基于虚拟仪器的信号发生器的设计

目录
一、设计要求 (1)
二、设计思路与预期实现功能： (1)
1、设计思路： (1)
2、预期实现功能： (1)
三、函数发生器的设计 (2)
1、登陆界面： (2)
2、函数信号发生器子VI（数码管显示）的设计 (3)
3、频率输入与显示： (3)
4、倍率选择： (4)
5、波形选择： (4)
6、波形对称、方波占空比和信号幅度： (4)
7、扫描速率和扫描宽度： (5)
8、局部变量： (6)
9、调用子程序： (6)
10、未加入噪声时的波形显示波形显示： (6)
11、加噪声信号后的函数信号波形 (6)
12、此次函数信号发生器整体程序框图 (7)
四、测试和结果 (9)
五、性能分析 (9)
六、虚拟函数信号发生器具体操作方法 (10)
1、关于登录： (10)
2、关于频率调节与倍率选择： (10)
3、关于波形选择: (10)
4、波形的其他基本参数调节： (10)
5、停止按钮： (10)
七、个人心得与体会 (11)
八、参考文献........................................................................................................... 错误!未定义书签。

一、设计要求
题目：基于虚拟仪器的信号发生器的设计
初始条件：
查询现有信号发生器产品，找到参考设计的仪器参数及前面控制界面，用虚拟仪器软件完成相近大部分功能，并适当说明操作和设计思想。

输入信号可用软件模拟，或用函数发生。

要求完成的主要任务：
至少完成设计内容中各部分基本内容，可添加适当相关内容。

1）用户认证入口。

2）能运用设计前面板中字体、颜色、修饰功能。

3）载入指定公司图标图片到前面板(信号发生器参考原形图片)。

4）设计中运用弹出对话框操作至少2处。

5）结构设计至少用到3种以上，（for循环，while循环，公式节点，事件结构，局部变量，全局变量等）
6）最少完成3种信号的输出。

7）VI层次结构包含主程序－子程序调用，子程序图标修改（非默认形式即可）
8）论述说明各环节分析及设计原理。

9）完成正文8-18页的报告。

二、设计思路与预期实现功能：
1、设计思路：
首先设计一个函数信号发生器的数码管显示子VI，然后设计一个登录界面，函数发生器程序放在登陆程序后面。

2、预期实现功能：
此次设计的函数信号发生器ＶＩ包含有用户认证的登陆界面、具体函数信号的调节（包括信号的波形、频率、幅度的调节）、示波器的相关参数调节（包括扫波形对称、描宽度、扫描速率）、信号相关参数的数码显示（包括信号的频率、幅度）。

设计的功能主要包括四类函数信号一正弦波、方波、三角波、锯齿波的输出，频率的倍乘与微调相结合，以及实现输出波形的电压幅度的控制等功能，并可以对采样信息，频率，幅值以及相位参数进行调节控制，方波还可以控制占空比。

三、函数发生器的设计
1、登陆界面：
本版块在程序中加入了“用户登录”，提前在库中存储了用户的信息（包括用户名和密码），登陆界面采用事件结构，当输入的用户名和密码与预设的用户名和密码一致时弹出“登陆成功！”对话框，否则弹出“用户名或密码错误！请重新输入！”对话框，登陆成功是电源指示灯亮，此时函数信号发生器电源接通开始工作。

图1 登陆成功图2登录失败
图3 登录失败重新输入提示
图4登录界面程序框图
2、函数信号发生器子VI（数码管显示）的设计
采用条件结构设计一个数码管子程序，输入数值输出显示为7个布尔，构成7段数码管，如图5 ，图6所示，编辑子程序图标，显示连接板时采用一个输入端7个输出端，如图7
图5数码管子程序程序框图图6数码管子程序前面板图7数码管子程序图标
3、频率输入与显示：
频率输入采用转盘形式的输入，显示部分则选择调用数码管子程序的方式显示。

图8信号频率与倍率选择前面板图9信号的倍率选择程序框图
图10信号频率的数码显示
4、倍率选择：
倍率选择采用下拉列表和for循环的结合，具体设计方法是：取下拉列表中选择的倍率的项的值为for循环的次数n值，具体对应的是选择倍率所处的下拉列表的位的值就是相应的频率要乘的倍数，也是与其相连接的条件结构的选择项，即与之对应的倍率选择灯会相应点亮。

当倍率选择的项的值小于3时，Hz指示灯亮，当倍率选择项的值大于等于3时kHz 指示灯亮。

如当选择倍率为×100时，for循环次数n为2，频率相应的乘以100（for循环2次，乘2次10），此时Hz指示灯亮，倍率选择指示灯×100灯亮。

图11信号频率的倍率选择程序框图
5、波形选择：
波形选择采用下拉列表与条件结构相结合的形式构成，具体的波形显示灯与倍率选择等类似。

6、波形对称、方波占空比和信号幅度：
都用转盘输入方式输入，波形对称采用的是初始相位的输入；占空比仅在信号波形为方波时有效；当信号幅度值大于999mV时Vp-p指示灯亮，此时幅度值除以1000后再输出到数码管显示；当信号幅度值不大于999mV时mVp-p指示灯亮，此时直接输出至数码管显示。

图12波形选择、波形对称、方波占空比和信号幅度调节前面板
图13波形选择程序框图
图14信号幅度数码显示前面板图15信号幅度数码显示程序框图
7、扫描速率和扫描宽度：
用转盘输入数值调整
图16扫描宽度和扫描速率前面板图17相位输出前面板
8、局部变量：
本部分为波形显示的局部变量采用
图18局部变量调用图19 数码管子程序的调用9、调用子程序：
数码管显示调用子程序如上图
10、未加入噪声时的波形显示波形显示：
图20输出信号的波形图显示
11、加噪声信号后的函数信号波形
图21加入均匀白噪声后的波形
12、此次函数信号发生器整体程序框图（见下页图）
图22此次设计整体程序框图
四、测试和结果
1) 信息输入有误，弹出错误提示框。

2）输入信息正确后，程序开始运行.
3)设置好基本参数后即可运行显示即时波形与相关参数
五、性能分析
1）本程序界面友好，基本与实物图相符，生动形象，对于波形输出具有实时的动态效果。

2）在采样数过大时，因为界面有限的原因，产生的波形将会很密集，无法辨析波形。

3）本程序对信号频率有要求，因为信号输入为转盘输入，在0-10000HZ时，信号能够正常显示在示波器上，但如果频率过大，将需要调整频率输入的范围。

（在属性中进行标尺修改）4）对于原实物图中的内对数、内线性、外扫描、外计数部分暂时无法设计出来。

（其原理暂不知待解决）
六、虚拟函数信号发生器具体操作方法
1、关于登录：
运行程序软件后，点击“登录”按钮，弹出用户登录界面，此时若输入的用户名或密码错误会继续弹出输入界面，但此时请继续输入，函数信号发生器程序将无法运行；
输入正确的用户信息后会显示登陆成功对话框，此时程序可正常运行。

（我在程序中预设的用户名和密码分别是abc和123。

）
2、关于频率调节与倍率选择：
频率输入采用旋钮输入形式输入，设置的输入范围为0-10000Hz（范围可调，在属性-标尺中修改），选择倍率时可以在下拉列表中自由选择合适的倍数。

3、关于波形选择:
操作方法同倍率选择
4、波形的其他基本参数调节：
波形对称即初始相位，使用时根据波形适度调节，显示符合实验要求的波形即可；
方波占空比仅在波形信号为方波时有效，此时占空比不能为0；信号幅度的调节可在设定的0-9000mV之间调节；扫描速率的调节可根据具体波形显示来调节，以达到最清晰的波形显示；扫描宽度可根据波形的疏密来调节。

以上旋钮所有输入即可通过旋钮进行粗调节也可通过旋钮的数值输入来微调节。

5、停止按钮：
程序运行完毕可点击停止按钮对程序进行控制，停止函数信号发生器的运行。

停止后程序前面板暂停运行，此时显示的均为暂停前的输入与输出显示。

七、实验心得与体会
为时两周的Labview课程设计让我学到了太多的东西。

程序设计前夕，对于这次Labview课程设计的设计要求又点没头绪，而且里课程结束有好几周，对于要设计的函数信号发生器的具体设计步骤还不是很清晰。

在选取实物图片时，我选择了在实验室接触比较多的SP1643B函数信号发生器，对照着实物图片与具体输入输出的结果相结合，最后确定了此次课程设计的大体思路。

对于本次课程设计断断续续修改了很多次，不断的完善前面所做的程序，在不断地设计中将以前学的只是进行了进一步巩固。