【正文】 示器可顯示的數(shù)據(jù)總點(diǎn)數(shù)是2N1個(gè)。(1)輸出顯示型數(shù)字控件：顯示計(jì)算結(jié)果A178。）。 虛擬正弦波仿真信號(hào)的生成與顯示流程圖 虛擬正弦波仿真信號(hào)的生成與顯示前面板該自相關(guān)函數(shù)演示儀可觀察：(3)采用“Bundle”函數(shù)來規(guī)格化波形圖的顯示，它可以將橫軸的起點(diǎn)、橫軸分度值以及輸出信號(hào)值組成一個(gè)簇，在這里將軸的水平間距設(shè)定為采樣周期(采樣周期=1/fs)。2)流程圖設(shè)計(jì)流程圖的設(shè)計(jì)步驟如下:(1)在流程圖上放置一個(gè)While循環(huán)結(jié)構(gòu)，將條件端口結(jié)束條件改為Stop If Ture,與“停止”控制按鈕端子相連。(2)依次在前面板上放置5個(gè)輸入控制件“信號(hào)頻率(Hz)”、“采樣頻率(Hz)”、“采樣點(diǎn)數(shù)”、“幅度(v)”和“相位(度)”。幅度值： ～～180176。頻率范圍： ～10kHz　噪聲信號(hào)產(chǎn)生模塊框圖程序 高斯白噪聲信號(hào)產(chǎn)生模塊前面板　均勻白噪聲信號(hào)產(chǎn)生模塊前面板 正弦波仿真信號(hào)發(fā)生器模塊該正弦波仿真信號(hào)發(fā)生器，可產(chǎn)生正弦信號(hào)。該模塊的Case結(jié)構(gòu)有2個(gè)分支，一個(gè)Case結(jié)構(gòu)分支產(chǎn)生常用的高斯白噪聲波形，另外一個(gè)Case結(jié)構(gòu)產(chǎn)生常用的均勻白噪聲波形。其有效函數(shù)由LabVIEW中設(shè)定。該節(jié)點(diǎn)可使用指定時(shí)間函數(shù)的公式字符串生成一個(gè)函數(shù)波形。為了能夠產(chǎn)生一些非周期信號(hào)或其它測(cè)試領(lǐng)域的特殊信號(hào)在本設(shè)計(jì)中應(yīng)用波形產(chǎn)生子。這個(gè)程序作為主程序Case結(jié)構(gòu)的一個(gè)分支[20]。在進(jìn)行參數(shù)設(shè)置時(shí),采樣頻率至少要大于最高信號(hào)頻率的2倍,這是為了滿足采樣定理的要求。amplitude(幅度)端口設(shè)定值若大于0,則各頻率成分的振幅將被縮放,若設(shè)定值小于0,則不進(jìn)行縮放。該模塊后面板框圖程序如圖3所示。θi是第i個(gè)正弦波的初相角。ω1是基波角頻率?！』竞瘮?shù)波形產(chǎn)生模塊框圖程序 基本函數(shù)波形產(chǎn)生模塊前面板 多頻信號(hào)產(chǎn)生模塊。波形數(shù)據(jù)以簇的形式給出,包括起始時(shí)間t0、采樣時(shí)間間隔dt和一個(gè)由采樣數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)組。這一模塊是應(yīng)用波形產(chǎn)生子模板中的Basic Function (基本函數(shù)發(fā)生器)節(jié)點(diǎn)來產(chǎn)生正弦波、三角波、方波、鋸齒波等四種信號(hào)。各個(gè)模塊均給出了相應(yīng)的流程圖和前面板波形圖。第4章 虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)本章主要介紹了基于LabVIEW的虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)思路及其流程和仿真圖。 本章小結(jié)本章首先對(duì)本文采用的編程軟件La合實(shí)例對(duì)LabVIEW中具體的編程方式、設(shè)計(jì)模式以及bVIEW的特征進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，這也是本文選用該軟件作為主要軟件開發(fā)環(huán)境的原因。LabVIEW應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)也可以利用這些設(shè)計(jì)模式的優(yōu)勢(shì)[18]。它們一般都經(jīng)過了開發(fā)者的不懈的改進(jìn)和調(diào)整才形成，使用簡(jiǎn)單并具有較高的可維護(hù)性、可讀性等特點(diǎn)。總之，采用前面板、流程圖和圖標(biāo)等，用戶就對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖形化描述，同時(shí)，用戶也可以隨時(shí)改變虛擬儀器來滿足自己的需要。LabVIEW有一個(gè)圖形編輯器來產(chǎn)生最優(yōu)化編輯代碼，虛擬儀器執(zhí)行他們相當(dāng)編譯C的速度。VI代碼內(nèi)含的VI叫子程序subVI。VI具有層次結(jié)構(gòu)和模塊化的特點(diǎn)。工作指令由G語言編制的圖標(biāo)式流程圖獲得，模塊的程序由連線把數(shù)據(jù)的輸入輸出端連接起來。圖標(biāo)代碼是對(duì)具體編程問題的圖形化解決方案。軟件前面板其實(shí)是自動(dòng)化的拓展，它保持了傳統(tǒng)直觀的視覺和感覺效果，同時(shí)軟件前面板創(chuàng)建了一個(gè)真正的接口，無論用戶使用什么類型的硬件，軟件前面板只包含了對(duì)于一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)合很重要的參數(shù)，用戶很容易地從一個(gè)單一的前面板控制多臺(tái)儀器，并把整個(gè)系統(tǒng)作為一臺(tái)虛擬儀器看待[16]。控件集成了旋鈕、開關(guān)等用戶輸入控制對(duì)象，可以為程序輸入數(shù)據(jù)。接口面板用于上層的VI調(diào)用該VI[15]。實(shí)際上，VI類似于傳統(tǒng)編程語言的函數(shù)或子程序。 LabVIEW中的編程方式一個(gè)完整的LabVIEW開發(fā)環(huán)境包括基本模塊和擴(kuò)展模塊兩部分，引擎部分是整個(gè)圖形化開發(fā)環(huán)境的核心，它包括編輯模塊、運(yùn)行模塊和調(diào)試模塊。所以基于以上各原因，LabVIEW更容易為人們作為虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)所接受[13]。 (7)LabVIEW有真正的編譯器，用戶可以創(chuàng)建獨(dú)立的可執(zhí)行程序，能夠脫離開發(fā)環(huán)境而單獨(dú)運(yùn)行。(4)LabVIEW也擁有大量NI公司或第三方公司提供的、非常實(shí)用的支持軟件，如，Application Builder(用于產(chǎn)生可執(zhí)行文件)、SQLToolkit(用于將LabVIEW程序與本地或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫相連)等，這些特性為L(zhǎng)abVIEW環(huán)境下應(yīng)用程序的開發(fā)提供了方便(5)LabVIEW提供了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如，TCP/IP函數(shù)庫、數(shù)據(jù)套接字技術(shù)，可以很容易地實(shí)現(xiàn)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，并且提高了系統(tǒng)的開放性、穩(wěn)定性、可靠性。(3)LabVIEW完整地集成了與GPIB,VXI,RS232,RS485和內(nèi)插式數(shù)據(jù)采集卡等硬件的通訊，而且，LabVIEW使得它們的驅(qū)動(dòng)程序具有模塊化，可以重復(fù)使用，最大限度地減少軟件開發(fā)的工作量。 LabVIEW的優(yōu)點(diǎn)LabVIEW從被推出到現(xiàn)在，20年的實(shí)踐證明LabVIEW確實(shí)是一個(gè)使用方便卻又功能非常強(qiáng)大的開發(fā)平臺(tái)，LabVIEW具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)使用“所見即所得”的可視化技術(shù)建立人機(jī)界面，提供了大量?jī)x器面板中的控制對(duì)象簡(jiǎn)單的方案即使沒有多少編程經(jīng)驗(yàn)，仍可以很方便的使用LabVIEW。數(shù)據(jù)套接提供統(tǒng)一的API編程接口，從數(shù)據(jù)共享的角度，它是對(duì)WinSock的高級(jí)封裝，允許用戶與各種服務(wù)器進(jìn)行交互并在應(yīng)用之間交換信息，比如LabVIEW以及一些不同的數(shù)據(jù)源或目標(biāo)，源和目標(biāo)包括其他的應(yīng)用、文件、OPC (OLE For Process Control)服務(wù)器、Web服務(wù)器以及FTP服務(wù)器。LabVIEW的圖形環(huán)境內(nèi)置豐富的函數(shù)庫，提供了多種網(wǎng)絡(luò)的接口，支持先進(jìn)的流動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)认冗M(jìn)技術(shù)，使系統(tǒng)的開發(fā)更加方便，其中基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換編程技術(shù)――數(shù)據(jù)套接字(DataSocket)技術(shù)便是一特色。LabVIEW語言具有豐富的擴(kuò)展函數(shù)庫，集成了大量的生成圖形界面的模板，如各種表頭、旋鈕、開關(guān)、LED指示燈、圖表等，界面直觀、形象，相對(duì)于傳統(tǒng)的編程方式而言，它簡(jiǎn)單易學(xué)而且執(zhí)行效率高。而LabVIEW使用圖形語言(即，各種圖標(biāo)、圖形符號(hào)、連線等)以框圖的形式編寫程序。LabVIEW的最大特色是采用編譯型圖形化編程語言――G語言(GraphProgramming)，它與C,Pascal,Basic等傳統(tǒng)語言有著相似之處，如：相似的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)流控制結(jié)構(gòu)、程序調(diào)試工具，以及模塊化的編程特點(diǎn)。對(duì)于LabVIEW的特點(diǎn)和相關(guān)的編程技術(shù)，將在下一章中做詳細(xì)的介紹[8]。而限于時(shí)間和工作量的關(guān)系，選用一門使用簡(jiǎn)單方便，效率高的虛擬儀器實(shí)現(xiàn)軟件，是一個(gè)比較明智的選擇。 本章小結(jié)綜上所述，虛擬儀器技術(shù)有著許多傳統(tǒng)儀器所難以實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)，由虛擬儀器構(gòu)建的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中將會(huì)有著巨大的前景。在虛擬儀器中，開發(fā)人員可以使用現(xiàn)有的分析軟件包或通過自行編制相應(yīng)軟件來滿足這一功能要求。在應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)的測(cè)試設(shè)備中，充分利用計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)能力，讓測(cè)試數(shù)據(jù)經(jīng)由計(jì)算機(jī)總線，傳輸至計(jì)算機(jī)內(nèi)存或硬盤，數(shù)據(jù)傳輸率可以滿足測(cè)試的實(shí)時(shí)性要求，也加快了測(cè)試過程，這樣就很好解決了數(shù)據(jù)的傳輸、保存問題[7]。在傳統(tǒng)的測(cè)試儀器設(shè)備中，測(cè)試人員以手工的方式現(xiàn)場(chǎng)記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，在測(cè)試數(shù)據(jù)量比較大的情況下，這種數(shù)據(jù)記錄方式不能很好的按時(shí)完成記錄任務(wù)，測(cè)試過程也就變的復(fù)雜、緩慢，而且很容易引起測(cè)試誤差。用于儀器控制和數(shù)據(jù)采集分析的交互式編譯軟件包；用于GUI的拖拉用戶界面編程器；用于快速樣機(jī)開發(fā)的代碼產(chǎn)生工具和內(nèi)部編譯器；用于GPIB,VXI、串行、DAQ, TCP和用戶控制界面的集成庫；可用于Win2000/XP、Sun Solaris 。(3)HewlettPacked HP VEE不必編寫代碼就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與分析；提供數(shù)據(jù)、處理控制、提供測(cè)量過程和測(cè)試報(bào)告。下面簡(jiǎn)單的介紹一些常用的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)各自的特點(diǎn)：(1)Microsoft Visual C++，Borland C++Builder,Borland Delphi易學(xué)、使用簡(jiǎn)單，面向?qū)ο罂梢暬幊誊浖?；它的圖形控件工具能生成復(fù)雜的多窗口用戶界面不必編寫復(fù)雜的代碼；可創(chuàng)建自己ActiveX控件或組件，以及多線程和安全的ActiveX控件。典型的重用部分包括函數(shù)庫、過程程序包、宏、類、庫等，它們通過各自的接口被組裝在一起，每一部分完成特定的功能[6]。近年來，基于PC機(jī)和工作站基礎(chǔ)上的圖形接口標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的提高，促進(jìn)了圖形開發(fā)軟件包和圖形開發(fā)環(huán)境的迅速普及，圖形開發(fā)方式為每一個(gè)虛擬儀器提供了可重用的代碼模塊，并允許用戶從其它代碼模塊中分級(jí)調(diào)用。目前較流行的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)大致可以分為兩類：一類是圖形化的編程語言，代表性的有惠普的HPVEE,NI公司的LabVIEW等；另一類是文本式的編程語言，如C,Labwindows/CVI,VC等。虛擬儀器的應(yīng)用軟件主要包括：集成的開發(fā)環(huán)境、與儀器硬件的高級(jí)接口和虛擬儀器的用戶界面。 虛擬儀器的軟件開發(fā)平臺(tái)應(yīng)用軟件開發(fā)平臺(tái)是設(shè)計(jì)虛擬儀器所必須的軟件工具。很多情況下采用當(dāng)前廣為使用的PC機(jī)作為虛擬儀器的軟硬件基礎(chǔ)，建立基于PC的虛擬儀器系統(tǒng)?；赩XI總線的虛擬儀器系統(tǒng)雖然功能強(qiáng)大，但對(duì)許多場(chǎng)合而言仍然造價(jià)昂貴，且通用性差，一般用戶難以掌握。(3)PXI/Compact PCI模型系統(tǒng)組建方案美國國家儀器公司1997年最新推出了PXI(PCI bus eXtentions forInstrumentation)控制方案，基于PCI總線的虛擬儀器系統(tǒng)構(gòu)架，PXI將主流PCI計(jì)算技術(shù)和控制器采用現(xiàn)在流行的奔騰處理器，帶有標(biāo)準(zhǔn)GPIB接口、串并口、以太網(wǎng)絡(luò)接口及顯示器接口，為用戶組建速度高、成本低、結(jié)構(gòu)緊湊的測(cè)試系統(tǒng)提供了可行性?；赩XI總線的組建方案功能最為強(qiáng)大、組建的系統(tǒng)最為穩(wěn)定。它具有標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)、結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)、定時(shí)和同步精確、模塊可重復(fù)利用、眾多儀器商支持等優(yōu)點(diǎn)，使它應(yīng)用越來越廣。典型的GPIB測(cè)試系統(tǒng)由一臺(tái)PC機(jī)，一塊GPIB接口卡和幾臺(tái)GPIB儀器通過標(biāo)準(zhǔn)GPIB電纜連接起來，組成大型的自動(dòng)化儀器測(cè)量系統(tǒng)。虛擬儀器系統(tǒng)按硬件構(gòu)成方式，可有GPIB儀器通過GPIB接口卡與計(jì)算機(jī)組成GPIB系統(tǒng)；VXI儀器與計(jì)算機(jī)組成VXI系統(tǒng)；PXI儀器組成PXI系統(tǒng)；以DAQ和信號(hào)調(diào)理部分為硬件組成PCDAQ測(cè)試系統(tǒng)；并行總線儀器組成并行總線系統(tǒng)；串行總線儀器組成串行總線系統(tǒng)；現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備組成現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)等，以下重點(diǎn)介紹GPIB、VXI、PXI三種虛擬儀器組建方案。在示波功能上，除了對(duì)波形的精確顯示外，還的波形參數(shù)進(jìn)行了顯示和對(duì)其時(shí)域信號(hào)、頻域信號(hào)進(jìn)行了分析。以下是傳統(tǒng)測(cè)試儀器和虛擬儀器的一個(gè)比較：表21 傳統(tǒng)儀器與虛擬儀器對(duì)照表傳統(tǒng)儀器虛擬儀器開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用高基于軟件體系的 結(jié)構(gòu)，大大節(jié)省開發(fā)和維護(hù)的費(fèi)用功能由儀器廠商定義功能由用戶自己定義于其他儀器設(shè)備的連接十分有限面向應(yīng)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以方便地與外設(shè)、網(wǎng)絡(luò)或其他應(yīng)用連接數(shù)據(jù)無法編輯數(shù)數(shù)據(jù)可編輯、存儲(chǔ)、打印硬件是關(guān)鍵部分軟件是關(guān)鍵部分價(jià)格昂貴價(jià)格低廉（是傳統(tǒng)價(jià)格的五至十分之一）技術(shù)更新慢（5—10年）技術(shù)更新快（一般1—2年）系統(tǒng)封閉、功能固定、擴(kuò)展性低基于計(jì)算機(jī)技術(shù)開發(fā)的功能模塊可構(gòu)成多種儀器正是因?yàn)橐庾R(shí)到了虛擬儀器的諸多優(yōu)點(diǎn)及傳統(tǒng)儀器的一些弊端，所以，我們計(jì)劃開發(fā)了這樣一臺(tái)基于LabVIEW(美國NI公司)的多功能虛擬數(shù)字發(fā)生器。但是傳統(tǒng)的儀器功能是由制造商決定的，用戶不能任意更改，用戶如按自己的要求定制儀器需要昂貴的價(jià)格。如另配置一套儀器，不斷效率不高，而且價(jià)格高。通過這些電路來轉(zhuǎn)換、測(cè)量、分析實(shí)際信號(hào)，并將結(jié)果以各種方式顯示。傳統(tǒng)的電子儀器是自封閉的系統(tǒng)，它具有信號(hào)輸入、輸出的能力，并有固定的用戶界面，比如：輸入、輸出信號(hào)接插件、旋鈕、按鈕、顯示儀表、顯示面板等。對(duì)于傳統(tǒng)儀器，三個(gè)部分幾乎均由硬件完成；對(duì)于虛擬儀器，后兩部分主要由軟件實(shí)現(xiàn)。用戶在使用過程中可以根據(jù)需要添加或刪除儀器功能，以滿足各種需求和各種環(huán)境，并且能充分利用計(jì)算機(jī)豐富的軟硬件資源，突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)處理、表達(dá)、傳送、存儲(chǔ)方面的限制。除繼承傳統(tǒng)儀器的已有功能外，還增加了許多傳統(tǒng)儀器所不能及的先進(jìn)功能。虛擬儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀器技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。 虛擬儀器概述什么是虛擬儀器(Virtual Instrument)，國外專家從不同角度描述了虛擬儀器，總的來說，虛擬儀器是指通過應(yīng)用程序?qū)⒂?jì)算機(jī)與功能化模塊硬件結(jié)合起來，用戶可以通過友好的圖形界面來操作這臺(tái)計(jì)算機(jī)，就像在操作自己定義、自己設(shè)計(jì)的一臺(tái)單個(gè)儀器一樣，從而完成對(duì)被測(cè)試量的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。第2章 虛擬儀器技術(shù)本章將對(duì)虛擬儀器技術(shù)概念進(jìn)行深入探討,對(duì)虛擬儀器軟硬件構(gòu)成方案進(jìn)行研究。第一個(gè)部分分為八個(gè)模塊，分別介紹了基本函數(shù)波形產(chǎn)生模塊多頻信號(hào)產(chǎn)生模塊、任意公式波形產(chǎn)生模塊、噪聲信號(hào)產(chǎn)生模塊、正弦波仿真信號(hào)發(fā)生器模塊、自相關(guān)函數(shù)演示模塊、虛擬正弦波頻譜分析儀模塊、虛擬積分器與微分器模塊?！摂M儀器的概念、特點(diǎn)、發(fā)展現(xiàn)狀及構(gòu)建技術(shù)，同時(shí)介紹了用于虛擬儀器開發(fā)的集成軟件LabWIEW，以及VI(Virtual Instrument)的概念LabVIEW創(chuàng)建儀器的一般過程第3章. 對(duì)本文采用的編程軟件La合實(shí)例對(duì)LabVIEW中具體的編程方式、設(shè)計(jì)模式以及bVIEW的特征進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，這也是本文選用該軟件作為主要軟件開發(fā)環(huán)境的原因。[3] 本文主要論文本文主要闡述虛擬儀器技術(shù)的概念和基本設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)基于LabWIEW軟件的虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（能夠產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)室常用的正弦波、三角波、方波、鋸齒波信號(hào)及白噪聲和多頻波，任意公式波），并在以設(shè)計(jì)好的虛擬信號(hào)發(fā)生器的基礎(chǔ)上對(duì)所產(chǎn)生的信號(hào)做自相關(guān)分析，積分，微分分析及相應(yīng)的頻譜分析。它在相對(duì)帶寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、相位連續(xù)、正交