基于labview的函数信号发生器的设计

课程设计说明书电子信息工程教研室

基于labview的信号发生器的设计

中文摘要

随着电子技术、计算技术和网络技术的高速发展，传统的电子测量仪器的功能和作用已发生了质的变化，新型的虚拟仪器应运而生。其实质是利用最新的计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。实验表明，设计的虚拟函数信号发生器输出信号性能优于普通传统的信号源。

虚拟仪器是1986年美国国家仪器公司（NI）提供的一种新型一起概念。其基本

构成包括计算机、虚拟仪器软件、硬件接口模块等。在这里，硬件仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个系统的关键。当基本硬件确定后，就可以通过不同的软件实现不同的功能。虚拟仪器应用软件集成了仪器的所有采集、控制、数据分析、结果输出和用户界面等功能。使传统仪器的某些硬件甚至整个仪器都被计算机软件所代替。虚拟仪器的软件是其最核心、最关键的部分，其主要功能是对硬件执行通信和控制，对信号进行分析和处理，以及对结果进行恰当的表达和输出等。虚拟仪器的软件开发平台目前主要有两类。NI公司的Labview软件开发平台是一种专业图形化编程软件，采用图形化编程方式，结构流程清晰，但缺点是对硬件的要求较高，比较依赖NI的

专用产品，对信号控制方式不够灵活。

本文所述主要是虚拟函数信号发生器的设计原理及功能。是基于Labview8.5软

件的设计。能够产生正弦波、方波、锯齿波、三角波等几种波形。是以同学所接触的信号发生器的面板为基础进行的参数设置。根据现实中常用信号源的基本要求，本文设计合理的数学模型，并通过虚拟仪器和采集卡共同作用输出该模型的物理信号。

1设计任务描述

1.1设计题目：基于labview的函数信号发生器的设计

1.2设计要求

1.2.1设计目的

能够熟悉利用Labview软件，并用此软件编写程序框图和构造前面板。使设计的面板更直观，漂亮。达到虚拟仪器的功能。

1.2.2基本要求

设计基于Labview的函数信号发生器。

(1）了解函数信号产生方法。

(2）输出一路占空比可调的方波信号，一路函数信号（输出信号类型可选择）。

1.2.3发挥部分

（1）产生的正弦波、三角波、锯齿波能够调节频率、幅值、相位；方波能够调节占空比。

（2）在调节的基础上能够将频率、幅值和相位的值显示出来。

2设计思路

理解题目以后，我们又回去查阅了很多相关资料。最后确定了设计的总体思路。用Labview软件设计的过程是先进行程序框图的设计，然后再设计前面板。首先是确定我们需要的函数信号发生器一共可以产生哪些波形，然后是各个波形怎样实现和相互切换。最后是怎样来控制波形的产生。

从一些资料中受到启发，我们需要解决的一共就只有四个大问题：

<波形选择>：与我们常用的函数信号发生器相联系，根据仪器的功能，可以产生多种波形；但是我们需要的是一种波形，所以必须做好信号相互切换的功能。因此用case条件结构是最好的选择。我可以在case结构中添加多个条件分支，并用特定的数据类型表示不同的波形。在case结构中的条件选择端口加一个【文本下拉列表】，输入各个可以产生的波形（必须与条件分支中的标签一一对应），这样就可以实现波

形的选择了。

<信号产生>：产生各个波形的方法有很多。比如用公式编写、有仿真信号生成、还有函数生成。但是最简单的是用【函数选板】中的【信号处理】的子选板中的【波形生成】中的【正弦波形】、【方波】、【三角波】、【锯齿波】。但是这些控件必须自己

输入各种参数值。

<波形控制>：一个理想的函数信号发生器必须有一个开关，如我们所用到的函数信号发生器一样。在不需要发生器的时候就利用【开关】来控制信号的产生与否。因此，只需要在case条件结构的外面再加一个while循环结构就可以了。

<参数显示>：产生的波形的各个参数是否满足我们的要求，如果没有显示这些参数的话，我们是不能知道的。所以只需在程序框图中加一个显示控件或局部变量都可以。

以上就是整个虚拟函数发生器的设计思路。

3主程序流程图

开始

偏移量

频率

参数调节

幅值

相位

占空比正弦波三角波

波形选择

方波锯齿波

产生波形

开关

“4各部分程序框图及前面板的设计

4.1正弦波信号的产生及参数的设计

产生波形的方法有很多，可以用【仿真信号】、【信号生成】等。我选择的是【波

形生成】，即正弦波形（），它一共有四个参数：频率、幅值、相位、直流偏移量。只要我把四个参数都设置为变量，就能实现各个参数的调节，进而产生能满足不同要求的波形。达到一个虚拟仪器的功能。

这只实现了一种波形，还有其它波形。所以就涉及到了波形的选择。因此，我用了case条件结构。充分利用它的功能，我改变【选择器标签】中的数据类型，并添加所需要的条件分支。每一个分支就对应一个波形。并根据这个波形的特点，选择不同的参数。同样，【分支选择器】的数据类型必须与【选择器标签】中的数据类型一致。这样就可以实现正弦波。为了使我们所得到的波形的参数更加准确，可以再添加一个显示控件；这样，调节参数的同时，也可以观测它的值，看是否达到要求。

正弦波的设计原理图如下所示：

图4.1.1正弦信号程序框图

当然，频率”是有单位的。所以，我用了一个字符串函数：【格式化写入字符串】，根据要求加入了单位：“Hz”。

4.2方波信号的产生及参数的设计

接下来，我设计的波形是方波。选择【波形生成】中的方波波形（

），它一共有五个参数：频率、幅值、相位、直流偏移量、占空比。

其中，占空比尤其重要，不仅要能调节，而且要准确的显示它的数值。同样，把其它四个参数都设置为变量，就能实现各个参数的调节，进而能满足我们的需要。

涉及到的波形切换，用case条件结构，充分利用它的功能，【分支选择器】的数

据类型必须与【选择器标签】中的数据类型一致。这样既可以实现正弦波，也可以切换到其它的波形。再添加一个显示控件，调节参数的同时，也可以观测它的值。

方波的设计原理图如下所示：