏置： 10～ 10V；方波占空比： 0～ 100%；輸出波形幅度： 0～ 10V。此外還增加了許多修飾性的元件如面板上的壓控輸入、記數(shù)輸入、同步輸出、電壓輸出等。使用這些修飾性的元件的目的是為了增加儀器的美觀性，并盡量與真實(shí)儀器的使用界面相一致 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(jī)，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(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)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(dú)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(jì)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 2所示： 浙江農(nóng)林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 3 虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)輸出數(shù)據(jù)頻率的變化。該過程主要運(yùn)用了 Labview 中的數(shù)據(jù)采集子模塊中的 AO START 功能模塊。從實(shí)現(xiàn)功能的角度來說，本次設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)現(xiàn)。在本次設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)每一正弦波周期由 1000點(diǎn)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(yùn)算來實(shí)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(diǎn)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(diǎn)是使儀器的成本大大降低，而且使儀器小型化，智能化。波形產(chǎn)生模塊的前面板如圖 3所示，波形產(chǎn)生模塊的程序框圖如圖 3所示。 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(jì)當(dāng)中，通過使用頻率單位變化控制模塊，使輸出控制精度可達(dá)到 。該模塊的前面板如圖 5所示，該模塊的程序框圖如圖 4所示。 浙江農(nóng)林大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 4 總 結(jié) Labview 作為一個圖形化編程軟件，是開發(fā)測試系統(tǒng)的一種功能強(qiáng)大、方便快捷的編程工具。其良好的相通性、開放性、專用性，使測試系統(tǒng)的開發(fā)周期短、成本低、質(zhì)量高。基于 Labview的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器具有機(jī)交互性好、易于操作等特點(diǎn)，能夠廣泛的應(yīng)用與于科研、生產(chǎn)等領(lǐng)域 。
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