【正文】 基于 LABVIEW 的虛擬調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì) 基于 LABVIEW 的虛擬調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì) 摘 要 虛擬儀器是隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)它克服了傳統(tǒng)儀器 的弊端利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力和靈活的軟件技術(shù)在有限的硬件基礎(chǔ)上實(shí) 現(xiàn)出符合各種需求的完全不同的儀器體系本文介紹基于 LabVIEW 的虛擬調(diào)制解 調(diào)器的設(shè)計(jì)此虛擬調(diào)制解調(diào)器是在圖形化編程 語言 LabVIEW 中設(shè)計(jì)的它改變 了原有虛擬調(diào)制解調(diào)器的整體設(shè)計(jì)思路并進(jìn)行了頻譜分析用軟件代替了硬件 它通過在前面板中設(shè)計(jì)儀器的面板是虛擬儀器的用戶接口尤如實(shí)際儀器的面 板在流程圖中對(duì)運(yùn)行程序進(jìn)行設(shè)計(jì)控制執(zhí)行的流程最后進(jìn)行程序調(diào)試設(shè) 計(jì)所需要的軟件為美國(guó) NI 公司 Nation Instrument 開發(fā)的 LabVIEW 語言 關(guān)鍵詞 LabVIEW 虛擬儀器 虛擬調(diào)制解調(diào)器 巴特沃斯濾波器 正弦波發(fā) 生器 I 基于 LABVIEW 的虛擬調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì) ABSTRACT Virtual instrument is one of the new technologies which is evolving with the development of puter technology Utilizing the powerful puting capability of puter and flexible software techniques it overes the limitations of traditional instruments and implements different kinds of instrument architectures for different demand based on limited hardware This text introduces according to the LabVIEW Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench Software to design MOdulatorDEModulator and analyzes its signal frequency chart primarily about a Range frequency chart This MOdulatorDEModulator in sketch procedure language LabVIEW it changes the traditional overall design thinking of Signal Generator and analyzes the frequency chart replacing the hardware with the software It designing the instrumental frontpanel in front panel Untitled 2 Window is an interface of customer that uses Virtual Instrument particularly such as actual instrument frontpanel In Untitled 2 Diagram Window it designs the circulate procedure and controls the process of carrying out Finally it will check the procedure The software for design demand is the language of LabVIEW of the NI Company of the United States Nation Instrument development Keyword LabVIEW Virtual Instrument MOdulatorDEModulator Butterworth Filter Sine Wavevi II 基于 LABVIEW 的虛擬調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì) 目 錄 第一章 前 言 1 11 研究背景 1 12 研究意義 3 13 課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容 4 14 章節(jié)介紹 4 第二章 圖形化編程語言 LabVIEW5 21 LabVIEW 簡(jiǎn)介 5 22 LabVIEW 模板簡(jiǎn)介 8 23 虛擬儀器設(shè)計(jì)步 驟 11 第三章 調(diào)制解調(diào)器原理 13 31 調(diào)制解調(diào)器硬件原理 13 32 幅度調(diào)制的原理 13 第四章 濾波器 16 41 概論 16 42 模擬濾波器的原理 19 第五章 總體設(shè)計(jì)及方案 22 51 課題研究所涉及 LabVIEW 的工具 22 52 總體課題設(shè)計(jì) 33 第六章 結(jié)論與展望 40 61 結(jié)論 40 62 對(duì)進(jìn)一步研究的展望 41 參考文獻(xiàn) 43 致謝 44 附錄 45 聲明 47 基于 LABVIEW 的虛擬調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì) 第一章 前 言 11 研究背景 隨著科技的發(fā)展現(xiàn)在虛擬技術(shù)在各種科研項(xiàng)目當(dāng)中起的作用越來越大虛擬儀 器技術(shù)是 20 世紀(jì) 80 年代末 90 年代初于測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)的一項(xiàng)突破性進(jìn)展是當(dāng)今 計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試 CAT[1] 儀器則可輕松實(shí)現(xiàn) 當(dāng)前社會(huì)正是一個(gè)信息化的社會(huì)要求在有限的 時(shí)間和空間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)大量的信 息交換而傳統(tǒng)的電子測(cè)試儀器由于在測(cè)試功能系統(tǒng)擴(kuò)展價(jià)格通用性方面都有 不足之處從而人們開始考慮利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電子測(cè)試儀器的部分 或全部功能可以說虛擬儀器的產(chǎn)生是電子測(cè)試儀器的一次革命 自 20 世紀(jì) 90 年代以來在計(jì)算機(jī)技術(shù)的推動(dòng)下以虛擬儀器為標(biāo)志的通用化 1 基于 LABVIEWLabVIEW 下的虛擬調(diào)制解調(diào)器是在計(jì)算機(jī)技術(shù)信號(hào)處理技術(shù) 自動(dòng)控制技術(shù)高速發(fā)展而傳統(tǒng)的觀察輸出函數(shù)則是人工根據(jù)輸入信號(hào)經(jīng)過傳遞函數(shù) 所計(jì)算得出的這已落后于信息時(shí)代和工程實(shí)際的需要既耗費(fèi)時(shí)間而且得出的信號(hào) 特性不準(zhǔn)確本文根據(jù)美國(guó) NI 公司的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái) LabVIEW 自行設(shè)計(jì)的虛 擬濾波器可用于信號(hào)的采集分析存儲(chǔ)和讀取可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)當(dāng)中本文 [2] 的課題背景知識(shí)包括信號(hào)處理知識(shí)工程測(cè)試技術(shù)虛擬儀器技術(shù)等 12 研究意義 編程對(duì)工程技術(shù)人員來說是件麻煩事 LabVIEW 軟件用圖形編程語言直觀簡(jiǎn)單 易于操作使用 LabVIEW 用戶可以隨意創(chuàng)建程序并 把它當(dāng)作子程序調(diào)用 以創(chuàng)建更復(fù) 雜的程序且調(diào)用的層次沒有限制 LabVIEW 這種創(chuàng)建和調(diào)用子程序的方法使創(chuàng)建的 程序結(jié)構(gòu)模塊化更易于調(diào)試?yán)斫夂途S護(hù)同時(shí) LabVIEW 能夠虛擬很多常規(guī)儀器 通過計(jì)算機(jī)仿真完成不同的功能這樣既可節(jié)省設(shè)備投入的開支又提高了效率因此 學(xué)習(xí)和掌握 LabVIEW 的使用方法用 LabVIEW 來設(shè)計(jì)虛擬調(diào)制解調(diào)器是適合工 程實(shí)際并能應(yīng)用于實(shí)踐的很可行的設(shè)計(jì) 虛擬儀器 Virtual Instrument 簡(jiǎn) 稱 VI 是儀器技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)深層次結(jié)合 的產(chǎn)物它是全新概念的儀器是對(duì)傳統(tǒng)儀器概念的重大突破它的出現(xiàn)使測(cè)量?jī)x器 與計(jì)算機(jī)之間的界限消失開始了測(cè)量?jī)x器的新時(shí)代是儀器領(lǐng)域的一次革命 第一臺(tái)虛擬儀器誕生于 1987 年第二年就有五個(gè)生產(chǎn)廠家的 30 多種產(chǎn)品銷售 到 1994 年已有 95 個(gè)廠家的 1000 多種產(chǎn)品銷售虛擬儀器之所以有如此迅猛的發(fā) 展速度是因?yàn)樘摂M儀器將傳統(tǒng)儀器由硬件實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)分析與顯示功能改由功能 強(qiáng)大的 PC 計(jì)算機(jī)及其顯示器來完成并配置以獲取調(diào)理信號(hào)為主 要目的的 IO 接口 2 基于 LABVIEW 的虛擬調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì) 設(shè)備如數(shù)據(jù)采集卡 DAQGPIB 總線儀器 VXI 總線儀器模塊串口 RS232RS485 儀 器等再編制不同測(cè)量功能的軟件對(duì)采集獲得的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理及顯示以 這種方式構(gòu)成的虛擬儀器系統(tǒng)實(shí)質(zhì)是計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)從某種意思上來說軟件就 是儀器這就是說當(dāng)硬件平臺(tái) IO 接口設(shè)備與計(jì)算機(jī)確定后編 制某種測(cè)試功能 的軟件就可構(gòu)成具有該種功能的測(cè)試儀器 虛擬儀器對(duì)測(cè)量?jī)x器發(fā)展的深刻意義更在于測(cè)量?jī)x器的功能可以由用戶根據(jù)需 要自行設(shè)計(jì)軟件來定義或擴(kuò)展而不是只能由廠家事先定義且固定不可變更這樣 用戶不必購買多臺(tái)不同功能的傳統(tǒng)儀器不必購買昂貴的集多種功能于一身的傳統(tǒng)儀 器也不必不斷購買新的儀器因?yàn)樘摂M儀器可與計(jì)算機(jī)同步發(fā)展與網(wǎng)絡(luò)及其周邊 設(shè)備互聯(lián)用戶只需要改變軟件程序就可以不斷賦予它或擴(kuò)展增強(qiáng)它的測(cè)量功能這 就是說儀器的設(shè)計(jì)制造不再是廠家的專利虛擬儀器開創(chuàng)了儀器使用者可以成為儀 [3] 器設(shè)計(jì)者的時(shí)代這將給儀器使用者帶來無盡的收益 13 課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容 此課題的研究?jī)?nèi)容 主要是關(guān)于在 LabVIEW 環(huán)境下的虛擬調(diào)制解調(diào)器從而實(shí)現(xiàn)輸入輸出的信號(hào)進(jìn)行 模擬數(shù)字的轉(zhuǎn)換在 LabVIEW 開發(fā)環(huán)境的前面板流程圖中利用 LabVIEW 具有的 3 種用來創(chuàng)建和運(yùn)行程序的圖形化可移動(dòng)模板 工具模 板 ToolsPalette 控制模板 ControlsPalette 和功能模板 FunctionsPalette 來實(shí)現(xiàn)虛擬信號(hào)發(fā)生器其的強(qiáng) 大功能歸因于他的層次化結(jié)構(gòu)用戶可以把創(chuàng)建的 VI 程序當(dāng)作子程序調(diào)用以創(chuàng)建更 復(fù)雜的程序而這種調(diào)用的層次是沒有限制的這種創(chuàng)建和調(diào)用子程序的方法使