基于LabVIEW的信号与系统实验平台的设计

2012年第05期

吉林省教育学院学报

No.05，2012

第28卷JOURNAL OF EDUCATIONAL INSTITUTE OF JILIN PROVINCE

Vol .28（总305期）

Total No .305

收稿日期：2012—03—01

作者简介：满江红（1971—），男，吉林长春人。中国网通集团有限公司长春分公司网络建设部，技术主管，研究方向：综合通信技术。

基于LabVIEW 的信号与系统实验平台的设计

满江红

（中国网通集团有限公司长春分公司，吉林长春130000）

摘要：近年来，随着电子、计算机和网络技术的发展及其在测量仪器上的应用，产生了一种新的测试理论和方法———虚拟仪器（VirtualInstrument ，VI ）。所谓虚拟仪器，就是指用户通过计算机平台，根据自己的需求设计仪器的测试功能。虚拟仪器的出现打破了人们对仪器的传统观念，在测试系统和仪器设计中用户可以尽量用软件代替硬件，而无需购买大量的、昂贵的实验仪器设备。

关键词：LabVIEW ；信号与系统实验平台；设计中图分类号：TN911．6

文献标识码：A

文章编号：1671—1580（2012）05—0153—02

基于Lab VIEW 构建虚拟实验室正逐渐被越来越多的高校所采用，

本课题能避开硬件系统的不足，巧妙地运用软件来仿真硬件才能实现的实验结果，

大大降低了实验设备要求，节约了人力和财力，而且有很多的库函数可以在实验时直接调用，避免了用硬件做实验的局限性，可以更方便地做信号系统实验。

一、

LabVIEW 简介LabVIEW 是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言，采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。LabVIEW 提供很多外观与传统仪器（如示波器、信号发生器等）类似的控件，可以方便地创建用户界面。通过使用图标和连线编程对前面板上的对象进行控制，这就是图形化源代码，又称“G 代码”或

“程序框图代码”。LabVIEW 的核心是VI 。VI 有一个人机对话的用户界面—

——前面板（FrontPanel ）和相当于源代码功能的框图程序（Diagram ），前面板接受来自框图程序的指令。LabVIEW 还包含了大量的工具与函数用于数据采集、分析、显示与存储等

二、整体设计该信号与系统实验台的整体设计方案是：根据LabVIEW 自上而下的设计思想，构建出整个实验平台的系统结构框图，先设计系统的主界面，再设计各

个实验子界面和实验模块，最后通过调用子VI 程序

来实现链接。主界面包括运行按钮，

停止按钮和三个实验模块选项栏，实验模块包括初级实验、中级实

验和高级实验。

（一

）

平台系统结构图平台系统结构图如下所示：

图1平台系统结构图

（二）人机界面

点击运行按钮就出现操作界面，界面上包括初级实验、中级实验、高级实验等三部分，当点击相应实验就会出现各个实验题目，然后点击进入就可以进行相应实验了，实验完成点击停止按钮就可以结束本次实验。人机界面如下图所示：

3

51

图2实验台前面板

（三）程序内部模块的生成

利用LabVIEW 的图形化编程语言，

对数字信号处理实验进行编程设计，达到模拟仿真的效果。下

面就以“公式信号的生成”实验为例说明程序模块的设计。

在数字信号处理中，有时会遇到根据已知的公式生成一定规律的波形信号，这时我们可以使用LabVIEW 中的公式波形VI （FormulaWaveform．vi ）生成，该VI 有一个参数“公式”通过这个参数可以使用字符串型的“公式”来表示所需要的波形信号函数式

。

图3公式波形VI 的连线板

1．实验步骤

新建一个名为“公式设定信号的生成．vi ”的

VI ，添加一个While 循环结构，以便连续地生成和观察信号波形。

在While 循环中放入“FormulaWaveform．vi ”，并为它的各个输入参数添加到相应的控件，将它的参

数“信号输出”连接到一个波形图进行显示。

2．

程序前面板和程序框图

图4“公式设定信号的生成”

的前面板

图5“公式设定信号的生成”的程序框图

运行程序后通过前面板上的各个控件调整输入参数，以及写入正确的公式，就可以观察到所生成波形的动态变化。

3．程序验证

公式设定信号的生成是根据已知的公式生成一定规律的波形信号，用简单的正弦信号来验证生成

的是否是正弦波，如果所生成的信号波形是正弦波

那说明程序是正确的，否则是错误的。在前面板中输入正弦公式并将频率调到3．00，这样方便观察波形，然后运行程序，观察是否产生的是正弦波形。前面板框图如图6所示

。

图6输入正弦公式的前面板框图

这样从前面板所显示的波形是正弦波，这说明利用LabVIEW 编程得出的“公式设定信号的生成”实验程序是正确的。

三、结论

本设计利用LabVIEW 强大的信号分析功能，构建出信号与系统虚拟实验平台。该平台具有简单、直观、易懂和良好的人机界面等特点，不仅使用方便，而且还节省了成本，所以在实验中搭建一个信号

与系统虚拟实验平台具有很重要的意义。

［参考文献］

［1］陈金平，王生泽，吴文英．LabVIEW 与C 语言接口的方法［J ］．自动化仪表，2005（7）．

［2］乔毅，栾美艳，袁爱进，唐明新．基于LabVIEW 和OPC 的数据通信的实现［

J ］．控制工程，2005（2）．［3］尹爱军，秦树人，周传德．网络虚拟仪器的一种新构架［J ］．中国机械工程，

2005（5）．［4］戎舟，许小波．用DataSocket 技术实现基于Web 的网络化虚拟仪器［

J ］．南京工业大学学报（自然科学版），2005（1）．［5］郑诗樵，黄文达．基于LabVIEW 的网络实验仪器的开发［J ］．实验室研究与探索，2005（1）．

4

51