LabVIEW-波形发生器精讲
利用Labview实现任意波形发生器的设计
沈阳理工大学课程设计专用纸No I1 引言波形发生器是一种常用的信号源，广泛应用于通信、雷达、测控、电子对抗以及现代化仪器仪表等领域，是一种为电子测量工作提供符合严格技术要求的电信号设备。
随着现代电子技术的飞速发展，现代电子测量工作对波形发生器的性能提出了更高的要求，不仅要求能产生正弦波、方波等标准波形，还能根据需要产生任意波形，且操作方便，输出波形质量好，输出频率范围宽，输出频率稳定度、准确度及分辨率高，频率转换速度快且频率转换时输出波形相位连续等。
可见，为适应现代电子技术的不断发展和市场需求，研究制作高性能的任意波形发生器十分有必要，而且意义重大。
波形发生器的核心技术是频率合成技术，主要方法有：直接模拟频率合成、锁相环频率合成(PLL)，直接数字合成技术(DDS)。
传统的波形发生器一般基于模拟技术。
它首先生成一定频率的正弦信号，然后再对这个正弦信号进行处理，从而输出其他波形信号。
早期的信号发生器大都采用谐振法，后来出现采用锁相环等频率合成技术的波形发生器。
但基于模拟技术的传统波形发生器能生成的信号类型比较有限，一般只能生成正弦波、方波、三角波等少数的规则波形信号。
随着待测设备的种类越来越丰富，测试用的激励信号也越来越复杂，传统波形发生器已经不能满足这些测试需要，任意波形发生器（AWG)就是在这种情况下，为满足众多领域对于复杂的、可由用户自定义波形的测试信号的日益增长的需要而诞生的。
随着微处理器性能的提高，出现了由微处理器、D／A以及相关硬件、软件构成的波形发生器。
它扩展了波形发生器的功能，产生的波形也比以往复杂。
实质上它采用了软件控制，利用微处理器控制D／A，就可以得到各种简单波形。
但由于微处理器的速度限制，这种方式的波形发生器输出频率较低。
目前的任意波形发生器普遍采用DDS(直接数字频率合成)技术。
基于DDS技术的任意波形发生器(AWG)利用高速存储器作为查找表，通过高速D／A转换器对存储器的波形进行合成。
基于LabVIEW的波形发生器
虚拟仪器技术电 子 测 量 技 术EL ECT RO NIC M EA SU REM EN T T ECHN O LO GY第29卷第5期2006年10月基于LabVIEW 的波形发生器陈永明 王红超 李继芳 黄元庆(厦门大学机电系厦门361005)摘 要:传统信号发生器只能产生正弦波、方波、三角波和锯齿波4种基本波形,虚拟波形发生器不仅能产生这些基本波形,还可以输出任意波形且价格低廉,可以满足高校实验室教学的需要。
文中详细介绍了基于L abV IEW 的虚拟波形发生器的组建方法,重点阐述了虚拟波形发生器的软面板和应用程序的设计。
关键词:波形发生器;虚拟仪器;LabV IEWVirtual function generator based on LabVIEWChen Y ongm ing Wang Ho ng chao L i Jifang H uang Yuanqing(T he M echanic and E lectr on ic Engineering of Xiam en University,Xiamen 361005)Abstract:T he traditional sig na l g enerat or device can only output the sine wav e,the squarewav e,the tr iang le w ave and t he saw -toot h w ave.T he v ir tual functio n g enerat or can not o nly have these basic pr ofiles,but also may output r andom w aves w ith inex pensive prices,can satisfy the need o f univer sity labo rato ry teaching.T his paper thor oughly intro duces t he method of building v ir tual functio n g ener ator based on L abV IEW,and mainly sets for th o n the desig n o f so ft panel and application.Keywords:funct ion generato r;v irt ual inst rument;L abVI EW*基金项目:厦门大学创新团体发展计划(IR T XM U 200606)资助项目0 引 言信号发生器作为科学实验所必不可缺少的装置,被广泛地应用到教学、科研等各个实验领域。
基于labVIEW的任意波形发生器设计余洪伟详解
沈阳航空航天大学课程设计（论文）题目基于labVIEW的任意波形发生器设计班级 34070102学号 *************学生姓名余洪伟指导教师于明月沈阳航空航天大学课程设计任务书课程名称虚拟仪器课程设计院（系）自动化学院专业测控技术与仪器班级34070102 学号2013040701060 姓名余洪伟课程设计题目基于LabVIEW的任意波形发生器设计课程设计时间: 2016 年7 月4 日至2016 年7 月15 日课程设计的内容及要求：1. 内容任意波形发生器是仿真实验的最佳仪器，任意波形发生器是信号源的一种，它具有信号源所有的特点。
基于此，利用LabVIEW 设计一个任意波形发生器。
2. 要求（1）可以产生三种以上波形（如正弦、锯齿、方波、三角波等），波形的幅值及频率可以调节；（2）可以实现不同波形的转换并显示；（3）可以实现波形数据的存储及回放；（4）虚拟仪器前面板的设计美观大方、操作方便。
指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日目录0. 前言 (1)1. 总体方案设计 (1)2.程序流程图 (2)3. 程序框图设计 (3)3.1波形的产生及参数的设计 (3)3.1.1 正弦波 (3)3.1.2方波 (4)3.1.3锯齿波 (4)3.1.4三角波 (5)3.1.5公式波形 (6)3.2波行转换设计 (6)3.3噪声波形实现 (7)3.4波形的存储与回放 (8)4. 前面板的设计 (9)5.调试过程与结果显示 (10)5.1波形的调试 (10)5.1.1 正弦波的工作过程及波形验证 (10)5.1.2 方波的工作过程及波形验证 (11)5.1.3 三角波的工作过程及波形验证 (12)5.1.4 锯齿波的工作过程及波形验证 (12)5.1.5 公式波形的工作过程及波形验证 (13)5.2 波形的存储与回放 (14)5.3噪声波形的显示 (15)t6 结论 (15)参考文献 (16)附录 (17)课设体会 (18)基于LabVIEW的任意波形发生器设计余洪伟沈阳航空航天大学自动化学院摘要：随着电子技术、计算技术和网络技术的高速发展，传统的电子测量仪器的功能和作用已发生了质的变化，新型的虚拟仪器应运而生。
labview 虚拟波形发生器
电子测量设计实验报告
实验题目：虚拟波形发生器班级：09--2
姓名：
学号：
一、LabVIEW设计目标
1.虚拟波形发生器可以产生方波，正弦波和三角波
2.产生的波形可以调节幅度，相位，幅度
二、LabVIEW设计原理
虚拟波形发生器模块的信号生成是利用系统函数生成包括方波，正弦波，三角波等各种规则波形以及频率或者幅值变化的复杂波形，从而为信号的分析和处理提供条件和基础，这些信号经过多功能数据采集卡转换为模拟信号（D/A转换），其实现过程是，首先通过检查面板上用户选择的波形类型，频率及幅值，跳转到相应的程序执行语句中，生成所需波形的数字量，然后调用LabVIEW中的数据采集部分的库函数进行D/A转换，转换后的模拟量通过D型连接器CN,输出到示波器上来观察所得到的波形。
用图形化编程语言LabVIEW来设计波形发生器，主要依靠LabVIEW库函数中提供的Basic Function Generation 子VI。
通过在前面板上信号选择按钮来实现选择各种波形。
同时可以调节幅度，相位，频率，然后把信号发生器产生的信号从数据采集卡的D/A通道送出。
三、LabVIEW设计过程
1.前面板设计
波形发生器的前面板主要由以下几个部分构成：波形选择，幅度选择，相位选择，频率选择。
2.程序框图构成
四、LabVIEW设计结论与问题讨论。
超低频任意波形信号发生器设计(LabVIEW)
超低频任意波形信号发生器设计(LabVIEW)摘要本文介绍了广泛应用于虚拟仪器程序设计的LabVIEW图形化集成开发平台，指出了它相对于传统程序设计语言的优点。
探讨了在LabVIEW环境下,基于LabJackU12数据采集卡的任意波形发生器的设计,描述了LabJackU12的功能、特性、驱动及软硬件开发环境。
并给出了该波形发生器在上述硬件的基础上,利用LabVIEW来编写驱动程序和软面板的方法。
系统主要功能包括产生各种标准波形, 利用鼠标绘制任意波形, 波形编辑, 波形的模拟输出等, 具有操作简单、人机界面友好、软件可读性、可维护性好和系统易于升级等特点,能满足实际测试的各种需要。
基于虚拟仪器技术的测量仪器设计方法,是设计虚拟仪器系统以替代传统仪器,实现仪器快速开发的有效途径，有效地解决了在超低频率情况下信号发生的问题。
关键词:超低频任意波形LabVIEW LabJackU12 数据采集卡Design ofUltra-low Frequency Arbitrary Waveform SignalGenerator（LabVIEW）ABSTRACTIt combined computer hardware, measurement and its hardware, and software of virtual instrument. LabVIEW, a graphics integrated development environment widely used in virtual instruments design, is introduced. Its advantages relative to the traditional program languages are presented. In this paper , The Design of Arbitrary Waveform Generator was analyzed base on LabJack DAQ card, with LabVIEW. LabJackU12’s function, peculiarity, drivers and condition of soft - hardware was written. Based on these hardware, the method that The arbitrary waveform generator applies graph programming language LabVIEW to program drive and soft - panel was introduced. The main functions of the system includes generating conventional waves, using mouse to draw arbitrary waves, editing waveform and waveform analog out, and so on. And it has advantages of simple operation, kind interface between computer and users, readable and maintainable block program, and easily upgrade. The system can satisfy the requirements of many pratical testing. Finally, The design method of analyzed instruments based on Virtual instrument technology is the availability way of celerity development instruments , this paper helps the instruments instead, To effectively solve the ultra low frequency signal in the case of the problem.Key Words：U ltra-low Frequency Arbitrary Waveform Generator LabVIEW LabJack U12 DAQ(Data acquisition) Card目录第一章概述 (1)1.1 课题设计的意义及要求 (1)1.1.1 意义 (1)1.1.2 要求 (1)1.2 虚拟仪器的概念及特点 (2)1.2.1虚拟仪器的概念 (2)1.2.2虚拟仪器的特点 (2)1.3 超低频的概况和实现方法 (3)1.3.1 超低频概念 (3)1.3.2 超低频实现方案和推到公式 (3)1.3.3 超低频在程序中的应用 (3)第二章LabVIEW和LabJack (4)2.1 LabVIEW简介 (4)2.1.1 LabVIEW概念 (4)2.1.2 LabVIEW编程语言的特点 (4)2.2 LabJack数据采集卡 (5)2.2.1 硬件安装 (5)2.2.2 软件安装 (5)2.2.3 硬件说明 (5)第三章方案的选择与设计 (6)3.1 方案的选择 (6)3.1.1 任意波形发生器简介 (6)3.1.2 非虚拟的任意波形发生器 (8)3.1.3 虚拟的任意波形发生器 (8)3.2 设计的原理以及模块的划分 (8)3.2.1 硬件部分 (8)3.2.2 软件部分 (9)3.2.3 仪器总体设计思想 (10)3.2.4 设计模块的划分 (10)第四章任意波形发生器的软件设计 (12)4.1 任意波形发生器前面板的设计 (12)4.1.1 波形图指示器的创建以及属性的设置 (12)4.1.2 功能按钮的创建以及属性的设置 (13)4.1.3 数字控件和指示器的创建以及属性的设置 (13)4.1.4 通道编辑菜单的创建以及属性的设置 (14)4. 2 任意波形发生器框图程序的设计 (15)4.2.1 while循环 (15)4.2.2 本地变量 (16)4.2.3 case结构 (17)4.2.4 创建波形 (17)4. 7 任意波形绘制VI前面板的设计 (22)4.7.1 输入控件的创建以及属性的设置 (22)4.7.2 输出指示器的创建以及相应功能的实现 (23)4.7.3 用来绘制并显示波形的簇的创建以及相关的注意事项 (23)4. 8 任意波形绘制VI框图程序的设计 (24)4.8.1 初始波形簇通道的创建 (24)4.8.2 不同通道波形颜色的分配 (25)4.8.3 初始化波形图的属性 (25)4.8.4 判断波形图中的鼠标位置是否移动 (26)4.8.5 记忆鼠标的前一次位置值 (27)4.8.6 波形的显示和输出 (27)4. 9绘制新点子VI前面板的设计 (28)4. 10绘制新点子VI框图程序的设计 (28)4.10.1 判断数组中是否存在波形数据 (29)4.10.2 数组中不存在波形数据的情况 (30)4.10.3绘制新点方向的确定 (30)4.10.4 数组中存在波形数据的情况 (31)第五章系统的运行与调试 (32)5.1 调试中遇到的错误 (32)第六章结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)天津理工大学2012届本科毕业设计说明书第一章概述1.1 课题设计的意义及要求1.1.1 意义仪器设计是电信专业的一个主要分支，而虚拟仪器技术是仪器技术和计算机技术深层次相结合的产物，已经成为21世纪测试技术和仪器技术发展的主要方向。
labview虚拟波形发生器讲解
1．前言1．1课题的研究背景信号源有很多种，包括正弦波信号源、函数发生器、脉冲发生器、扫描发生器、任意波形发生器、合成信号源等。
随着电子技术的迅速发展和科研，生产对信号源的广泛需求，信号发生器发展迅速，性能日益提高，功能也越来越丰富。
早期的信号发生器主要是由模拟振荡电路构成，这种信号发生器输出的信号稳定度小高，用电位器调节给定的参数误差较大，小能担当复杂系统的调试与测试工作。
1980年代出现了单片机，信号发生器逐渐向数字化发展，发展趋势是以单片机、DSP, CPLD,FPGA等可编程器件为平台，结合直接数字合成(DDS)技术，将合成后的信号通过D/A转换为模拟信号，再加上滤波电路而形成的数字信号发生器，它具有高精度、稳定性好、输出灵活的特点。
信号发生器是一种最悠久的测量仪器，早在1920年代电子设备刚出现时它就产生了。
随着通讯和雷达技术的发展1940年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。
同时还出现了可用来测量脉冲电路或用作脉冲调制器的脉冲信号发生器。
由于早期的信号发生器机械结构比较复杂，功率比较大，电路比较简单，因此发展速度比较慢。
直到1964年才出现第一台全晶体管的信号发生器。
自1960年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器，这个时期的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形，由于模拟电路的漂移较大，使其输出的波形的幅度稳定性差，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形则电路结构非常复杂。
自从1970年代微处理器的出现以后，利用微处理器、模数转换器和数模转换器、硬件和软件使信号发生器的功能扩大，产生比较复杂的波形。
这时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。
基于LabVIEW的任意波形发生器编程与控制
中图法分 类号 ： Ｐ ７ ． Ｔ ２３ ５
文献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ：００７２ （０６ １．２９０ １０ ．０ ４ ２ ０ ） ２２ ７ ．２
Ｐ ｏ ｒ ｍｍ ｉ ｇａ ｄｃ ｎ ｒ ｌ ｆ ｒ ｉ ａ ｙｗａ ｅ ｏ ｍ ｅ ｅ ａｏ ａ ｅ ｎ Ｌ ｂ ＥＷ ｒｇａ ｎ ｎ ｏ ｔｏ ｂ ｔ ｒ ｖ ｆ ｒ ｇ ｎ ｒ ｔ ｒ ｓ ｄ ｏ ａ ＶＩ ｏ ａ ｒ ｂ
控 制程序 。该 程序 采用基 于数 据 流和基 于事件 响应 相 结合 的程 序设 计 方法 ， 实现 了波形载入 、 益控 制 、 流偏移调 节 、 增 直 滤 波 器状 态设置 和错误 处理 等功 能 ， 具有 操 作 简单 、 人机 界 面友好 、 件 可读性 、 软 可维 护性好 和 系统 易于升 级等特 点 。
ｎ ｓ ｒ ， ｅ ｄ ｂ ｅ ａ ｉ ａ ｎ ｂ ｅｂ ｏ ｋ ｐ ｏ ｍ， ｎ ａ ｉ ｕ ｇ ａ ｅ ａ ｄ ｕ ｅ ｓ ｒ ａ ａ ｌ ｄ ｍａ ｔ ｉ ａ ｌ ｌｃ ｒ ｇ ａ ａ ｄ ｅ ｓｌ ｐ ｒ ｄ ． ｎ ｎ ｒ ｙ
Ｋｅ ｒｓ ａｂｔ ｒ ｖｆｒ ｇ ｎｒｔｒ （ Ｗ Ｇ ； Ｐ ｕ； Ｌ ｂ Ｅ ； ｐｏ ａ ｄｓ ； ｇａｈｃ ｇａ ｅ ｙ ｗｏｄ ： ｒ ｉａ ｗａ ｅｏｍ ｅ ｅ ｏ Ａ ｒｙ ａ ） ＸＩ ｓ ａＶＩＷ ｂ ｒｇ ｍ ｅｉ ｒ ｎ ｇ ｒ ｐ ｉｓａ ｕｇ ｌ ｎ
基于 Ｌ ｂ ＩＷ 的任意波形发生器编程与控制 ａＶ Ｅ
邱迎 锋 陈春 梅 ２ 刘 光斌 ，
（．第二 炮 兵 工程 学 院，陕西 西安 ７ ０ ２ ； ．西安 思 源职 业 学院，陕 西 西 安 ７ ０２ ） １ １０ ５ ２ １０ ５
虚拟仪器Labview的任意波形发生器的课程设计
《虚拟仪器课程》课程设计题目：任意波形发生器学院名称：电气工程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计地点：设计时间：2011-12-12～2011-12-18目录一、labVIEW介绍 (3)二、任意波形发生器的设计 (4)2．1小组任务分配 (4)2．2 仪器功能描述 (4)2．3任意波形发生器发生器的前面板 (4)2．4任意波形发生器的程序框图构成 (5)2. 5 波形产生设计 (6)三、设计小结 (11)一、labVIEW介绍LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument EngineeringWorkbench，实验室虚拟仪器集成环境)是一个基于G（Graphic）语言的图形编程开发环境，在工业界和学术界中广泛用作开发数据采集系统、仪器控制软件和分析软件的标准语言，对于科学研究和工程使用来说是很理想的语言。
它含有种类丰富的函数库，科学家和工程师们利用它可以方便灵活地搭建功能强大的测试系统。
LabVIEW编程语言最主要的两个特点是图形化编程和数据流驱动：（1）图形化编程LabVIEW和Visual C++、Visual Basic、LabWindows/CVI等编程语言不同，后几种都是基于文本的语言，而LabVIEW则是使用图形化程序设计语言G 语言，用框图代替了传统的程序代码，编程的过程即是使用图形符号表达程序行为的过程，源代码不是文本而是框图。
一个VI有三个主要部分组成：框图、前面板和图标／连接器。
框图是程序代码的图形表示。
LabVIEW的框图中使用了丰富的设备和模块图标，和科学家、工程师们习惯的大部分图标基本一致，这使得编程过程和思维过程非常的相似。
多样化的图标和丰富的色彩也给用户带来不一样的体验和乐趣。
前面板是VI的交互式用户界面，外观和功能都类似于传统仪器面板，用户的输入数据通过前面板传递给框图，计算和分析结果也在前面板上以数字、图形、表格等各种不同方式显示出来。
基于labview的任意波形发生器(含vi下载地址)
一、前言虚拟仪器是一种新型的测试仪器，由于其硬件结构简单，主要依靠软件来实现各种测试功能，使用起来更加方便、功能更加强大，所以应用越来越广泛。
虚拟仪器彻底改变了传统仪器由生产厂家定义功能的模式，而是在少量附加硬件的基础上，由用户定义仪器功能。
因为它的运行主要依赖软件，所以修改或增加功能、改善性能都非常灵活，也便于利用PC的软硬件资源和直接使用PC的外设和网络功能。
虚拟仪器不但造价低，而且通过修改软件可增加它的适应性，进而延长它的生命周期，是一种具有很好发展前景的仪器。
与传统仪器相比，虚拟仪器具有高效、开放、易用灵活、功能强大、性价比高、可操作性好等明显优点。
传统的台式任意函数发生器价格高昂, 仪器面板单调、繁杂,单台使用, 以致数据存储、处理不方便, 以 LabVIEW为代表的软件的出现, 轻松的用虚拟仪器技术解决了这些问题, 虚拟仪器技术是以计算机为核心, 由用户设计仪器面板, 通过软件实现仪器功能, 实现信号数据的运算、分析和处理, 并可利用I/O 接口设备完成信号的采集、测量与调试, 用户可随意设计需要的仪器, 并随时根据需要, 通过更新相关软件设置来改进和扩充仪器的性能。
因此在LabVIEW平台上设计了一套任意函数发生器，是很有意义的。
二﹑总体方案设计2.1方案比较、方案论证方案一:直接数字合成图2.1 数字合成任意波形发生器方框图它的工作过程是：振荡器产生高频脉冲波形，经分频器得地址计数器的计数频率，若地址计数器为Ⅳ位(模值=2 )，则把波形的一个周期分为2 个等间隔数据点(抽样点)存入数据存储器，地址计数器不断地循环计数，存储器内数据被逐个读出，经D／A转换器和低通滤波器，可得所需波形。
该方法的特点是每一周期波形的点数是固定的，每一周期内点与点的相位间隔相同。
但两个相邻周期波形之间的两个点的时间间隔与其他点之间的相位间隔有可能不同。
当计数器的位数增加时，这种相邻间隔的误差可以忽略。
用该方法产生波形，其波形频率由两方面决定：(1)波形的频率由地址计数器的计数时钟决定，当波形存储的点数一定时，计数器的计数时钟频率越快，读出一周期波形数据的时间就越短，输出波形的频率就越高，反之则波形频率低； (2)波形的频率也由组成一周期波形的点数来确定，当地址计数器的时钟频率一定时，一周期波形的点数越多，读完一周期波形所需的时间越长，波形频率就低，反之则高。
基于LabVIEW平台的任意波形发生器计算机控制
基于LabVIEW平台的任意波形发生器计算机控制1刘静宜 1丁晓亮 2黄瑜1首都国际机场信息管理技术部(100621) 2北京海洋兴业科技有限公司(100081)摘要:本文介绍了运用G PI B接口和虚拟仪器开发平台LabVIEW设计开发的AFG320任意波形发生器的计算机控制软件,实现了AFG320的计算机控制,扩展了AFG320的功能。
关键词:任意波形发生器 G PI B LabVIEWSoftw are for AFG320Arbitrary W aveform G enerator B ased on LabVIEW Abstract: A control s oftware based on the G PI B interface and LabVIEW for the AFG320arbitrary waveform generator is described in this paper.The s oftware realizes the com puter con2trol of AFG320and extends the functions of AFG320.K eyw ords: Arbitrary waveform generator,G PI B,LabVIEW.引言 飞速发展的现代科学技术对测试测量提出越来越高的要求,主要表现在测试任务多、精度高、速度快等方面,例如汽车驾驶室模拟仿真测试,传统仪器手工操作、单台使用的工作方式已经不能满足其需求,有效的解决方法就是组建自动测试系统。
为了将目前广泛使用的台式任意波形发生器仪器集成到自动测试系统中,我们为泰克公司的AFG320任意波形发生器设计了计算机控制软件。
该软件的优点是:界面友好、操作简单、功能强大、响应迅速,不仅实现了该仪器所有本地控制,而且还能实现任意波形绘制、编辑、存储、打印、输出功能。
计算机控制软件设计 AFG320是泰克公司生产的一款高性能的任意波形发生器。
基于labview的任意波形发生器
基于LabVIEW的任意波形发生器摘要该系统硬件包括PC机、DAQ采集卡，该波形发生器在上述硬件的基础上，利用图形化编程软件LabVIEW编制了用户控制软面板。
系统主要功能包括：产生各种标准波形，利用鼠标绘制任意波形，波形编辑，任意波形输出1引言计算机技术的发展，使传统仪器发生了革命性的变化，虚拟仪器应运而生。
虚拟仪器是90年代提出的新概念，短短的几年间，获得了突飞猛进的发展，说明虚拟仪器大势所趋，是21世纪自动测试与电子测量仪器领域技术发展的重要方向。
何为虚拟仪器?所谓虚拟仪器就是基于计算机平台，利用其强大的软件和硬件资源，实现传统仪器的全部功能。
从表现形式上看，虚拟仪器没有传统仪器那样具体的物理结构，取而代之的是用计算机的软件系统实现的虚拟面板和插在计算机插槽内的电路板插卡。
因为软件是虚拟仪器的真正核心，通过软件设计可以实现和改变仪器的功能，故使得虚拟仪器在性能、易用性、用户可定制性等方面具有很多优点。
在一些大的测控场合，组成以计算机为核心的虚拟测控系统，更体现了虚拟仪器无与伦比的优越性：体积小、功能强、易组合，便于对多元信息系统的处理，使测控系统向小型化、测量功能多样化、信息处理多元化的方向发展。
开发和设计虚拟仪器，可使用LabWindows／CVI，LabVIEW，ⅥsualBasic等语言[1J。
采用图形化编程语言kbⅧW7．0，设计出了任意波形发生器。
在现代电子测量仪器中，任意波形发生器(arbitrary waveform generator，AwG)作为当代最新的一类信号源，正日益引起人们的重视。
它不仅能产生传统函数发生器所有的正弦、余弦、方波、三角波、斜波等常见波形以及衰减振荡正弦、指数形脉冲等复杂波形，而且能根据实际测试需要产生用户想要的任意波形。
通常在靶场测试中，评价测试设备性能的方法是进行大量重复性的射击实验来获取数据，然后利用这些数据对设备进行检验。
但在某些特殊场合，例如弹丸造价昂贵，不适合进行大量的重复实验。
虚拟仪器 labview 课件PPT 第六章 波形显示.ppt
第六章 波形显示
(1).
：是AutoScale X和AutoScal Y的
快捷图标，缺省时为有效。当其无效时，可改变
XY轴的Lable。
(2). ：这是设置X、Y轴刻度数字标度方式的 快捷键，其选项内容与X Scale→Formatting→ Format&Precision一样。
(3). ：使用该工具可以在显示区内随意拖动 波形。
第六章 波形显示
第六章 波形显示
例6.3.2 用一个输入控制两个输出，用XY Graph 显示输入输出之间的关系。
第六章 波形显示
第六章 波形显示
6.4 密度图形显示控件(Intensity Graph)
在前面介绍的Waveform Graph、Waveform Chart 和XY Graph都是用于描绘二维数据的，当需要显示 三维数据时，如平面上各点温度值的发布，就需要 用到密度图。
第六章 波形显示
3. 波形设置。 单击波形显示控件的右上方的波形图标，会弹出
波形曲线的线型、颜色和填充模式等属性菜单，如 下图：
第六章 波形显示
① Common Plots: 图形表示方法。提供了光滑 曲线、离散点图，数据点直接连接以及直方图和填 充图等六种形式。
② Color:设置曲线颜色。
第六章 波形显示
注意：显示N条波形必须有N组数据。数据数组的组 织根据不同需求而定。
第六章 波形显示
第六章 波形显示
例6.1.4 在上例的基础上，要求显示每个点 的采样时间（间隔5ms）和开始采样数据。
第六章 波形显示
第六章 波形显示
例6.1.5 在一次实验中，进行了两个量的电压测 量，但在相同的时间内一个采集了20个点，另一个 采集了40个点。用波形控件显示测量结果。
基于LabVIEW的任意波形发生器
虚拟仪器课程设计报告一、综述任意波形发生器是一种常用的信号源, 广泛用于科学研究生产实践和教学实践等领域。
不论是在生产上还是在科研与教学上, 任意波形发生器都是电子工程师信号仿真实验的最佳工具。
一般来讲任意波形发生器，是一种特殊的信号源，综合具有其它信号源波形生成能力，因而适合各种仿真实验的需要。
1、信号发生器的发展历史自上世纪20年代，首台信号发生器诞生以来，信号发生器经历了一个漫长的发展期，特别是前四十年，由于早期机械结构比较复杂，功率比较大，电路比较简单，因此发展速度比较慢。
而之后的一二十年间，由于分析元件和模拟集成电路的应用，信号发生器开始可以产生正弦波、方波、锯齿波、三角波等几种简单波形，但同时也存在着稳定性差、尺寸大、价格贵、功耗大等诸多问题。
随着70年代微处理器的出现，利用微处理器、模数转换器和数模转换器，信号发生器的功能被大大地开发，能够通过硬件和软件产生较复杂的波形，这类的信号发生器多以软件为主，随着我国经济和科技的发展, 对相应的测试仪器和测试手段也提出了更高的要求。
基于LabVIEW的任意波形发生器就是在这个基础上发展而来。
2、基于LabVIEW的信号发生器的特点LabVIEW作为虚拟仪器技术的主要代表，在信号发生器方面，有着许多不可超越的优点，如虚拟仪器成本低、功能多、灵活性强、人机界面友好并且拥有不输传统台式发生器的性能等等。
其最大的优点就在于用户可根据自己的需求自己修改程序，来达到输出所需波形的目的，这是传统的台式发生器无法比拟的。
3、课程要求以及可行性分析在本课程中，我们需要通过使用LabVIEW2012这款软件，配合实验室配置的数据采集卡和电路实验箱，完成一款简易的任意波形信号发生器的程序开发。
由于实验室的配置齐全，硬件方面可以轻松达到程序最终所需的要求。
而在软件方面，由于LabVIEW内置强大的拓展包和程序库，我们可以通过调用许多其自身已有的子VI如正弦信号发生、公式信号发生、一维插值等，轻松达到输出波形的目的。
labview虚拟波形发生器讲解
1．前言1．1课题的研究背景信号源有很多种，包括正弦波信号源、函数发生器、脉冲发生器、扫描发生器、任意波形发生器、合成信号源等。
随着电子技术的迅速发展和科研，生产对信号源的广泛需求，信号发生器发展迅速，性能日益提高，功能也越来越丰富。
早期的信号发生器主要是由模拟振荡电路构成，这种信号发生器输出的信号稳定度小高，用电位器调节给定的参数误差较大，小能担当复杂系统的调试与测试工作。
1980年代出现了单片机，信号发生器逐渐向数字化发展，发展趋势是以单片机、DSP, CPLD,FPGA等可编程器件为平台，结合直接数字合成(DDS)技术，将合成后的信号通过D/A转换为模拟信号，再加上滤波电路而形成的数字信号发生器，它具有高精度、稳定性好、输出灵活的特点。
信号发生器是一种最悠久的测量仪器，早在1920年代电子设备刚出现时它就产生了。
随着通讯和雷达技术的发展1940年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。
同时还出现了可用来测量脉冲电路或用作脉冲调制器的脉冲信号发生器。
由于早期的信号发生器机械结构比较复杂，功率比较大，电路比较简单，因此发展速度比较慢。
直到1964年才出现第一台全晶体管的信号发生器。
自1960年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器，这个时期的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形，由于模拟电路的漂移较大，使其输出的波形的幅度稳定性差，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形则电路结构非常复杂。
自从1970年代微处理器的出现以后，利用微处理器、模数转换器和数模转换器、硬件和软件使信号发生器的功能扩大，产生比较复杂的波形。
这时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。
LabVIEW中的波形数据
LabVIEW中的波形数据LabVIEW 中的波形数据与其他基于文本模式的编程语言不同，在LabVIEW 中有一类被称为波形数据的数据类型，这种数据类型更类似于“簇”的结构，由一系列不同数据类型的数据构成。
但是波形数据又具有与“簇”不同的特点，例如它可以由一些波形发生函数产生，可以作为数据采集后的数据进行显示和存储。
这一节将主要介绍创建波形数据以及处理波形数据的方法。
1 波形数据的创建LabVIEW 中的波形数据既可以由一些用于产生波形的函数、VIs 以及Express VIs 生成，也可以由数据采集函数从数据采集卡中采集数据而得到。
下面主要介绍用函数、VIs 以及Express VIs 生成波形数据的方法。
在LabVIEW 中，与创建波形数据相关的函数、VIs 以及Express VIs 主要位于函数选板中的波形（Waveform ）子选板以及信号处理（Signal Processing ）子选板中，两个选板分别如图6-19以及图6-20所示。
下面介绍一些常用的用于产生波形数据的函数、VIs 以及Express VIs 的使用方法。
1．基本函数发生器函数（Basic Function Generation.vi ）基本函数发生器函数可以产生正弦波、锯齿波、方波和三角波四种波形，并可以任意设图6-19 波形子选板图6-20 信号处理子选板定波形的频率、幅值、相位以及偏移量（叠加的直流分量）等属性。
图6-21所示的程序演示了基本函数发生器函数产生多种波形的方法，在例程中，用户可以指定波形的类型（正弦波、锯齿波、方波或三角波）、幅值、频率、相位以及叠加的直流分量的幅值等属性，根据这些属性生成相应的波形。
程序的后面板如图6-22所示。
2．调谐与噪声波形发生函数（T ones and Noise Waveform.vi ）调谐与噪声波形发生函数用以产生多个一定频率、幅值、相位的正弦信号叠加的波形数据，同时可以模拟噪声和直流分量，并叠加到已有的波形数据上面。
基于LabVIEW的任意波形发生器(含全部程序截图)
虚拟仪器课程设计报告一、综述1、信号发生器的发展信号发生器是一种能够提供一定波形、频率和输出电平的信号源设备。
40年代开始出现用于测试各种接收机的标准信号发生器。
60年代出现了函数发生器，其多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，一般仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种比较简单的波形。
由于模拟电路漂移问题的存在，其输出稳定性较差，同时要产生较为复杂的信号也比较困难。
70年代以后开始出现微处理器，利用微处理器、模数转换器等，使得较复杂波形的产生容易了很多。
信号发生器的种类繁多，按输出波形可分为正弦信号发生器、脉冲波信号发生器、函数发生器等等。
按产生频率的方法又可以分为谐振法和合成法。
2、基于虚拟仪器的信号发生器虚拟仪器与传统仪器相比有很多优势。
就信号发生器而言，利用虚拟仪器可以很轻易地实现对信号的处理，仪器的功能能够根据需要随时进行适当调整，容易进行调试，而避免了传统仪器面临的不断更新换代的问题。
同时，虚拟仪器的前面板与传统仪器相比对用户更加友好，使用起来更加清晰。
就信号发生器而言，利用虚拟仪器进行设计可以更加轻易获得所需信号，例如不具有明显周期规律的任意波形。
同时，在硬件采集信号设备完好的情况下，很有效的避免了传统信号发生器的波动不稳定性。
3、任务描述本次课程设计利用Labview8.5以及实验室的信号采集设备，实现任意波形发生器的功能。
该信号发生器除了能够产生正弦波、方波、三角波和锯齿波四种典型波形，还能根据输入的公式产生公式波形，幅值、频率等均可以调节。
同时，还实现了通过手绘实现任意波形的输出。
输出的信号均可以与幅值可调的均匀白噪声进行迭加。
二、程序说明1、整体流程该任意波形信号发生器的整体流程如下：2、程序具体说明1、外层条件结构该程序最外层用条件结构实现波形类型的选择。
共有正弦波、方波、三角波、锯齿波、公式波形和手绘任意波形六种波形类型，用一个文本下拉列表选择，将选择结果传给条件结构的分支选择器，选择与所选波形类型相对应的条件分支进行执行。
基于LabVIEW的波形发生器
（ 门大 学机 电 系 厦 门 ３ １ ０ ） 厦 ６ ０ ５
摘
要 ：传 统 信 号 发 生器 只能 产 生 正 弦波 、 波 、 角 波 和锯 齿 波 ４种 基 本 波 形 ， 拟 波 形 发 生 器 不 仅 能 产 生 这 些 基 方 三 虚
本 波形 ， 还可 以输 出任意波形且价格低廉 ， 可以满足高校实 验室教学的需要 。文 中详细介绍 了基于 Ｉ ｂ Ｅ 的虚 拟 ． ＶＩＷ ａ
Ｃｈ ｎ Ｙｏ ｇ ｎ Ｗ ａ ｇ Ｈｏ ｇ ｈ ｏ Ｌｉ ｉ ｎ Ｈｕ ｎ ａ ｑｎ ｅ ｎ ｍｉｇ ｎ ｎ ｃａ ｆ ｇ Ｊ ａ ａ ｇ Ｙｕ ｎ ｉｇ
（ ｅ Ｍ ｅ ｈ ｎ ｃ ａ ｅ ｔ ｏ ｉ ｇ ｎｅ ｒｎ ｆＸｉ ｍｅ ｎ ｖ ｒ ｉｙ， ａ ｎ ３ ０ ５ Ｔｈ ｃ ａ ｉ ｎｄ Ｅｌ ｃ ｒ ｎ ｃ Ｅｎ ｉ ｅ ｉ ｇ ｏ ａ ｎ Ｕ ｉ ｅ ｓｔ Ｘｉ ｍｅ ６１ ０ ）
波形发生器 的组 建方 法 ， 重点阐述了虚拟波形发生器的软面板和应用程序 的设计 。
关键词 ：波形发生器 ；虚拟仪 器；Ｌ ｂ Ｅ ａ ＶＩＷ
LabVIEW中的波形图
LabVIEW中的波形图所谓曲线就是一组X与Y对应数值的图形化显示。
通常曲线图中的Y值代表了数据值，而X值则代表了时间。
波形图控件（waveform chart）可以在Controls工具面板的Modern>>Graph子面板中找到。
这个控件是一个专门用来显示一个或多个数据曲线的数值类型的指示器控件。
这个控件经常在循环结构中使用，用来保留与显示以前采集到的数据，并追加新产生的数据，将这些数据以连续更新的方式进行显示。
在波形图控件中，Y值表示了新产生的数据，X值表示了时间（通常，每次循环就产生一组新的Y值，而X值则表示了一个循环的时间）。
在LabVIEW中只有一种波形图控件，不过这个控件有三种数据刷新模式。
下图就是一个多曲线波形图的例子。
波形图更新模式波形图控件的三种数据更新模式分别是带状记录纸模式(strip chart)，示波器图模式（scope chart）以及扫描图模式（sweep chart），如下图所示。
数据更新模式可以通过在波形图控件上面点击鼠标右键后在弹出菜单中的Advanced>>Update Mode>>子菜单来加以改变。
如果在VI程序运行期间想要修改波形图控件的数据更新模式，由于运行时的控件右键菜单与编程时的不同，就在该控件的邮件菜单中的Update Mode中选择即可。
带状记录纸模式的显示和真正的带状记录设备的显示相像。
示波器图模式则和真正示波器的曲线显示相像，该模式中当曲线到达波形图的右边界之后，整个曲线就会清除并从波形图的左边界重新开始显示。
扫描图模式与示波器图模式十分相似，不过扫描图模式中曲线到达右边界后并不会有清除动作，而是有一个竖线出现在波形图中，该竖线标识着新数据的开始，并在新数据不停添加的时候，该竖线会慢慢移动。
这些区别在看到实际波形图控件在不同刷新模式先运行之后就很容易区别开来的。
由于示波器图模式与扫描图模式在追溯以往曲线上比带状记录纸模式的开销要少，所以这两种数据更新模式要比带状记录纸模式很明显的快得多。
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驱动程序
WDM VXD
系统软件设计
控件
LABVIEW编程
用户态
核心态
调用
DLL
访问
Hale Waihona Puke 驱 动LabVIEW
CLF接口
设备
系统软件设计
• • • • 函数波形数据生成 任意波形数据生成 频率控制 数据传输
函数波形数据生成
• • • • • 正弦波 方波 三角波 锯齿波 直流
－正弦波数据生成
NI-5401 16MHz函数发生器
• 16MHz正弦波 • 1MHz方波,三角波,斜波 产生 • 9.13mHz频率分辨率 • 40MS/s更新速率 • 12位幅值分辨率
NI-PCI 6024E 多功能数据采集卡
• 基于PCI总线 • 16个模拟输入的程控放大器 • 1个12位的A/D转换器 (200KS/s) • 2个12位的D/A转换器(10KS/s) • 2个24位的定时/计数器 • 8个TTL电平的数字I/O端口.
n sin(2 ) 1 N Y 2
－方波波数据生成
NI-5421 40MS/s 任意波形发生器
• • • • • 40MS/s更新速率 12位分辨率/60dB SFDR 16MHz正弦波输出 波形连接与循环 4或16MB板载内存
NI-5404 100MS/s 时钟和频率发生器
• 可生成9KHz~100M正弦波 • 生成直流~100MHz采样时 钟频率 • 1.07uHz的频率分辨率 • 12位幅值分辨率
系统设计方案
• 扫描发生技术
可变 时钟 波形 存储器 D/A 转换器
低通 滤波器
信号输出
将一个任意波形信号取样、量化、编码，形成数字量， 存于存储器中，通过系统时钟按地址逐个扫描，改变 扫描频率就可以得到不同频率的输出，再通过Ｄ/Ａ转 换器及滤波器即可得到任意波形的信号。
输出频率fout fclkin / N fclkin 可变时钟；N-波形数据点数
本系统采用该方案实现任意波形发生器 该方案的缺点是：输出频率不够高．
系统设计框图
应用程序 (LabVIEW/ LabScene)
USB接口 通信模块
可变时钟生成 (AD9850)
out
微控制器 89S52
放大 滤波
D/A变换 MAX5541
CPLD 逻辑控制模块 波形存储器 (62256)
扫描时钟发生－AD9850
• AD9850是AD公司生产的DDS芯片 ，32bits频率控制 字,5bit相位调制,具有简化的控制接口（并行或串行输 入）。32位相位累加器，截断成14位，输入正弦查询表， 查询表输出截断成10位，输入到１０位DAC。 并集成了 高速比较器，能实现全数字编程控制的频率合成器和时钟 发生器，其最高输出可达４０M．
MAX5541转换控制时序 每次输入16位数据，CS低电平有效，SCLK上升沿锁 存每位数据，CS上升沿将全部数据锁存，启动一次数 据转换
USB通信接口设计
• • • • USB接口介绍 USB硬件开发 USB固件程序开发 特点：
价格低廉 即插即用 低功耗 总线供电 多种 设备类
多种速度 模式
PC驱动程序开发
系统设计方案
• 直接频率合成技术（DDS）
参考 频率源 频率 控制字 频率 累加器
波形 存储器
信号
D/A 转换器 低通 滤波器 输出
将一个正弦信号取样、量化、编码，形成一个正弦函数表存于存储器中， 通过改变相位累加器的频率控制字来改变相位增量，并将变化的相位/幅值 量化的数字信号通过Ｄ/Ａ转换器及低通滤波器即可得到合成的模拟信号。
• 综合了其他信号源产生波形的能力 • 产生波形可编程控制 • 适用于各种仿真试验、教学实验等
NI-5421 100MS/s 16位任意波形发生器
• 利用插值可达400MS/s有效采 样率 • SFDR接近91db • 8、32或256MB的板载内存 • 16位LVDS数字模拟输出 • 具有波形连接与循环的功能
波形数据
控制字＝２
控制字＝４
输出频率f out Wcon f clkin / 2 N Wcon -频率控制字；f clkin 系统时钟；N-控制字位数
直接数字合成芯片ＡＤ９８５０正是采用了这种方案，产生正弦波． 该方法的缺点是：由于是抽点，难免会丢失波形的某些细节，很难做到 任意波形发生． 该方法的优点是：可以产生频率很高的规则波形，而且相位连续．
AD9850管脚图
AD9850功能框图
W_CLK、FQ_UD控制信号由CPLD内部产生； 总线DATA在W_CLK上升沿将数据装入寄存器，40位需重复5次。最后 在FQ_UD上升沿把40位数据从输入寄存器装入到频率、相位及控制数 据寄存器。
AD9850控制时序
D/A转换－MAX5541
• D/A转换器的选择 D/A转换器是整个系统的核心器件，波形信号的质量取决 于其分辨率和数据输出速率。其制约关系为： 1. D/A的分辨率越高，则高次谐波的分量越小； 2. 一周期的数据点数越多，模拟信号越平滑； 3. 一周期数据点数多，则信号所能达到的最高频率降低； 4. D/A的输出速率越高，波形平滑度越好，一般情况下并 行D/A的输出速率高，控制方便，但是价格高，占用的I/O 也多； 综合上述因素，本设计采用了MAXIM公司的MAX5541， 它是16位D/A，2.5V外部基准，0~2.5V电压输出，10MHz 三线式串行总线接口，1us的信号建立时间。
虚拟仪器系统 —
基于USB的任意波形发生器
提纲
• • • • • 研究意义及现状 系统指标及设计方案 系统硬件设计 系统软件设计 任意信号发生器测试效果
研究意义及现状
• 传统信号发生器
正弦波信号源 函数发生器 脉冲发生器 扫描发生器 针对特定应用,产 生波形种类有限, 波形不可编程
虚拟任意波形发生器
系统设计指标
• • • • • • • • • USB通信接口，实现即插即用 具有函数发生器和任意波形发生的功能 输出波形频率:0.01Hz~100KHz 频率分辨率:0.01Hz 垂直分辨率:16位 波形幅度：0~5 Vpp 波形存贮容量:32K 采用LabVIEW或LabScene作为上层软件 微型,低功耗,无需外部电源，工作电流<500mA