基于虛擬儀器信號發(fā)生器設計

1、目錄目錄一、設計要求 .1一、設計要求 .1二、設計思路與預期實現(xiàn)功能： .11、設計思路：.12、預期實現(xiàn)功能：.1三、函數(shù)發(fā)生器的設計 .21、登陸界面：.22、函數(shù)信號發(fā)生器子 VI（數(shù)碼管顯示）的設計.33、頻率輸入與顯示：.34、 倍率選擇：.45、 波形選擇：.56、 波形對稱、方波占空比和信號幅度：.57、 掃描速率和掃描寬度：.68、 局部變量：.69、 調(diào)用子程序：.610、未加入噪聲時的波形顯示波形顯示：.611、加噪聲信號后的函數(shù)信號波形.712、此次函數(shù)信號發(fā)生器整體程序框圖.7四、測試和結(jié)果 .9五、性能分析 .9六、虛擬函數(shù)信號發(fā)生器具體操作方法.101、 關于登錄

2、：.102、 關于頻率調(diào)節(jié)與倍率選擇：.103、 關于波形選擇:.104、 波形的其他基本參數(shù)調(diào)節(jié)：.105、 停止按鈕：.10七、個人心得與體會 .10八、參考文獻 .11 1一、設計要求一、設計要求題目： 基于虛擬儀器的信號發(fā)生器的設計 初始條件：查詢現(xiàn)有信號發(fā)生器產(chǎn)品，找到參考設計的儀器參數(shù)及前面控制界面，用虛擬儀器軟件完成相近大部分功能，并適當說明操作和設計思想。輸入信號可用軟件模擬，或用函數(shù)發(fā)生。要求完成的主要任務：至少完成設計內(nèi)容中各部分基本內(nèi)容，可添加適當相關內(nèi)容。1）用戶認證入口。2）能運用設計前面板中字體、顏色、修飾功能。3）載入指定公司圖標圖片到前面板(信號發(fā)生器參考原形圖

3、片)。4）設計中運用彈出對話框操作至少2處。5）結(jié)構(gòu)設計至少用到3種以上， （for循環(huán)，while循環(huán)，公式節(jié)點，事件結(jié)構(gòu)，局部變量，全局變量等）6）最少完成3種信號的輸出。7）VI層次結(jié)構(gòu)包含主程序子程序調(diào)用，子程序圖標修改（非默認形式即可）8）論述說明各環(huán)節(jié)分析及設計原理。9）完成正文8-18頁的報告。二、設計思路與預期實現(xiàn)功能：二、設計思路與預期實現(xiàn)功能：1 1、設計思路：、設計思路：首先設計一個函數(shù)信號發(fā)生器的數(shù)碼管顯示子 VI，然后設計一個登錄界面，函數(shù)發(fā)生器程序放在登陸程序后面。2 2、預期實現(xiàn)功能：、預期實現(xiàn)功能： 此次設計的函數(shù)信號發(fā)生器包含有用戶認證的登陸界面、具體函數(shù)信號

4、的調(diào)節(jié)（包括信號的波形、頻率、幅度的調(diào)節(jié)）、示波器的相關參數(shù)調(diào)節(jié)（包括掃波形對稱、描寬度、掃描速率）、信號相關參數(shù)的數(shù)碼顯示（包括信號的頻率、幅度）。 設計的功能主要包括四類函數(shù)信號一正弦波、方波、三角波、鋸齒波的輸出，頻率的倍乘與微調(diào)相結(jié)合，以及實現(xiàn)輸出波形的電壓幅度的控制等功能，并可以對采樣信息，頻率，幅值以及相位參數(shù)進行調(diào)節(jié)控制，方波還可以控制占空比。2三、函數(shù)發(fā)生器的設計三、函數(shù)發(fā)生器的設計 1、登陸界面：、登陸界面： 本版塊在程序中加入了“用戶登錄”，提前在庫中存儲了用戶的信息（包括用戶名和密碼），登陸界面采用事件結(jié)構(gòu)，當輸入的用戶名和密碼與預設的用戶名和密碼一致時彈出“登陸成功！”

5、對話框，否則彈出“用戶名或密碼錯誤！請重新輸入！”對話框，登陸成功是電源指示燈亮，此時函數(shù)信號發(fā)生器電源接通開始工作。 圖 1 登陸成功 圖 2 登錄失敗 圖 3 登錄失敗重新輸入提示3 圖 4 登錄界面程序框圖2 2、函數(shù)信號發(fā)生器子、函數(shù)信號發(fā)生器子 VIVI（數(shù)碼管顯示）的設計（數(shù)碼管顯示）的設計 采用條件結(jié)構(gòu)設計一個數(shù)碼管子程序，輸入數(shù)值輸出顯示為 7 個布爾，構(gòu)成 7 段數(shù)碼管，如圖 5 ，圖 6 所示，編輯子程序圖標，顯示連接板時采用一個輸入端 7 個輸出端，如圖 7 圖 5 數(shù)碼管子程序程序框圖 圖 6 數(shù)碼管子程序前面板 圖 7 數(shù)碼管子程序圖標3 3、頻率輸入與顯示：、頻率輸

6、入與顯示：頻率輸入采用轉(zhuǎn)盤形式的輸入，顯示部分則選擇調(diào)用數(shù)碼管子程序的方式顯示。4 圖 8 信號頻率與倍率選擇前面板 圖 9 信號的倍率選擇程序框圖 圖 10 信號頻率的數(shù)碼顯示4 4、倍率選擇：倍率選擇： 倍率選擇采用下拉列表和 for 循環(huán)的結(jié)合，具體設計方法是：取下拉列表中選擇的倍率的項的值為 for 循環(huán)的次數(shù) n 值，具體對應的是選擇倍率所處的下拉列表的位的值就是相應的頻率要乘的倍數(shù)，也是與其相連接的條件結(jié)構(gòu)的選擇項，即與之對應的倍率選擇燈會相應點亮。當倍率選擇的項的值小于 3 時，Hz 指示燈亮，當倍率選擇項的值大于等于 3時 kHz 指示燈亮。如當選擇倍率為100 時，for 循

7、環(huán)次數(shù) n 為 2，頻率相應的乘以100（for 循環(huán) 2 次，乘 2 次 10） ，此時 Hz 指示燈亮，倍率選擇指示燈100 燈亮。5圖 11 信號頻率的倍率選擇程序框圖 5、波形選擇：波形選擇： 波形選擇采用下拉列表與條件結(jié)構(gòu)相結(jié)合的形式構(gòu)成，具體的波形顯示燈與倍率選擇等類似。6、波形對稱、方波占空比和信號幅度：波形對稱、方波占空比和信號幅度： 都用轉(zhuǎn)盤輸入方式輸入，波形對稱采用的是初始相位的輸入；占空比僅在信號波形為方波時有效；當信號幅度值大于 999mV 時 Vp-p 指示燈亮，此時幅度值除以 1000 后再輸出到數(shù)碼管顯示；當信號幅度值不大于 999mV 時 mVp-p 指示燈亮，

8、此時直接輸出至數(shù)碼管顯示。圖 12 波形選擇、波形對稱、方波占空比和信號幅度調(diào)節(jié)前面板6圖 13 波形選擇程序框圖圖 14 信號幅度數(shù)碼顯示前面板 圖 15 信號幅度數(shù)碼顯示程序框圖7、掃描速率和掃描寬度：掃描速率和掃描寬度： 用轉(zhuǎn)盤輸入數(shù)值調(diào)整 圖 16 掃描寬度和掃描速率前面板 圖 17 相位輸出前面板8、局部變量局部變量： 本部分為波形顯示的局部變量采用圖 18 局部變量調(diào)用 圖 19 數(shù)碼管子程序的調(diào)用9、調(diào)用子程序調(diào)用子程序： 數(shù)碼管顯示調(diào)用子程序如上圖10、未加入噪聲時的波形顯示波形顯示：、未加入噪聲時的波形顯示波形顯示：7 圖 20 輸出信號的波形圖顯示11、加噪聲信號后的函數(shù)信

9、號波形、加噪聲信號后的函數(shù)信號波形圖 21 加入均勻白噪聲后的波形12、此次函數(shù)信號發(fā)生器整體程序框圖、此次函數(shù)信號發(fā)生器整體程序框圖（見下頁圖）8 圖 22 此次設計整體程序框圖 9四、測試和結(jié)果四、測試和結(jié)果1) 信息輸入有誤，彈出錯誤提示框。 2） 輸入信息正確后，程序開始運行.3)設置好基本參數(shù)后即可運行顯示即時波形與相關參數(shù)五、性能分析五、性能分析1）本程序界面友好，基本與實物圖相符，生動形象，對于波形輸出具有實時的動態(tài)效果。2）在采樣數(shù)過大時，因為界面有限的原因，產(chǎn)生的波形將會很密集，無法辨析波形。3）本程序?qū)π盘栴l率有要求，因為信號輸入為轉(zhuǎn)盤輸入，在 0-10000HZ 時，信號

10、能夠正常顯示在示波器上，但如果頻率過大，將需要調(diào)整頻率輸入的范圍。（在屬性中進行標尺修改）4）對于原實物圖中的內(nèi)對數(shù)、內(nèi)線性、外掃描、外計數(shù)部分暫時無法設計出來。（其原理暫不知待解決）10六、六、虛擬函數(shù)信號發(fā)生器具體操作方法虛擬函數(shù)信號發(fā)生器具體操作方法1 1、關于登錄：關于登錄： 運行程序軟件后，點擊“登錄”按鈕，彈出用戶登錄界面，此時若輸入的用戶名或密碼錯誤會繼續(xù)彈出輸入界面，但此時請繼續(xù)輸入，函數(shù)信號發(fā)生器程序?qū)o法運行；輸入正確的用戶信息后會顯示登陸成功對話框，此時程序可正常運行。（我在程序中預設的用戶名和密碼分別是 abc 和 123。）2 2、關于頻率調(diào)節(jié)與倍率選擇關于頻率調(diào)節(jié)與

11、倍率選擇： 頻率輸入采用旋鈕輸入形式輸入，設置的輸入范圍為 0-10000Hz（范圍可調(diào)，在屬性-標尺中修改），選擇倍率時可以在下拉列表中自由選擇合適的倍數(shù)。3 3、關于波形選擇關于波形選擇: : 操作方法同倍率選擇4 4、波形的其他基本參數(shù)調(diào)節(jié)：波形的其他基本參數(shù)調(diào)節(jié)： 波形對稱即初始相位，使用時根據(jù)波形適度調(diào)節(jié)，顯示符合實驗要求的波形即可；方波占空比僅在波形信號為方波時有效，此時占空比不能為 0；信號幅度的調(diào)節(jié)可在設定的 0-9000mV 之間調(diào)節(jié)；掃描速率的調(diào)節(jié)可根據(jù)具體波形顯示來調(diào)節(jié)，以達到最清晰的波形顯示；掃描寬度可根據(jù)波形的疏密來調(diào)節(jié)。以上旋鈕所有輸入即可通過旋鈕進行粗調(diào)節(jié)也可通過

12、旋鈕的數(shù)值輸入來微調(diào)節(jié)。5 5、停止按鈕停止按鈕： 程序運行完畢可點擊停止按鈕對程序進行控制，停止函數(shù)信號發(fā)生器的運行。停止后程序前面板暫停運行，此時顯示的均為暫停前的輸入與輸出顯示。七、個人心得與體會七、個人心得與體會 為時兩周的 Labview 課程設計讓我學到了太多的東西。 程序設計前夕，對于這次 Labview 課程設計的設計要求又點沒頭緒，而且里課程結(jié)束有好幾周，對于要設計的函數(shù)信號發(fā)生器的具體設計步驟還不是很清晰。在選取實物圖片時，我選擇了在實驗室接觸比較多的 SP1643B 函數(shù)信號發(fā)生器，對照著實物圖片與具體輸入輸出的結(jié)果相結(jié)合，最后確定了此次課程設計的大體思路。 根據(jù)確定的思

13、路，花了較短的時間便完成了信號源和數(shù)碼顯示的設計，對于登陸界面的設定，進行了不斷的嘗試，并結(jié)合以前實驗的程序不斷更改，已達到預期的功能。對于登陸顯示的對話框嘗試了兩種方式彈出，都不是很完善，最后結(jié)合同學們做的登陸界面和自己最初的設想，然后將之前嘗試的兩種方法加入其中，做成了現(xiàn)在這種登陸界面，比11之前好了許多，基本符合預期效果。 對于本次課程設計斷斷續(xù)續(xù)修改了很多次，不斷的完善前面所做的程序，在不斷地設計中將以前學的只是進行了進一步鞏固。八、參考文獻八、參考文獻1.陳西輝 張銀紅 LABVIEW8.2 程序設計從入門到精通 清華大學出版社2.劉君華主編.基于 LabVIEW 的虛擬儀器設計.北京：電子工業(yè)出版社，20033.黃松林，吳靜編著.虛擬儀器設計教程.北京：清華大學出版社，20084.楊樂平，李海濤，楊磊編著.LabVIEW 程序設計與應用（第二版）.北京：電子工業(yè)出版社，200712本科生課程設計成績評定表本科生課程設計成績評定表姓姓 名名性性 別別專業(yè)、班級專業(yè)、班級課程設計題目：基于虛擬儀器信號發(fā)生器的設計課程設計題目：基于虛擬儀器信號發(fā)生器的設計課程設計答辯或質(zhì)疑記錄：課程設計答辯或質(zhì)疑記錄：成績評定依據(jù)：成績評定