【正文】 2022 年 04 期。感謝三年來所有關(guān)心、幫助過我的人。導師淵博的學識，嚴謹治學的態(tài)度，勇于創(chuàng)新的學術(shù)思想，豐富的科研經(jīng)驗，踏踏實實的工作作風，平易近人和樂于助人的風格都將使我終身受益，也是我今后學習和工作的楷模。硬件具有開放性，允許通過升級硬件來提高其性能。多功能虛擬信號發(fā)生器的波形打印、暫停等功能也為儀器的使用帶來了方便。波形產(chǎn)生模塊的前面板如圖 4－12 所示，波形產(chǎn)生模塊的程序框圖如圖 4－13 所示。在本次設計，設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)，使程序反復執(zhí)行，就可以連續(xù)輸出正弦波形。FGEN 模塊為數(shù)字波形產(chǎn)生模塊。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)當中，通過設置緩沖區(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。 　在程序運行開始時先設定好存儲路徑，在需要存儲時，按下存儲按鈕，便立刻對所采集的數(shù)據(jù)進行保存；當按下停止按鈕停止存儲數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲的及時存取。(4)數(shù)字信號存到數(shù)據(jù)緩存。  （2） 利用一個 While 循環(huán)以及 將采集到的數(shù)據(jù)不停地從設備的緩存中讀出。數(shù)據(jù)采集卡通過多路開關(guān)、A/D 轉(zhuǎn)換新片和數(shù)據(jù)緩存的幾個部件將多通道的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并貯存在其緩存中，而計算機通過 LabVIEW 中的數(shù)據(jù)采集 VI 對數(shù)據(jù)采集卡中的幾個部件的運作進行控制，數(shù)據(jù)采集卡和計算機之間通過計算機總線含通信，交換數(shù)據(jù)和控制信息。 軟面板的設計　 儀器面板和參數(shù)設置前面板是用戶接口，即交互式界面，用于用戶輸入各種控制參數(shù)、觀察輸出量和顯示輸出信號波形。 （若程序中考慮含直流分量的情況，應當增加一個分支或 case 結(jié)構(gòu)。這樣的方法叫做單邊 FFT。觀察這兩種情況下圖形是否相同，并解釋原因。 48 Hz。觀察頻率等于 10 和 20 時的時域波形。 （如果把頻率改成 5，那么就會顯示 5 個周期）圖 4－105．檢查頻譜圖可以看到有兩個波峰，一個位于 10Hz,另一個位于90Hz，90Hz 處的波峰實際上是 10Hz 處的波峰的負值。4．選擇頻率（Hz）=10 ，采樣率 = 100，樣本數(shù)= 100。FFT 提供了信號在整個采樣期間的平均頻率信息。高級分析庫中 Power Spectrum VI 可以自動計算能量頻譜。當然也可以通過設置信號的虛部為 0，使用 Complex FFT VI 。Analyze 庫中有兩個可以進行 FFT 的 VI，分別是 Real FFT VI 和 Complex FFT VI。當信號的采樣點數(shù)是 2 的冪時，就可以采用這種方法。標準頻率的倒數(shù) 1/f 表示一個周期內(nèi)采樣的次數(shù)。有些信號發(fā)生 VI 使用輸入頻率控制量 f，它的單位和標準頻率的單位相同：周期數(shù)/每個采樣點，范圍從 0 到 1，對應實際頻率中的 0 到采樣頻率 fs 的全部頻率。否則，它描述該 VI 引起的錯誤狀態(tài)。duty cycle (%)：占空比，對方波信號是反映一個周期內(nèi)高低電平所占的比例，缺省值為 50%。sampling info ：一個包括采樣信息的簇。 錯誤簇包含如下參數(shù)。amplitude ：波形幅值，也稱為峰值電壓，缺省值為 。它的輸入?yún)?shù)有波形類型、樣本數(shù)、起始相位、波形頻率（單位：Hz）參數(shù)說明：offset：波形的直流偏移量，缺省值為 。XXX 大學畢業(yè)設計（論文）18第 4 章 虛擬信號發(fā)生器的設計 虛擬信號發(fā)生器創(chuàng)建過程 軟件設計方案信號產(chǎn)生的應用主要有：? 當無法獲得實際信號時， （例如沒有 DAQ 板卡來獲得實際信號或者受限制無法訪問實際信號） ，信號發(fā)生功能可以產(chǎn)生模擬信號測試程序。? 需要連續(xù)采集或產(chǎn)生 AC 數(shù)據(jù)（10 樣本／秒） ，并且要同時分析或顯示某些數(shù)據(jù)。需要注意的是 Buffer與采集操作的速度及容量有關(guān)。需要注意的兩個問題是：是否使用 Buffer？是否使用外觸發(fā)啟動、停止或同步一個操作。在后面幾節(jié)中，你將學習如何使用分析庫中的 VI 創(chuàng)建函數(shù)發(fā)生器和簡單實用的頻譜分析儀，如何使用數(shù)字濾波器，窗函數(shù)的作用以及不同類型窗函數(shù)的優(yōu)點，怎樣執(zhí)行簡單的曲線擬合功能，以及其他一些內(nèi)容。②．Time Domain（時域分析）：用于進行頻域轉(zhuǎn)換、頻域分析等。這里主要涉及前者。LabVIEW 的流程圖編程方法和分析 VI 庫的擴展工具箱使得分析軟件的開發(fā)變得更加簡單。測量 VI 的輸出又可以連接到繪圖 VI 以得到可視的顯示。? 輸出數(shù)據(jù)中包含大小、相位，并且用合適的單位進行了刻度，可用來直接進行圖形的繪制。? 計算信號的幅頻特性和相頻特性。下圖顯示的是經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)曲線。這些系統(tǒng)被廣泛應用到生物醫(yī)學數(shù)據(jù)處理、語音識別、數(shù)字音頻和圖像處理等各種領(lǐng)域。經(jīng)濟數(shù)據(jù)、人口普查結(jié)果、股票市場價格都可以采用數(shù)字信號的形式獲得。 LabVIEW 中信號處理與分析數(shù)字信號在我們周圍無所不在。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、8 位 24 線的TTL 型數(shù)字 I／O、2 個 24 位 20MHz 的定時計數(shù)器，4 個模擬輸入范圍等多種功函數(shù)：隨機數(shù)發(fā)生器結(jié)構(gòu)：循環(huán)與前面板控件對應的連線端子與前面板控件對應的連線端子圖 3－3　隨機信號發(fā)生器的流程圖XXX 大學畢業(yè)設計（論文）13能。圖標與連接器在這里相當于圖形化的參數(shù)，詳細情況稍后介紹?？刂茖ο?輸入 )顯示對象(輸出 )圖 3－2　隨機信號發(fā)生器的前面板XXX 大學畢業(yè)設計（論文）12如果將 VI 與標準儀器相比較，那么前面板上的東西就是儀器面板上的東西，而流程圖上的東西相當于儀器箱內(nèi)的東西。流程圖中包括前面板上的控件的連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必須有的東西，例如函數(shù)、結(jié)構(gòu)和連線等。還有一個控制對象——開關(guān)，可以啟動和停止工作。而傳感器和信號調(diào)理電路針對不同的測試對象有不同的選擇和設計。這種設計方法可大大減小虛擬儀器開發(fā)的難度，利于儀器開發(fā)人員之間的分工協(xié)作。每一個程序前面板都對應著一段框圖程序。LabVIEW 是根據(jù) G 編程語言,為數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)分析與顯示而設計的一種圖形編程開發(fā)環(huán)境。虛擬儀器以計算機為核心，功能由用戶定義和設計，具有虛擬面板，其測試功能由測試軟件實現(xiàn)。頻率微調(diào)范圍：O．1—1 Hz；直流偏置：一10—10V；方波占空比：0—100％；輸出波形幅度：0—10V。 虛擬儀器的展望虛擬儀器技術(shù)經(jīng)過十幾年發(fā)展，而今正沿著總線與驅(qū)動程序標準化、硬/軟件模塊化、編程平臺圖形化和硬件模塊的即插即用方向前進，以開放式模塊化儀器標準為基礎的虛擬儀器標準正日趨完善，加上計算機技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的迅猛發(fā)展，建立在虛擬儀器技術(shù)上的各種功能強大、性能優(yōu)良的先進儀器將層出不窮，價格也會越來越低，使用虛擬儀器進行研究、設計、測試將成為一種趨勢，同樣，虛擬儀器及技術(shù)也將成為學校未來教學科研的重要方法和手段，特別是在理工科學校其應用前景非常廣闊。 作為儀器領(lǐng)域中最新興的技術(shù)，虛擬儀器的開發(fā)和研究在國內(nèi)尚屬起步階段。虛擬儀器將成為本世紀儀器發(fā)展的方向，而且有逐步取代傳統(tǒng)硬件化電子儀器的趨勢。虛擬儀器技術(shù)目前在國外發(fā)展很快，以 NI公司為代表的一批廠商己經(jīng)在市場上推出了基于虛擬儀器技術(shù)而設計的商品化儀器產(chǎn)品。Labview 實現(xiàn)的功能虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的功能設計參考了常見信號發(fā)生器的功能，并結(jié)合虛擬儀器基于計算機的特點，在功能上有所擴展，實現(xiàn)的主要功能如下：(1)可以產(chǎn)生lHz～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)儀器的功能是用戶根據(jù)需要由軟件來定義的，而不是事先由廠家定義好的。虛擬儀器與之不同，它可以通過在幾個分面板上的操作來實現(xiàn)比較復雜的功能。使用它進行原理研究、設計、測試并實現(xiàn)儀器系統(tǒng)時，可以大大提高工作效率。圖形化的程序語言，又稱為“Ｇ”語言。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。利用計算機豐富的軟、硬件資源，可以大大突破傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)的分析、處理、表達、傳遞、儲存等方面的限制，達到傳統(tǒng)儀器無法比擬的效果。這也體現(xiàn)了測試技術(shù)與計算機深層次的結(jié)合。 傳統(tǒng)儀器面板上的器件都是“實物” ，而且是由“手動”和“觸摸”進行操作的:虛擬儀器前面板是外形與實物相像的“圖標” ，每個圖標的“通’ 、 “斷” 、“放大”等動作通過用戶操作計算機鼠標或鍵盤來完成。每一種儀器是一個插卡，為了保證儀器的性能，又采用了較多的硬件，但這些卡式儀器本身都沒有面板，其面板仍然用虛擬的方式在計算機屏幕上出現(xiàn)。192。190。176。198。196。191。178。202。181。208。182。用它構(gòu)建的虛擬儀器或計算機測試系統(tǒng)性能不可177。虛擬儀器的起源可以追朔到 20 世紀 70 年代，那時計算機測控系統(tǒng)在國防、航天等領(lǐng)域已經(jīng)有了相當?shù)陌l(fā)展。? 用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。虛擬儀器主要是指這種方式。粗略地說這種結(jié)合有兩種方式，一種是將計算機裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。使用者用鼠標或鍵盤操作虛擬面板，就如同使用一臺專用測量儀器一樣。 虛擬儀器基本概念所謂虛擬儀器，就是在以計算機為核心的硬件平臺上，其功能由用戶設計和定義，具有虛擬面板，其測試功能由測試軟件實現(xiàn)的一種計算機儀器系統(tǒng)。虛擬儀器的出現(xiàn)很好地解決了這些問題。虛擬儀器以計算機為核心，功能由用戶定義和設計，具有虛擬面板，其測試功能由測試軟件實現(xiàn)。設計的虛擬數(shù)字存儲信號發(fā)生器，可同時顯示、記錄和存儲多通道輸入的波形，并且可以對波形進行數(shù)據(jù)分析和處理，具有一定的研究意義。數(shù)字信號發(fā)生器是在科學研究和工程設計中廣泛應用的一種通用儀器。設想要是能將儀器稍微改XXX 大學畢業(yè)設計（論文）2動以實現(xiàn)更大的使用范圍該多好。這些儀器的測量精度和可靠性均低于國外，并且自動化程度較低。老師的辛苦用心就是希望我能多學一個軟件多會一門技術(shù)，在以后工作中多一個特點。Dynamic range of frequency is wide and can regulate slightly。本文選用 LabVIEW 圖形化編程語言為開發(fā)軟件，主要開發(fā)虛擬實驗儀器：虛擬信號發(fā)生器，同時提出了虛擬實驗室的建設方案?；趯I(yè)虛擬儀器開發(fā)工具 Labview，設計一虛擬函數(shù)信號發(fā)生