基于Labview的虚拟信号发生器设计(虚拟仪器课程设计)

课程设计
设计题目：基于Labview的虚拟信号发生器设计
系别班级
学生姓名学号
指导教师职称
起止日期：年月日起——至年月日止
课程设计任务书
课程设计题目：基于Labview的虚拟信号发生器设计
系别班级
学生姓名学号
指导教师职称
课程设计进行地点：
任务下达时间：年月日
起止日期：年月日起——至年月日止教研室主任年月日批准
基于Labview的虚拟信号发生器设计课程设计
成绩评定表
系（部）：班级：学生姓名：
1.设计主要内容及要求；
1.设计主要内容及要求；
基于DAQ的虚拟信号发生器
1）产生任意信号
2）通过DAQ将此信号输出，可以在示波器上进行显示
3）用示波器测量产生的信号，调节信号的相关参数，观察示波器的变化。

注意：信号的幅值和频率，与DAQ的关系。

4）讨论信号失真的原因，并在程序中加以限制，当用户的参数选择受限时，报警（提示用户，该参数会造成信号发生器输出与要求不符，并要求重新输入。

）2.对设计论文撰写内容、格式、字数的要求；
（1）.课程设计论文是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。

（2）.学生应撰写的内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。

课程设计论文的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》执行。

应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。

（3）.论文要求打印，打印时按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》的要求进行打印。

（4）. 课程设计论文装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。

3.时间进度安排；
中文摘要
随着科学技术的发展，测量仪器已经广泛的应用在实践之中。

与此同时，为了满足人们的需要，虚拟仪器这一虚拟测量技术也得到了广泛的应用。

虚拟仪器技术是利用高性能的模拟化硬件，结合高效、灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化应用。

自1986年问世以来，以其性能高、扩展性强、开发时间少、无缝集成等优点备受广泛的应用与好评。

本次虚拟仪器课程设计我所设计的课题为：“基于Labview的虚拟信号发生器设计”。

该课程设计题目的基本要求是：基于Labview实现一些基本函数信号的产生与调节。

我所设计的虚拟信号发生器可以产生四种基本形式的波形。

他们分别为：正弦波、方波、三角波以及锯齿波。

在产生这些波形的同时可以对其频率、幅值、相位、偏移量以及方波的占空比等参数进行人工的调节与控制。

同时对于由DAQ 自身所引起的信号失真这一现象给予文字及指示灯的提示，以避免该虚拟信号发生器产生的信号有较大幅度的失真。

本次课程设计是基于Labview8.5这一软件所设计的。

根据常用信号源的基本要求设计合理的数学模型，并通过虚拟仪器和数据采集卡共同作用输出信号。

关键词：虚拟信号发生器、正弦波、方波、三角波、锯齿波、NI-DAQ采集卡
目录
基于Labview的虚拟信号发生器设计课程设计成绩评定表............................................... I II 中文摘要 (V)
一设计任务描述........................................................................................................................ - 1 -
1.1 设计题目：基于Labview的虚拟信号发生器设计................................................... - 1 -
1.2 设计要求....................................................................................................................... - 1 -
1.2.1 基本要求：........................................................................................................ - 1 - 二设计思路................................................................................................................................ - 2 - 三设计方框图............................................................................................................................ - 3 - 四设计原理................................................................................................................................ - 4 -
4.1 信号发生器总开关....................................................................................................... - 4 -
4.2 信号输出....................................................................................................................... - 4 -
4.2.1 信号发生器输出波形选择................................................................................ - 4 -
4.2.2 信号发生器输出波形相关参数调节................................................................ - 4 -
4.3 输入频率判断............................................................................................................... - 4 -
4.3.1 提示正常频率.................................................................................................... - 4 -
4.3.2 输入频率过低时................................................................................................ - 4 -
4.3.3 输入频率过高时................................................................................................ - 5 -
4.3.4 输入频率在指定范围内时................................................................................ - 5 -
4.4建立DAQ助手............................................................................................................. - 5 - 五程序设计................................................................................................................................ - 6 -
5.1 信号发生器总开关....................................................................................................... - 6 -
5.1.1 控件.................................................................................................................... - 6 -
5.1.2 程序.................................................................................................................... - 6 -
5.2 信号输出....................................................................................................................... - 7 -
5.2.1 控件.................................................................................................................... - 7 -
5.2.2 程序.................................................................................................................... - 9 -
5.3 输入频率判断............................................................................................................. - 13 -
5.3.1 控件.................................................................................................................. - 13 -
5.3.2 程序.................................................................................................................. - 14 -
5.4 建立DAQ助手.......................................................................................................... - 22 -
5.4.1 控件.................................................................................................................. - 22 -
5.4.2 程序.................................................................................................................. - 22 - 六工作过程分析...................................................................................................................... - 26 -
6.1 正弦波工作过程分析................................................................................................. - 26 -
6.2 方波工作过程分析..................................................................................................... - 27 -
6.3 三角波工作过程分析................................................................................................. - 28 -
6.4 锯齿波工作过程分析................................................................................................. - 29 - 小结.......................................................................................................................................... - 30 - 致谢.......................................................................................................................................... - 31 - 参考文献.................................................................................................................................... - 32 - 附录1 基于Labview的虚拟信号发生器源程序（程序框图）......................................... - 33 - 附录2 基于Labview的虚拟信号发生器源程序（前面板）............................................. - 35 -
基于Labview的虚拟信号发生器设计
一设计任务描述
1.1 设计题目：基于Labview的虚拟信号发生器设计
1.2 设计要求
1.2.1 基本要求：
基于DAQ的虚拟信号发生器
1）产生任意信号。

2）通过DAQ将此信号输出，可以在示波器上进行显示。

3）用示波器测量产生的信号，调节信号的相关参数，观察示波器的变化。

注意：信号的幅度和频率，与DAQ的关系。

4）讨论信号失真的原因，并在程序中加以限制，当用户的参数选择受限时，报警（提示用户，该参数会造成信号发生器输出与要求不符，并要求重新输入。

）
课程设计（论文）
二设计思路
我所设计的虚拟信号发生器主要由四部分组成。

第一部分：信号发生器总开关。

用于控制信号发生器的开与关。

总开关的控制通过while 循环来实现。

第二部分：信号输出。

信号发生器输出波形的选择及其相关参数（频率、幅度、相位、偏移量、方波占空比）的调节，并输出信号。

波形的选择通过条件结构来实现，波形选择的显示通过组合框来实现，相关参数的调节通过数值输入控件或旋钮来实现，相关参数的数值显示通过数值显示控件来实现，输出信号通过波形图显示来是实现。

第三部分：输入频率判断。

提示用户所选波形在正常情况下的频率范围并对用户所选的频率进行判断，在不符合要求时给予提示。

频率的正常范围通过字符串显示控件来实现。

如果用户所选的频率过低或过高则提示用户并要求重新选择频率。

用户所选频率的判断通过条件结构来实现，提示通过字符串显示控件以及圆形指示灯来实现。

频率过低时提示：“频率过低，失真，请重新输入”。

频率过高时提示：“频率过高，失真，请重新输入”。

在正常范围内时提示：“正确输出”。

第四部分：建立DAQ助手。

根据用户所选择的波形及参数，将用户所需要的波形输出并在示波器上显示。

以上就是我所设计的虚拟信号发生器的设计思路。

基于Labview的虚拟信号发生器设计
三设计方框图
课程设计（论文）
四设计原理
4.1 信号发生器总开关
信号发生器总开关为：控件→新式→布尔→开关按钮。

开关按钮按下时，输出真：未按下时，输出假。

通过while结构进行判断，开关按钮输出真时，产生信号。

开关按钮输出假时，不产生信号，程序停止。

4.2 信号输出
4.2.1 信号发生器输出波形选择
选择信号发生器输出波形显示为：控件→新式→字符串与路径→组合框。

用户可以从正弦波、方波、三角波、锯齿波这四种波形中选择其中的一种。

波形选择与显示通过组合框来完成。

波形选择后将用户所选的选项通过条件结构，根据用户所选的波形对应执行不同的程序，输出不同的波形。

4.2.2 信号发生器输出波形相关参数调节
参数调节为：数值输入：控件→新式→数值→数值输入控件。

旋钮：控件→新式→数值→旋钮。

重置信号：控件→新式→布尔→垂直摇杆开关。

参数显示为：控件→新式→数值→数值显示控件。

将数值显示控件与数值输入或旋钮连在一起，使它们的数据同步。

根据用户所选择的波形参数（频率、幅值、相位、偏移量、占空比）输出相应的波形。

4.3 输入频率判断
利用字符串显示控件提示用户其所选波形的正常输出的频率范围。

利用条件结构对输入的频率进行判断，当频率过低时执行提示程序：“频率过低，失真，请重新输入”；圆形指示灯亮。

当频率过高时执行提示程序：“频率过高，失真，请重新输入”；圆形指示灯亮。

当频率适当时执行提示程序：“正确输出”；圆形指示灯灭。

4.3.1 提示正常频率
正常频率提示为：控件→新式→字符串与路径→字符串显示控件。

根据用户所选的波形执行相应的程序：文字频率提示依次为：“正弦波频率范围10-90HZ”；“方波频率范围200-280HZ”；“三角波频率范围20-90HZ”；“锯齿波频率范围40-170HZ”。

4.3.2 输入频率过低时
文字提示为：控件→新式→字符串与路径→字符串显示控件。

指示灯提示为：控件→新式→布尔→圆形指示灯。

当输入频率过低时执行提示程序：显示“频率过低，失真，请重新输入”。

圆形指示灯亮。

4.3.3 输入频率过高时
文字提示为：控件→新式→字符串与路径→字符串显示控件。

指示灯提示为：控件→新式→布尔→圆形指示灯。

当输入频率过高时执行提示程序：显示：“频率过高，失真，请重新输入”。

圆形指示灯亮。

4.3.4 输入频率在指定范围内时
文字提示为：控件→新式→字符串与路径→字符串显示控件。

指示灯提示为：控件→新式→布尔→圆形指示灯。

当输入频率适当时执行提示程序：显示：“正确输出”。

圆形指示灯灭。

4.4建立DAQ助手
DAQ为：函数→测量I/O→DAQmx-数据采集→DAQ助手。

根据用户所选的波形及参数，将用户所需的波形输出，并在示波器上显示。

五程序设计
5.1 信号发生器总开关
开关按钮：按下时，输出真。

未按下时，输出假。

通过while结构进行判断，开关按钮输出真时，产生信号。

开关按钮输出假时，不产生信号，程序停止。

5.1.1 控件
1、总开关
5.1.2 程序
1、总开关控制
5.2 信号输出
用户可以从正弦波、方波、三角波、锯齿波这四种波形中选择其中的一种。

波形选择与显示通过组合框来完成。

波形选择后将用户所选的选项通过条件结构，根据用户所选的波形对应执行不同的程序，输出不同的波形。

将数值显示控件与数值输入或旋钮连在一起，使它们的数据同步。

根据用户所选择的波形参数（频率、幅值、相位、偏移量、占空比）输出相应的波形。

5.2.1 控件
1、波形选择
组合框设置
2、数值输入
3、旋钮
4、数值显示
5、重置信号
6、波形
正弦波方波三角波锯齿波7、函数信号图
5.2.2 程序
1、正弦波
波形选择与显示通过组合框来完成。

波形选择后将用户所选的选项通过条件结构，根据用户所选的波形对应执行不同的程序，输出不同的波形。

将数值显示控件与数值输入或旋钮连在一起，使它们的数据同步。

根据用户所选择的波形参数（频率、幅值、相位、偏移量、占空比）输出相应的波形。

频率、幅值、相位这三项参数用户可手动输入准确数值；偏移量这项参数用户可利用旋钮来调节，具体数值均可通过数值显示控件来查看。

重置信号为一垂直摇杆开关，用户可在需要时使用。

2、方波
波形选择与显示通过组合框来完成。

波形选择后将用户所选的选项通过条件结构，根据用户所选的波形对应执行不同的程序，输出不同的波形。

将数值显示控件与数值输入或旋钮连在一起，使它们的数据同步。

根据用户所选择的波形参数（频率、幅值、相位、偏移量、占空比）输出相应的波形。

频率、幅值、相位这三项参数用户可手动输入准确数值；偏移量、占空比这两项参数用户可利用旋钮来调节，具体数值均可通过数值显示控件来查看。

重置信号为一垂直摇杆开关，用户可在需要时使用。

3、三角波
波形选择与显示通过组合框来完成。

波形选择后将用户所选的选项通过条件结构，根据用户所选的波形对应执行不同的程序，输出不同的波形。

将数值显示控件与数值输入或旋钮连在一起，使它们的数据同步。

根据用户所选择的波形参数（频率、幅值、相位、偏移量、占空比）输出相应的波形。

频率、幅值、相位这三项参数用户可手动输入准确数值；偏移量这项参数用户可利用旋钮来调节，具体数值均可通过数值显示控件来查看。

重置信号为一垂直摇杆开关，用户可在需要时使用。

4、锯齿波
波形选择与显示通过组合框来完成。

波形选择后将用户所选的选项通过条件结构，根据用户所选的波形对应执行不同的程序，输出不同的波形。

将数值显示控件与数值输入或旋钮连在一起，使它们的数据同步。

根据用户所选择的波形参数（频率、幅值、相位、偏移量、占空比）输出相应的波形。

频率、幅值、相位这三项参数用户可手动输入准确数值；偏移量这项参数用户可利用旋钮来调节，具体数值均可通过数值显示控件来查看。

重置信号为一垂直摇杆开关，用户可在需要时使用。

5.3 输入频率判断
利用字符串显示控件提示用户所选波形的正常输出频率的范围。

利用条件结构对输入的频率进行判断，当频率过低时执行提示程序：“频率过低，失真，请重新输入”；圆形指示灯亮。

当频率过高时执行提示程序：“频率过高，失真，请重新输入”；圆形指示灯亮。

当频率适当时执行提示程序：“正确输出”；圆形指示灯灭。

5.3.1 控件
1、字符串常量
频率过低，失真，请重新输入
正确输入
频率过高，失真，请重新输入
2、真常量
3、假常量
4、正常频率提示
5、提示
6、指示灯
5.3.2 程序
1、正弦波
正弦波输入频率过低
文字频率提示为：“正弦波频率范围10-90HZ”。

当输入频率过低时执行提示程序：显示“频率过低，失真，请重新输入”。

圆形指示灯亮。

正弦波输入频率适当
文字频率提示为：“正弦波频率范围10-90HZ”。

当输入频率适当时执行提示程序：显示：“正确输出”。

圆形指示灯灭。

正弦波输入频率过高
文字频率提示为：“正弦波频率范围10-90HZ”。

当输入频率过高时执行提示程序：显示：“频率过高，失真，请重新输入”。

圆形指示灯亮。

2、方波
方波输入频率过低
文字频率提示为：“方波频率范围200-280HZ”。

当输入频率过低时执行提示程序：显示“频率过低，失真，请重新输入”。

圆形指示灯亮。

方波输入频率适当
文字频率提示为：“方波频率范围200-280HZ”。

当输入频率适当时执行提示程序：显示：“正确输出”。

圆形指示灯灭。

方波输入频率过高
文字频率提示为：“方波频率范围200-280HZ”。

当输入频率过高时执行提示程序：显示：“频率过高，失真，请重新输入”。

圆形指示灯亮。

3、三角波
三角波输入频率过低
文字频率提示为：“三角波频率范围20-90HZ”。

当输入频率过低时执行提示程序：显示“频率过低，失真，请重新输入”。

圆形指示灯亮。

三角波输入频率适当
文字频率提示为：“三角波频率范围20-90HZ”。

当输入频率适当时执行提示程序：显示：“正确输出”。

圆形指示灯灭。

三角波输入频率过高
文字频率提示为：“三角波频率范围20-90HZ”。

当输入频率过高时执行提示程序：显示：“频率过高，失真，请重新输入”。

圆形指示灯亮。

4、锯齿波
锯齿波输入频率过低
文字频率提示为：“锯齿波频率范围40-170HZ”。

当输入频率过低时执行提示程序：显示“频率过低，失真，请重新输入”。

圆形指示灯亮。

锯齿波输入频率适当
文字频率提示为：“锯齿波频率范围40-170HZ”。

当输入频率适当时执行提示程序：显示：“正确输出”。

圆形指示灯灭。

锯齿波输入频率过高
文字频率提示为：“锯齿波频率范围40-170HZ”。

当输入频率过高时执行提示程序：显示：“频率过高，失真，请重新输入”。

圆形指示灯亮。

5.4 建立DAQ助手
5.4.1 控件
根据用户所选的波形及参数，将用户所需的波形输出，并在示波器上显示。

5.4.2 程序
1、在函数选板上，依次选择测量I/O→DAQmx-数据采集→DAQ助手。

2、在【生成信号】中选择【模拟输出】的【电压输出】
3、选择通道【ao0】。

4、直接点击【确定】。

六工作过程分析
点击运行按钮，若开关不按下，则不会产生任何波形；当开关按下时，将根据用户波形及参数的选择产生用户所需要的波形。

6.1 正弦波工作过程分析
波形选择为“正弦波”、频率输入为“50”、幅值输入为“2”、相位输入为“0”偏移量输入为“0”、占空比输入量为“0”。

重置开关置于“关”。

6.2 方波工作过程分析
波形选择为“方波”、频率输入为“250”、幅值输入为“2”、相位输入为“0”偏移量输入为“0”、占空比输入量为“50”。

重置开关置于“关”。

6.3 三角波工作过程分析
波形选择为“三角波”、频率输入为“50”、幅值输入为“2”、相位输入为“0”偏移量输入为“0”、占空比输入量为“0”。

重置开关置于“关”。

6.4 锯齿波工作过程分析
波形选择为“锯齿波”、频率输入为“100”、幅值输入为“1”、相位输入为“0”偏移量输入为“0”、占空比输入量为“0”。

重置开关置于“关”。

小结
为期一周的虚拟仪器课程设计已经结束，可以这样说在这次虚拟仪器课程设计中我的收获非常的丰富。

通过上学期对虚拟仪器这一门课程的学习，我学会了许多关于虚拟仪器的知识，当然这些均是理论知识。

而这些理论知识在这次的课程设计中起到了关键性作用，这些知识为本次课程设计的进行做好了充分的理论准备。

在课程设计的第一天，老师向我们认真的讲解了每一个设计题目所要实现的功能及大体的设计方向。

本次课程设计采用分组进行的方式，但我们只是做同一个课题，老师要求我们每一个人都要亲自设计完成一个程序。

刚开始时我还有些不理解这是为什么，但当我开始正式进行课程设计时我就明白这其中的意义了。

几个人一组让我们有了互相学习讨论的伙伴，而自己设计自己的程序又提高了我们自己的独立思考与动手的能力。

在今后的课程设计中，我们每个人都认真的研究自己的课题，遇到不会的问题我们先在小组中讨论，小组成员间认真积极的学习态度，深深感染了我，使我深刻的体会到了团队的力量，也被这种氛围深深的感染，更加积极投身于工作之中。

然而人多并不代表一定能成功，我们还是遇到了一些我们无法解决的问题，每到此时我们都会去请教老师，而老师对于我们的每一次提问都是很耐心细致的讲解，这样我们学到了许许多多在课堂上学不到的东西，也培养了我们遇问题先通过查找资料、讨论等方式自我解决的良好习惯。

开始刚刚拿到课题时，我感到很迷茫。

但通过课后图书馆的学习和网上资料的搜集整理以及小组成员间的讨论分析，我渐渐的有了思路，而在此之后我则进入到了程序设计的过程。

在此过程中我会为每一次实验的成功而兴奋不已，同样也会为失败而沮丧，每到这时，小组的其他成员都会鼓励我，并且大家都会聚集在一起讨论，研究，分析。

大家在一起共同进步，减少了许多弯路，提高了工作的效率。

通过这一次的虚拟仪器课程设计，我深刻的体会到了实践的重要性。

作为一个当代大学生仅仅会书本上的知识点是无法将它应用到实际中去的，而这也将成为我们今后道路上阻碍，所以在平时我们就应该注重实际，多多的将理论同实际联系在一起。

总之，这次虚拟仪器课程设计令我终身难忘，因为在这期间我不仅收获了知识，也收获了能力，学到了许多书本上没有的知识。

非常感谢学校安排这次虚拟仪器课程设计，更要感谢老师的辛苦付出，和小组成员间的帮助与合作
致谢
为期一周的虚拟仪器课程设计已经结束了，在本次的课程设计之中，我首先要感谢老师，同样也衷心的感谢我们这个小组的成员，以及其他给予我帮助的同学，正是由于有了这些人的帮助，我的课程设计才顺利的完成。

感谢老师的细心指导，正式由于有了老师耐心细致的讲解，我对这一软件（Labview8.5）有了认识和了解，同时也对虚拟仪器有了更深层次的认识和了解。

并在此基础之上完成了本次课程设计，即“基于Labview的虚拟信号发生器设计”。

感谢我们小组的成员，因为有了他们，我不再是一个人在奋斗。

在这个小组之中我们一起讨论，一起研究，共同进步。

互相帮助将每一个人的长处发挥的淋漓尽致，这是一个优秀的团队。

在这里同样让我体会到了合作的重要性，提高了合作精神。

感谢帮助过我的同学们，虽然说有了小组合作提高了我的知识储备，但人数毕竟有限，为此在此期间我也向其他同学请教的不少问题，在这里非常感谢这些同学的热心帮助。

最后感谢学校安排这一次课程设计，通过这次课程设计我收获颇多。

参考文献
[1]黄松岭. 虚拟仪器设计基础教程. 北京:清华大学出版社,2008
[2]杨乐平. LabVIEW程序设计与应用. 北京:电子工业出版社,2005
[3]彭勇. Lab VIEW虚拟仪器设计及分析. 北京:清华大学出版社,2011
[4] 胡仁喜. LabVIEW2010中文版虚拟仪器从入门到精通. 北京:机械工业出版社,2011
[5] 曲丽荣. LabVIEW、MAELAB及其混合编程技术. 北京:机械工业出版社,2011
[6] 李江全. LabVIEW虚拟仪器数据采集与串口通信测控应用实战. 北京:机械工业出版
社,2010
附录1 基于Labview的虚拟信号发生器源程序（程序框图）
基于Labview的虚拟信号发生器设计
附录2 基于Labview的虚拟信号发生器源程序（前面板）
- 35 -。