【正文】 如常用信號 —— 三角波，輸入不同的頻率值，圖形變化直接在界面上顯示出來。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 。 虛擬儀器徹底改變了傳統(tǒng)儀器由生產(chǎn)廠家定義功能的模式，而是在少量附加硬件的基礎(chǔ)上，由用戶定義儀器功能。當(dāng)我完成每一個(gè)功能的設(shè)計(jì)，劉 老師都鼓勵我繼續(xù)思考，完善系統(tǒng)的功能，這使我對軟件Labview 有了更深的了解并形成了自己的設(shè)計(jì)思路 ，把所有的功能以 一定的層次鏈接起來，使整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)化，如果有余力，還可以多開發(fā)幾個(gè)功能，完善整套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 利用Labview 平臺編程實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。 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。在調(diào)幅解調(diào)器 中實(shí)現(xiàn)了波形的調(diào)幅，之后經(jīng)過乘法器和低通濾波，成功還原了波形 。它包括對 Labview 軟件的學(xué) 習(xí) ，對專業(yè)課特別是信號系統(tǒng)與低頻電路的回顧。 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。 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。 三角波的幅度 moU2 為 ? ?ccmo URPR RU 1322 ?? （ 51) 方波 — 三角波的頻率 f 為 224213 )(4 CRPRR RPRf ??? （ 52） 圖 510 函數(shù)發(fā)生器電路連接圖 函數(shù) 信號 發(fā)生器的設(shè)計(jì) 采用圖 510 所示電路，其中運(yùn)算放大器 U1 和 U2 用一只雙運(yùn)放 358，電源電壓取正負(fù) 12V。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 27 頁 共 37 頁 信號 發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成電路。 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。 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。 “ 寫入電子表格文件 ” 節(jié)點(diǎn)可以直接寫入多種類型的一維 /二維數(shù)組 數(shù)據(jù)而不需要事先經(jīng)行類型轉(zhuǎn)換，從這個(gè)意義上講，“寫入電子表格 文件 “節(jié)點(diǎn)集成“寫入文本 文件 ” 節(jié)點(diǎn)和“數(shù)組至電子表格字符串轉(zhuǎn)換”節(jié)點(diǎn)的功能。 定時(shí) 節(jié)點(diǎn) 的采樣時(shí)鐘的采樣模式選擇有限采樣，采樣點(diǎn)數(shù)可以根據(jù)需求自我設(shè)定。 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。建立時(shí)間和轉(zhuǎn)換率決定了輸出信號幅值改變的快慢。 通過采集卡內(nèi)的 A/D轉(zhuǎn)換電路，一個(gè)模擬信號就能轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。 數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)通常由傳感器、信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)及外設(shè)等部分組成 [12]。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。 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 。 虛擬調(diào)幅波解調(diào)器設(shè)計(jì)過程 選用同步解調(diào)的理由 調(diào)幅波解調(diào)的方法大致有 4 種非線性解調(diào)、線性解調(diào)、包絡(luò)線解調(diào)和同步解調(diào)。可見 ,解調(diào)器是由乘法器和低通濾波器組成的。 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。 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 。 解調(diào)原理 在 AM 調(diào)制過程中 ,如果將載波分量抑制掉 ,就可以形成抑制載波的雙邊帶信號。為此 ,往往把緩變信號先變?yōu)轭l率適當(dāng)?shù)慕涣餍盘?,然后利用交流放大器放大 ,最后再恢復(fù)為原緩變信號 [7]。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 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 。 數(shù)字控件可以改變信號 頻率、幅值及方波占空比 的大小。傳統(tǒng)信號發(fā)生器大多由模擬電路構(gòu)成，存在連線復(fù)雜、調(diào)試煩瑣且可靠性差的缺點(diǎn) [6]。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。 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。 圖 27 屬性節(jié)點(diǎn)的屬性選擇 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 11 頁 共 37 頁 把通用“調(diào)用 節(jié)點(diǎn)”從函數(shù)選板拖放到 VI 程序框圖上時(shí)，默 認(rèn)設(shè)置為應(yīng)用程序類。這時(shí)可以從中選取版本號、程序名稱等屬性，通過屬性節(jié)點(diǎn)的右鍵菜單可以讓它顯示其他類別對象屬性，如圖 26 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 引用動態(tài)的方法，在程序運(yùn)行時(shí)，打開需要打開的子 VI。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。 主程序 的 程序框圖 設(shè)計(jì) 程序框圖的設(shè)計(jì) 主要 是包括一個(gè) whlie 循環(huán)和一個(gè) 條件結(jié)構(gòu)。點(diǎn)擊“停止運(yùn)行”，則跳出運(yùn)行界面。其前面板設(shè)計(jì) 如圖 22 所示 。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。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 放大，之后通過 濾波 器還原 信號 。程序功能模塊框圖設(shè)計(jì)如下圖所示： 圖 21 程序功能模塊框圖 虛擬信號發(fā) 生器，主要用到了基本函數(shù)發(fā)生器，功能包含了正弦波、三角波、方波、鋸齒波 的產(chǎn)生并且 各波形的 頻率 與 幅值 以及方波的占空比均可調(diào)。 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。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。圖 12 所 示是一個(gè)隨機(jī)信號發(fā)生 器 的前面板 ，上面有一個(gè)顯示對象，以曲線的方式顯示了所產(chǎn)生的一系列隨機(jī)數(shù)。 利用 LabVIEW 可產(chǎn)生獨(dú)立運(yùn)行的可執(zhí)行文件，它是一個(gè)真正的 32 位編譯器。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 。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)。下面的框圖反映了常見的虛擬儀器方案。粗略地說這種結(jié)合有兩種方式，一種是將計(jì)算機(jī)裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。所謂虛擬儀器，就是在以通用計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺上，由用戶設(shè)計(jì)定義，具有虛擬面板，測試功能由測試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。 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。 虛擬儀器廣泛應(yīng)用于電子測量、化學(xué)工業(yè)、電力工程、物礦勘探、醫(yī)療、振動分析、聲學(xué)分析、故障診斷及教學(xué)科研等諸多領(lǐng)域 。 processing 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） III 目錄 序 言 ............................................................. 1 第 1 章 虛擬儀器系統(tǒng) 的 概論 ...................................... 2 虛 擬儀器簡介 ................................................. 2 LabVIEW 的定義 ............................................... 2 LabVIEW 的運(yùn)行機(jī)制 .......................................... 3 第 2 章 總體設(shè)計(jì)介紹 ............................................. 6 總體設(shè)計(jì) ..................................................... 6 主程序前面板的設(shè)計(jì) ........................................... 7 主程序的程序框圖設(shè)計(jì) ......................................... 8 ． 1 子 VI的打開 .......................................... 9 VI 的鏈接 ............................................. 12 第 3 章 虛擬信號發(fā)生器的實(shí)現(xiàn) ................................... 14 3． 1 信號發(fā)生器的介紹 ........................................... 14 虛擬信號發(fā)生器的設(shè)計(jì) ........................................ 14 ． 1虛擬信號發(fā)生器前面板的設(shè)計(jì) ........................... 14 ． 2虛擬信號發(fā)生器程序框圖的設(shè)計(jì) ......................... 15 第 4 章 信號調(diào)幅解調(diào) 器 的設(shè)計(jì) ................................... 17 調(diào)制解調(diào)原理 ................................................ 17 解調(diào)原理 .............................................. 17 乘積型同步檢波器原理 .................................. 18 信號調(diào)幅解調(diào) 器功能 .............................