【正文】 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(méi)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(kù)，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(yǔ)言具有豐富的擴(kuò)展函數(shù)庫(kù)，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(yǔ)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(yǔ)言――G語(yǔ)言(GraphProgramming)，它與C,Pascal,Basic等傳統(tǒng)語(yǔ)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(guò)自行編制相應(yīng)軟件來(lái)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(guò)程，這樣就很好解決了數(shù)據(jù)的傳輸、保存問(wèn)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(guò)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(kù)；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(guò)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(kù)、過(guò)程程序包、宏、類、庫(kù)等，它們通過(guò)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(lái)，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(yǔ)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(yǔ)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(guó)國(guó)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(lái)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(guò)標(biāo)準(zhǔn)GPIB電纜連接起來(lái)，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(guò)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(wú)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(guó)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(guò)這些電路來(lái)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(guò)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(guó)外專家從不同角度描述了虛擬儀器，總的來(lái)說(shuō)，虛擬儀器是指通過(guò)應(yīng)用程序?qū)⒂?jì)算機(jī)與功能化模塊硬件結(jié)合起來(lái)，用戶可以通過(guò)友好的圖形界面來(lái)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(guò)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)、正交輸出、高分辨率以及集成化等一系列性能指標(biāo)方面，己遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)所能達(dá)到的水平，完成了頻率合成技術(shù)的又一次飛躍?？梢援a(chǎn)生任意波形?？梢暂敵鰩捳恍盘?hào)。頻率切換速度快，可達(dá)us量級(jí)。例如，它能模擬編碼雷達(dá)信號(hào)、潛水艇特征信號(hào)、磁盤數(shù)據(jù)信號(hào)、機(jī)械振動(dòng)瞬變過(guò)程、電視信號(hào)以及神經(jīng)脈沖之類的波形，也能重演由數(shù)位示波器捕獲的波形。隨著高速大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，DDS技術(shù)日益顯露出它的優(yōu)越性。目前市場(chǎng)上的基本屬于第三代波形發(fā)生器，它們普遍采用的是DDS技術(shù)[5][6]。但由分立組件構(gòu)成的振蕩電路和整形電路，在產(chǎn)生各種波形時(shí)，由于其鎖相存在捕獲時(shí)間問(wèn)題，其頻率切換速度比直接合成慢而且頻率間隔不可能做的很小。FR鑒相器(PD)低通濾波器（LPF）壓控振蕩器（VCO）FO 鎖相環(huán)原理框圖該頻率合成技術(shù)是利用一個(gè)或幾個(gè)參考頻率源，通過(guò)諧波發(fā)生器和分頻器等產(chǎn)生大量諧波或組合頻率，然后用PLL把壓控振蕩器的頻率鎖定在某一諧波或組合頻率上。第二代的波形發(fā)生器采用的是模擬電路技術(shù)，其頻率控制部分主要采用的是基于鎖相環(huán) (PhaseLockedLoop，簡(jiǎn)稱PLL)的間接頻合成技術(shù)[2J[，J[4j。相關(guān)合成方法只是用一個(gè)晶體參考頻率源，所需的各種頻率都由它經(jīng)過(guò)分頻、混頻和倍頻后得到，因而合成器輸出頻率的穩(wěn)定性和精度與參考源一樣。：可調(diào)衰減器輸出放大器正弦波整形器放大器三角波發(fā)生器OSC 直接模擬頻率合成框圖根據(jù)所使用的參考頻率的數(shù)目不同可分為非相關(guān)合成方法和相關(guān)合成方法兩種類型。該技術(shù)原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。隨著電子技術(shù)的巨大進(jìn)步，波形發(fā)生器根據(jù)其關(guān)鍵技術(shù)—頻率合成技術(shù)的角度，大致可以劃分成三代。 波形發(fā)生器的發(fā)展概況波形發(fā)生器是應(yīng)用在測(cè)試設(shè)備、信號(hào)接收設(shè)備等裝置中的一種信號(hào)源。據(jù)專家預(yù)測(cè)，到本世紀(jì)初我國(guó)將有的儀器為虛擬儀器。虛擬儀器賴以生存的計(jì)算機(jī)近幾年正以迅猛的勢(shì)頭席卷全國(guó)，這為虛擬儀器的發(fā)展莫定了基礎(chǔ)。它要求學(xué)生在理論與實(shí)際結(jié)合的基礎(chǔ)上解決一兩個(gè)測(cè)試問(wèn)題，同時(shí)為學(xué)生的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)提供充分的空間[1]。虛擬儀器技術(shù)為教學(xué)雙方都提供了很好的舞臺(tái)。隨著微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，虛擬儀器將會(huì)逐步取代傳統(tǒng)的測(cè)試儀器而成為測(cè)試儀器的主流。國(guó)內(nèi)專家預(yù)測(cè)未來(lái)的幾年內(nèi)，我國(guó)將有的儀器為虛擬儀器。 virtual function signal generator目 錄第1章 緒 論 1 課題背景及意義 1 波形發(fā)生器的發(fā)展概況 2 本文主要論文 4第2章 虛擬儀器技術(shù) 5 虛擬儀器概述 5 虛擬儀器的硬件系統(tǒng)構(gòu)成方案 6 7 基于虛擬儀器構(gòu)建的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 9 本章小結(jié) 9第3章 LabVIEW圖形化開發(fā)環(huán)境 11 LabVIEW簡(jiǎn)介 11 LabVIEW的優(yōu)點(diǎn) 12 LabVIEW中的編程方式 13 LabVIEW程序的設(shè)計(jì)模式 14 本章小結(jié) 14第4章 虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì) 15 基本函數(shù)波形產(chǎn)生模塊 15 多頻信號(hào)產(chǎn)生模塊 16 任意公式波形產(chǎn)生模塊 17 正弦波仿真信號(hào)發(fā)生器模塊 21 23 25 27 虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì) 30第5章 結(jié)論 32參考文獻(xiàn) 33 致謝 34附錄…………………………………………………………………………….…..35附件附件1 開題報(bào)告(文獻(xiàn)綜述)附件2 譯文及原文影印件 第1章 緒 論 課題背景及意義虛擬儀器在許多企業(yè)、科研單位被用于產(chǎn)品測(cè)試和測(cè)控系統(tǒng)，另外，包括一些著名高校在內(nèi)的許多學(xué)校不僅建立了基于虛擬儀器的實(shí)驗(yàn)室，而且還開設(shè)了LabVIEW編程的課程。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；Labview；虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 THE DESIGN AND RESEACH OF VIRTUAL FUNCTION SIGNAL GENERATOR BASED ON LABVIEWABSTRACT With the puter hardware and software development, puter peripherals and data munication bee more and more frequently and more convenient, virtual instrument came into being. the virtual instrument is a device technology and puter technology bined with the product of deepseated,