基于labview多功能函数信号发生器课程设计报告

课程设计报告
（2010//2011学年第二学期）
课题名称：基于Labview的虚拟信号源的设计指导教师：
设计地点：
起迄日期：2011年2月23日-2011年3月1日
学院：自动化学院
专业：测控技术与仪器
班级：
学生姓名：
学生学号：
一、虚拟仪器简介 (1)
二、设计要求 (2)
三、设计与实现 (3)
四、测试结果 (13)
五、性能分析 (17)
六、个人心得与体会 (18)
七、参考资料 (19)
基于Labview的虚拟信号源的设计一：虚拟仪器简介
虚拟仪器是依靠VXI、PXI等标准总线采用驱动器使计算机有控制物理仪器设备的能力。

虚拟仪器代表着从传统硬件为主的测试系统到以软件为中心的测试系统的根本性转变。

也许大家对驱动器这个概念不怎么陌生吧，在这里我稍作解释。

计算机在测试和自动化领域中的应用，导致了仪器“驱动器”概念的诞生，驱动器又称驱动程序。

仪器驱动器是介于计算机与仪器硬件设备之间的软件中间层，由函数库、实用程序、工具套件等组成，是一系列软件代码模块的统称。

它驻留在计算机中，是连接计算机和仪器的桥梁和纽带。

虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的，所以完全“继承”了以现成即用的PC技术为主导的最新商业技术的优点，包括功能超卓的处理器和文件I/O，使您在数据高速导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析。

此外，不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。

NI的软硬件工具使得工程师和科学家们不再圈囿于当前的技术中。

得益于NI软件的灵活性，只需更新您的计算机或测量硬件，就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需软件上的升级即可改进您的整个系统。

在利用最新科技的时候，您可以把它们集成到现有的测量
设备，最终以较少的成本加速产品上市的时间。

在驱动和应用两个层面上，NI高效的软件构架能与计算机、仪器仪表和通讯方面的最新技术结合在一起。

NI设计这一软件构架的初衷就是为了方便用户的操作，同时还提供了灵活性和强大的功能，使您轻松地配置、创建、发布、维护和修改高性能、低成本的测量和控制解决方案。

虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。

随着产品在功能上不断地趋于复杂，工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求，而连接和集成这些不同设备总是要耗费大量的时间。

NI的虚拟仪器软件平台为所有的I/O设备提供了标准的接口，帮助用户轻松地将多个测量设备集成到单个系统，减少了任务的复杂性。

虚拟仪器技术已成为测试、工业I/O和控制和产品设计的主流技术，随着虚拟仪器技术的功能和性能已被不断地提高，如今在许多应用中它已成为传统仪器的主要替代方式。

随着PC、半导体和软件功能的进一步更新，未来虚拟仪器技术的发展将为测试系统的设计提供一个极佳的模式，并且使工程师们在测量和控制方面得到强大功能和灵活性。

二：设计要求
信号发生器是一种常用的信号源, 它广泛应用于教学及科学研究
实验中.传统的信号发生器性价比低, 功能少且模式固定.近年来, 随着虚拟仪器( virtual instruments, 简称VI) 技术的发展, 诞生了虚拟信号发生器,能发生正弦、方波、三角波`锯齿波及任意波等基本信号。

本设计充分利用Lab-VIEW开发平台提供的丰富资源, 采用模块化的设计方法, 共有7个子VI, 进一步完善了虚拟信号发生器的功能, 能产生5种常用信号以及其他较复杂的信号（本课题暂不做研究）
三：设计与实现
1）设计思路：
将本课题命名为“多功能函数信号发生器”，首先设计一个多功能函数信号发生器的子VI，然后设计一个登录界面，加载前面设计的子VI。

2）具体实现：
1:登录界面的设计
为了使登录界面更加友好，更加清晰明了。

本版块首先在前面板精心插入了一张清新的图片作为背景，给人以视觉美的体验。

本版块在程序中加入了“用户登录”，提前在库中存储了6个用户的信息（包括姓名，学号，密码），然后合理分布各元素的位置，使用户更一目
了然的明晰程序的使用方法。

a:登录界面框图程序结构图
登录界面框图程序结构图b:友好清新的登录界面前面板
登录界面前面板c：登录界面后面板程序图
2：多功能函数信号发生器子VI的设计
本版块是整个程序的主宰，他是本课题产生信号源的程序。

在本程序中，设置了产生信号源的两个通道：CH1通道和CH2通道。

各个通道产生的信号可以在同一个示波器中显示波形，但彼此互不干扰。

每个通道可以对波形进行控制，分别可以输出正弦信号，方波信号，三角波信号，锯齿波信号。

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。

另外还能进行自定义函数产生任意波。

程序中还设置了重置信号，时间延迟控制。

多功能函数信号发生器界面框图程序结构图
多功能函数信号发生器后面板程序
3：用户登录系统的设计
本版块先建立了一个簇，存储了6个用户信息（包括姓名，学号，密码），然后将库中信息逐个与用户输入的信息进行匹配，如果有匹对的，便加载以下的子VI，否则弹出错误提示框，用户必须再次输入正确的信息才能进入以下程序。

4：利用局部变量设计“记住密码选项”
如果未使用此项功能，用户登录进入程序后，信息栏将会自动保存登录信息，在实际生活应用中可能会造成信息外漏的风险，因此特设置此项，只有在选中“记住密码”选项时，才会保留，否则会立即清零。

在程序中，使用到了局部变量，建立登录数组的局部变量，当按下未“记住密码”，则将零常量赋值给此局部变量。

5：加载框的设计
本版块较简单，使用100的for循环，根据进度条的延时输出，则表现为动态的加载效果。

5：关于播放音效VI的设计
为了使程序不但在视觉上达到清新的效果，而且在听觉上也达到此效果，特设计此VI。

在程序中适当的位置加载适当的音效，能够使程序具有生动形象的动态效果。

例如，本程序在登录时加载了XP系统的开机登陆音，在错误提示框显示时加载了警告音，在“登录”，“重置”，“CH1”，“CH2”，“自定义波形”等按键位置利用添加寄存器进行同或运算，加载按键音，可以达到按键即有按键音效的效果。

提取音乐路径加载音乐的VI
6：获取系统时间
7：利用全局变量在子VI中显示主VI中的用户登录信息
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，开始加载.
3）：CH1通道：5HZ，0.46V的正弦波信号
CH2通道：5HZ，0.4V，占空比50%的方波信号
4）：CH1通道：5HZ，0.46V的三角波信号
CH2通道：5HZ，0.4V，占空比50%的锯齿波信号
5）CH1通道：2HZ，波形函数sin(5*w*t+2*pi(1))*cos(pi(1)*t) CH2通道：关闭
6）：CH1通道：关闭
CH2通道：2HZ,波形函数5*sin(5*w*t+2*pi(1))*sin(pi(1)*t)
五：性能分析
1）：本程序界面友好，附插音效，生动形象，具有动态效果。

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，在0-100HZ时，信号能够正常显示在示波器上，但如果频率过大，将会发生错误。

（原因待解决）
六：个人心得与体会
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，对此蛮有压力的，因为大三第一学期对于Labview的学习并没有倾注太多的心，另外加上是英语版教材，所以学的并不是很扎实。

在选题时，是随机抽取的，抽到了本课题基于labview的虚拟信号源的设计，听同学说很简单，但我有点不放心，仍然花了很多的精力到处收集资料，最后确定了大体思路。

根据确定的思路，花了不到半天的时间便完成了信号源的设计，于是我有到处收集资料，借鉴同学们的作品，不断地将以前单一的程序完善，附加多样的功能。

例如，我的最初作品只有一个通道，后来在做示波器同学的启发下，我添加了CH2通道，并附加了自定义波形的功能。

在后期，添加了登录界面，并对界面进行了美化。

总之，从创作初期到完成，我大大小小做了接近100次的更改，调整和完善。

我觉得学习是一个持续的过程，我们总能在不断地总结反思和借鉴中，发现已有的不足，找到可以改进的契机，最终自己将在不断地追求中学到以前不曾认识的知识，而这些在现在已都深深地巩固在自己的大脑中。

最后，我要说，我对于labview产生了浓厚的兴趣，因为他设计生动形象，并且我会鞥家深入地研究学习labview程序设计，学并且以致用。

七：参考资料
bview程序设计与应用（第二版）杨乐平李海涛杨磊编著
2.The Design of Graphical Programming Language Rong Zhou
19。