基于LABVIEW的信号发生器设计

等级:

课程设计

课程名称嵌入式系统课程设计

课题名称基于LABVIEW的信号发生器

专业电子信息工程

班级电信1301

学号201301030119

姓名王景盛

指导老师陈爱萍

2016年12月20日

电气信息学院

课程设计任务书

课题名称基于LABVIEW的信号发生器的设计

姓名王景盛专业电子信息工程班级电信1301 学号19

指导老师陈爱萍

课程设计时间2016年12月18日-2016年12月30日（17、18周）

教研室意见意见：同意审核人：刘望军

一、任务及要求

应用LabVIEW平台设计虚拟信号发生器，要求满足以下功能：

1.可产生10Hz~100MHz的正弦波、方波、三角波、锯齿波、白噪声以及多频波;

2.任意波形的发生，任意波可实现公式输入;

3.信号频率、幅度、相位、偏移量可调可控;

4.方波占空比可调;

5.噪声任意可加、创建友好界面、信号波形现实对所产生的信号做自相关分析，积分，微分分析及相应的频谱分析.

设计要求：

1、设计前面板界面，建立友好的人机操作界面；

2、给出各个功能模块的程序框图；

3、绘制各个功能模块连接的流程图；

4 、写出设计报告；

二、进度安排

第一周星期一、二：下达设计任务书，介绍课题内容与要求；介绍labview软件的使

用；查找资料，确定总体设计方案和单元模块设计；

星期三～第二周星期一：前面板构思，各个功能模块构建；

第二周星期二、三：各个功能模块构建；

第二周星期四、五：书写设计报告，打印相关图纸；答辩

三、参考资料

[1]侯国屏，王坤，叶齐鑫．LABVIEW 7.1 编程与虚拟仪器设计[M]．清华大学出版社，

[2]张桐，陈国顺，王正林编著乔瑞萍，精通LabVIEW程序设计[M]．电子工业出版社，

[3]杨乐平，李海涛．LabVIEW 8.20程序设计从入门到精通[M]．陈锡辉，张银鸿编著，

清华大学出版社，

[4]余成波，胡新宇．传感器与自动检测技术[M]．高等教育出版社

目录

一、课设任务及要求 (1)

1.1 设计任务 (1)

1.2 设计要求 (1)

二、设计方案 (1)

2.1 设计思路 (1)

2.2 设计框图 (2)

三、设计单元模块 (3)

3.1 波形生成模块 (3)

3.2 积分微分器模块 (5)

3.3 自相关函数演示模块 (6)

3.4 频谱分析仪模块 (6)

3.5 信号发生器总设计模块 (7)

四、调试与仿真 (7)

4.1 正弦波仿真图 (7)

4.2 方波仿真图 (7)

4.3 三角波仿真图 (8)

4.4 锯齿波仿真图 (8)

4.5 多频波仿真图 (8)

4.6 高斯白噪声仿真图 (9)

4.7 任意公式仿真图 (9)

五、总原理框图 (9)

六、心得体会 (10)

七、附录 (10)

八、参考文献 (11)

一、设计任务及要求

1.1 设计任务

应用LabVIEW平台设计虚拟信号发生器，要求满足以下功能：

1. 可产生10Hz~100MHz的正弦波、方波、三角波、锯齿波、白噪声以及多频波;

2. 任意波形的发生，任意波可实现公式输入;

3. 信号频率、幅度、相位、偏移量可调可控;

4. 方波占空比可调;

5. 噪声任意可加、创建友好界面、信号波形现实对所产生的信号做自相关分析，积分，微分分析及相应的频谱分析.

1.2 设计要求

1. 设计前面板界面，建立友好的人机操作界面；

2. 给出各个功能模块的程序框图；

3. 绘制各个功能模块连接的流程图；

4. 写出设计报告

二、设计方案

2.1 设计思路

对于设计一个虚拟信号发生器，首先要进行前面板的设计，前面板的设计主要需要考虑到我们所设计的信号发生器实现的功能。根据任务要求，除了产生基本函数信号、多频波、白噪声以及任意公式波外，还得对这些波形进行频谱分析和微积分变换。所以再根据这些功能，在控件选板中选择相应的控件，放在前面板相应的位置，摆放也得有一定的讲究，使前面板看起来比较协调。再者是后面板的设计，后面板的设计得用到函数模块，根据本次设计任务的要求选择相应的函数模块，这里我们用到了波形生成模块、微积分模块、频谱分析模块以及自相关函数模块。由于程序不止执行一次，所以还得用到循环结构，本次设计我用到的循环结构有while循环结构、case结构。最后将这几个模块连接起来，调试完成后就产生了任务书需要的虚拟信号发生器。

2.2 设计框图

对上面设计思路整理为流程框图，整体设计流程框图如图2.2；

开始

波形选择

正弦波方波三角波锯齿波多频波任意公式波白噪声波

自相关分析频谱分析仪

积分微分器

图2.2

整体流程框图

三、设计单元模块

本节主要介绍了基于LabVIEW的虚拟函数信号发生器的设计思路及其流程和仿真图。主要分为以下5个模块：波形产生模块（基本波形、多频信号、任意公式、噪声信号）、自相关函数演示模块、频谱分析模块（虚拟正弦波频谱分析仪模块）、积分微分模块（虚拟积分器与微分器模块）以及虚拟函数信号发生器的总体设计。各个模块均给出了相应的流程图和前面板波形图。

3.1 波形生成模块

波形生成模块包括基本波形、多频信号、任意公式信号、噪声信号四个小模块。把这几种波形放在一个case结构中就组成了本设计中波形生成模块。

下面是四种基本波形生成模块的前面板图3.1.1和后面板图3.1.2。这一模块是应用波形产生子模板中的基本函数发生器节点来产生正弦波、三角波、方波、锯齿波等四种信号。

图3.1.1 四种基本波形生成程序图3.1.2 基本函数波形产生模块前面板

下面是多频信号产生模块框图程序和前面板分别如图3.1.3和图3.1.4所示；

图3.1.3 多频信号产生模块框图程序图3.1.4 多频信号产生模块前面板下面是任意公式波形产生模块的程序如图3.1.5和前面板3.1.6所示；

图3.1.5 任意函数波形产生模块框图程序图3.1.6 任意函数波形产生模块前面板

白噪声模块后面板框图程序如图4.1.7所示。该模块的Case结构有2个分支，一个Case结构分支产生常用的高斯白噪声波形，另外一个Case结构产生常用的均匀白噪声波形。该模块可以根据需要在2种噪声波形信号之间进行选择（在前面板的信号类型下拉列表中选择即可），通过调节噪声的参数,可以得到不同的高斯白噪声和均匀白噪声波形。

图3.1.7 噪声信号产生模块框图程序图3.1.8 高斯白噪声信号产生模块前面板

图3.1.9 均匀白噪声信号产生模块前面板

波形图