基于Labview的虚拟信号发生器的设计(毕设)

基于Labview的虚拟信号发生器的设计(毕设)

课题名称基于LabVIEW8.0的虚拟函数信号发生器的设

计

指导教师姓名肖俊生

学生姓名刘增辉

专业自动化

学号 0967106205

基于LabVIEW的虚拟函数信号发生器的设计

摘要

本文实现了基于LabVIEW8.5的虚拟正弦波、方波、三角波、锯齿波以及任意信号波形的信号发生。操作人员可以根据需要,改变波形的频率、幅值、相位、偏移量等参数，并可保存波形的分析参数到指定文件。本论文首先简介了虚拟函数信号发生器的开发平台，及虚拟信号发生器的设计思路，并且给出了基于LabVIEW的虚拟信号发生器的前面板和程序设计流程图，讲述了功能模块的设计步骤，提供了虚拟发生器的前面板。本仪器系统操作简便，设计灵活，具有很强的适应性。

【关键词】：虚拟仪器，LabVIEW，信号发生器

第一章虚拟仪器（Virtual Instrument）

1.1 虚拟仪器概念

虚拟仪器的起源可追溯到20世纪70年代。“虚拟”的含义主要是强调了软件在这类仪器中的作用，体现了虚拟仪器与主要通过硬件实现各种功能的传统仪器的不同。由于虚拟仪器结构形式的多样性和适用领域的广泛性，目前对于虚拟仪器的概念还没有统一的定义。美国国家仪器公司（National Instruments Corporation，NI）认为，虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通信及图形用户界面的软件组成的测控系统，是一种计算机操纵的模块化仪器系统。

虚拟仪器主要由通用的计算机资源（例如微处理器、内存、消声器）、应用软件和仪器硬件（例如A/D\、D/A、数字I/O、定时器、信号调理等）等构成。使用者利用应用软件将计算机资源和仪器硬件结合起来，通过友好的图形界面来操作计算机，完成对测试信号的采集、分析、判断、显示和数据处理等功能。虚拟仪器中的硬件主要用于解决信号的调理以及输入、输出问题。而软件主要

用于实现对数据的提取、分析处理、显示以及对硬件的控制等功能，这些功能在传统电子仪器中往往通过硬件来实现。图1-1给出了一种利用数据采集卡实现的虚拟仪器。

图1-1 常见虚拟仪器的组件方案

与传统仪器相比，虚拟仪器具有以下优点。

（1）虚拟仪器的软件和硬件具有开放性、模块化、互换性以及可重复使用等优点。例如，为了提高仪器的性能，可加入一个通用的仪器模块，或者更换一个仪器模板，而不必重新购买整个仪器。

（2）在通用硬件平台搭建后，由软件来实现仪器的具体功能，即软件在虚拟仪器中具有重要的作用。

（3)虚拟仪器的功能是由用户根据实际需要通过软件来定义的，而不是事先由仪器商定义的。

（4）虚拟仪器研制的周期较传统仪器大为缩短。

（5）虚拟仪器的性价比较高。

（6）由于虚拟仪器技术是建立在计算机技术和数据采集技术基础上的，因而技术更新较快、成本较低、测试自动化程度较高，而且可与网络及其他设备互联。

（7）虚拟仪器具有友好、灵活的人机界面，传统仪器的界面较呆板。

1.2 虚拟仪器的分类

虚拟仪器随着计算机的发展和采用总线方式的不同，一般可分为六种类型。

（1）PC总线插卡型虚拟仪器

这种方式借助插入计算机内的数据采集卡与专用的软件构成测试系统。PC-DAQ/PCI插卡是最廉价的形式，从数据采集的前向通道到后向通道的各个环节都有对应的产品。它充分利用了PC的机箱、总线、电源及软件资源，因而也受PC机箱环境和计算机总线的限制，存在诸多的不足。美国NI公司提出的PXI

总线，是PCI总线计算机在仪器领域的扩展，由它形成了具有性能价格比优势的最新虚拟仪器测试系统，但由于技术新、成本高，目前使用还不普及。

（2）GPIB总线方式的虚拟仪器

GPIB技术是IEEE488标准的虚拟仪器早期的发展阶段。它的出现使电子测量独立的单台手工操作向大规模自动测试系统发展，典型的GPIB系统由一台PC机、一块GPIB接口卡和若干台BPIB形式的仪器通过GPIB电缆连接而成。用GPIB通用仪器总线，可替代传统的人工操作方式，在计算机的控制下完成复杂的测量。我国几百家厂商的数以万计的仪器都配置了GPIB总线，应用遍及科学研究、工程开发、医药卫生、自动测试设备、射频、微波等各个领域。

（3）VXI总线方式虚拟仪器

VXI总线是一种高速计算机总线VME总线在VI领域的扩展，它具有稳定的电源，强有力的冷却能力和严格的RFI/EMI屏蔽。由于它的标准开放、结构紧凑、数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用、众多仪器厂家支持的优点，很快得到广泛的应用。经过多年的发展，VXI系统的组建和使用越来越方便，尤其是组建大、中规模自动测量系统以及对速度、精度要求高的场合。有其他仪器无法比拟的优势。然而，组建VXI总线要求有机箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造价比较高。

（4）PXI总线方式虚拟仪器

PXI总线方式是PCI总线内核技术增加了成熟的技术规范和要求形成的，增加了多板同步触发总线的技术规范和要求形成的，增加了多板发总线，以使用于相邻模块的高速通讯的局总线。PXI的高度可扩展性。PXI具有8个扩展槽，而台式PCI系统只有3~4个扩展槽，通过使用PCI—PCI桥接器，可扩展到256个扩展槽，台式PC的性能价格比和PCI总线面向仪器领域的扩展优势结合起来，将形成未来的虚拟仪器平台。

（5）并行总线方式虚拟仪器

最新发展的一系列可连接到计算机并行接口的测试装置，它们把仪器硬件集成在一个采集盒内，完成各种测量功能。

（6）串行总线方式虚拟仪器

USB通用串行总线，是简化PC与外设之间互联的一种标准总线，它使设备具有热插拔、即插即用、自动配置的能力。USB的级联星形拓扑结构大大扩充了外设数量，使用外设更加便捷、快速。而USB2.0标准更是将数据传输速率提高到了一个新的高度，因而具有很好的应用前景。由于其价格