毕业论文---基于LabVIEW的多功能虚拟信号发生器设计(3)

准ANSIC开发环境。

作为仪器领域中最新兴的技术，虚拟仪器的开发和研究在国内尚属起步阶段。虚拟仪器的开发厂家，为扩大虚拟仪器的功能，在测量结果的数据处理、表达模式及变换方面也做了许多工作，发布了各种软件，建立了数据处理的高级分析库和开发工具库(例如测量结果的谱分析、快速傅立叶变换、各种数字滤波器、卷积处理和相关函数处理、微积分、峰值和阐值检队波形发生、噪声发生、回归分析、数值运算、时域和频域分析等)，使虚拟仪器发展成为可以组建极为复杂自动测试系统的仪器系统。

专家预测:未来的几年内，国内将有大批企业使用虚拟仪器系统对生产设备的运行状况进行实时监测。随着微型计算机的发展，虚拟仪器将会逐步取代传统 的测试仪器而成为测试仪器的主流。

2.2.2虚拟仪器的展望

虚拟仪器技术经过十几年发展，而今正沿着总线与驱动程序标准化、硬/软件模块化、编程平台图形化和硬件模块的即插即用方向前进，以开放式模块化仪器标准为基础的虚拟仪器标准正日趋完善，加上计算机技术和网络技术的迅猛发展，建立在虚拟仪器技术上的各种功能强大、性能优良的先进仪器将层出不穷，价格也会越来越低，使用虚拟仪器进行研究、设计、测试将成为一种趋势，同样，虚拟仪器及技术也将成为学校未来教学科研的重要方法和手段，特别是在理工科学校其应用前景非常广阔。虚拟仪器可以取代测量技术传统领域的各类仪器，“没有测量就没有鉴别，科学技术就不能前进”。虚拟仪器将会在科学技术的各个领域得到广泛应用，对科学技术的发展和工业生产将产生不可估量的影响。

2.3虚拟信号发生器的介绍

2.3.1信号发生器的基本原理

本函数信号发生器的前面板主要由以下几个部分构成：仪器控制按钮，输出频率控制窗口(包括频率显示单位)，频率倍成控制，波形选择，频率微调按钮，

本文选用LabVIEW图形化编程语言为开发软件,主要开发虚拟实验仪器：虚拟信号发生器,同时提出了虚拟实验室的建设方案。基于专业虚拟仪器开发工具Labview,设计一虚拟函数信号发生器。该虚拟信号发生器能够产生正弦波、三角波、方波、锯齿波等波形,频率动态范围较宽且可微调。

直流偏置，方波占空比调节，输出波形幅度控制按钮。频率微调范围：O．1—1 Hz；直流偏置：一10—10V；方波占空比：0—100％；输出波形幅度：0—10V。此外还增加了许多修饰性的元件如面板上的压控输入、记数输入、同步输出、电压输出等。使用这些修饰性的元件的目的是为了增加仪器的美观性，并尽量与真实仪器的使用界面相一致。

2.3.2虚拟信号发生器的工作原理

通过软件虚拟信号发生器的功能，信号由特定的虚拟仪器发出，再通过波形显示器表现在大家面前。虚拟仪器以计算机为核心，功能由用户定义和设计，具有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现。虚拟仪器的关键是用软件来实现硬件的功能，实现“软件即仪器”。本文应用虚拟仪器开发平台LabVIEW开发了一种多功能虚拟信号发生器，扩展了信号发生器的分析和计算能力，降低了仪器的价格，增强了仪器的通用性，实现了波形显示、存储、以及多个测量参数自动显示、相位差自动计算等功能。

本文选用LabVIEW图形化编程语言为开发软件,主要开发虚拟实验仪器：虚拟信号发生器,同时提出了虚拟实验室的建设方案。基于专业虚拟仪器开发工具Labview,设计一虚拟函数信号发生器。该虚拟信号发生器能够产生正弦波、三角波、方波、锯齿波等波形,频率动态范围较宽且可微调。

第3章 虚拟仪器的软件开发平台LabVIEW

3.1 LabVIEW简介

虚拟信号发生器软件设计采用的NI公司的虚拟仪器开发工具LabVIEW。LabVIEW是根据G编程语言,为数据采集与控制、数据分析与显示而设计的一种图形编程开发环境。它用图标代码代替编程语言创建应用程序，用数据流编程方法描述程序的执行，用图标和连线代替文本的形式编写程序，为虚拟仪器设计者提供了便捷轻松的设计环境，设计者利用它可以像搭积木一样，轻松组建一个测试系统以及构造自己的仪器面板，而无需进行任何烦琐的程序代码编写。使用LabVIEW开发平台编制的虚拟仪器程序VI包括三个部分：程序前面板、框图程序和图标/连接器。程序前面板用于设置输入数值和观察输出量，生成模仿传统仪器的控制面板。每一个程序前面板都对应着一段框图程序。框图程序用LabVIEW图形编程语言编写，类似传统程序的源代码。图标/连接器是子程序SubVI被其它VI调用的接口。LabVIEW采用的是自上向下的模块化编程方法，所生成的各个子程序有利于主程序的设计与实现。这种设计方法可大大减小虚拟仪器开发的难度，利于仪器开发人员之间的分工协作。

虚拟仪器由通用仪器硬件平台和应用软件两大部分构成。硬件平台完成被测信号调理与信号采集，即获取被测信号。硬件部分主要包括传感器、信号调理电路及数据采集卡。而传感器和信号调理电路针对不同的测试对象有不同的选择和设计。目前较常用的虚拟仪器系统是数据采集系统（PC-DAQ系统）、GPIB仪器测试系统、VXI仪器测试系统。

3.2 LabVIEW的主要窗口

前面板

前面板是图形用户界面，也就是VI的虚拟仪器面板，这一界面上有用户输

本文选用LabVIEW图形化编程语言为开发软件,主要开发虚拟实验仪器：虚拟信号发生器,同时提出了虚拟实验室的建设方案。基于专业虚拟仪器开发工具Labview,设计一虚拟函数信号发生器。该虚拟信号发生器能够产生正弦波、三角波、方波、锯齿波等波形,频率动态范围较宽且可微调。

入和显示输出两类对象，具体表现有开关、旋钮、图形以及其他控制（control）和显示对象（indicator）。图3－2所示是一个随机信号发生和显示的简单VI是它的前面板，上面有一个显示对象，以曲线的方式显示了所产生的一系列随机数。还有一个控制对象——开关，可以启动和停止工作。显然，并非简单地画两个控件就可以运行，在前面板后还有一个与之配套的流程图。

流程图

流程图提供VI的图形化源程序。在流程图中对VI编程，以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。流程图中包括前面板上的控件的连线端子，还有一些前面板上没有，但编程必须有的东西，例如函数、结构和连线等。图3－3是与图2对应的流程图。我们可以看到流程图中包括了前面板上的开关和随机数显示器的连线端子，还有一个随机数发生器的函数及程序的循环结构。随机数发生器通过连线将产生的随机信号送到显示控件，为了使它持续工作下去，设置了一个While Loop循环，由开关控制这一循环的结束。

图3－2 随机信号发生器的前

本文选用LabVIEW图形化编程语言为开发软件,主要开发虚拟实验仪器：虚拟信号发生器,同时提出了虚拟实验室的建设方案。基于专业虚拟仪器开发工具Labview,设计一虚拟函数信号发生器。该虚拟信号发生器能够产生正弦波、三角波、方波、锯齿波等波形,频率动态范围较宽且可微调。

如果将VI与标准仪器相比较，那么前面板上的东西就是仪器面板上的东西，而流程图上的东西相当于仪器箱内的东西。在许多情况下，使用VI可以仿真标准仪器，不仅在屏幕上出现一个惟妙惟肖的标准仪器面板，而且其功能也与标准仪器相差无几。

图标/连接器

VI具有层次化和结构化的特征。一个VI可以作为子程序，这里称为子VI（subVI），被其他VI调用。图标与连接器在这里相当于图形化的参数，详细情况稍后介绍。

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