基于labview的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的設計外文翻譯

PAGE10中文1963字Labview-basedvirtualfunctionSignalGeneratorVMarozas,RJurkonis1IntroductionSince1986,theU.S.NI(NationalInstrument)companiestotheconceptofvirtualinstrumentation,alongwithcomputertechnologyandmeasurementtechnology,virtualinstrumenttechnologyhasalsobeendevelopedrapidly.Virtualinstrumentmeans:useoftheexistingPC,withaspeciallydesignedinstrumenthardwareandproprietarysoftware,theformationofthebasicfunctionsofboththeordinaryinstrument,thereareusuallynospecialequipmentfeaturesofthenewinstrument.Comparedwiththetraditionalinstrumentsofitsfeaturesare:bettermeasurementaccuracyandrepeatability;measurementspeed;systemsetuptimeisshort;instrumentfunctiondefinedbytheuser;scalability;technicalupdatesandquick.Virtualinstrumentsoftwareasthecore,thesoftwarecompanyYouyiU.S.NILabviewvirtualinstrumentsoftwaredevelopmentplatformmostcommonlyused.Labviewisagraphicalprogramminglanguage,mainlyusedtodevelopdataacquisition,instrumentcontrolanddataprocessingandanalysissoftware,andpowerful.Currently,thedevelopmentofsoftwareintheinternationaltest,measurementandcontrolindustry,popular,measurementandcontrolareasinthecountryhasalsobeenwidelyused.FunctionGeneratorisascientificresearchandengineeringdesigninawidelyusedgeneral-purposeequipment.ThefollowingfunctionsignalgeneratorwithavirtualdesignanddevelopmentofspecificdescriptionisbasedongraphicalprogramminglanguageLabviewvirtualinstrumentprogrammingandimplementationoftechnology.

2virtualfunctionsignalgeneratorstructureandcomposition2.1VirtualFunctionGeneratorfrontpanelThisvirtualfunctionsignalgeneratormainlyconsistsofaPCIbus,multi-functiondataacquisitioncardandappropriatesoftware.TheminstalledonaPCrunningWindows95/98/2000/NTthemachine,shallconstituteapowerfulfunctionofsignalgenerator.ThedesignofthevirtualfunctionsignalgeneratorreferencesignalgeneratorSG1645powerfunctions,frontpanelshowninFigure1.Figure1virtualfunctionsignalgeneratorfrontpanelThefunctiongenerator'sfrontpanelfunctionofthefollowingcomponents:instrumentcontrolbutton,theoutputfrequencycontrolwindow(includingthefrequencyofdisplayunits),frequencyfoldintocontrol,waveformselection,frequencytuningbutton,dcbias,squarewaveaccountsforAirratioadjustment,theoutputwaveformamplitudecontrolbuttons.Frequencytuningrange:0.1~1Hz;DCbias:-10~10V;squarewavedutycycle:0to100%;outputwaveformrange:0~10V.Alsoincreasedthenumberofmodificationofvoltage-controlledcomponentssuchaspanelinputcountinput,synchronousoutput,voltageoutput.Modificationoftheuseofthesecomponentsisintendedtoincreasetheaestheticsoftheinstrument,andasfaraspossiblewithrealinstrumentsconsistentuserinterface2.2VirtualFunctionSignalGeneratorhardwarestructureThisvirtualfunctionsignalgeneratorhardwareinputandoutputdataacquisitioncardandacertainconfigurationrequirementsofthePC,thedatainputandoutputdependoninputdataacquisitioncard,thedefinitionofoutputachieved.ThisdesignusesthePCI-1200dataacquisitioncardisagoodcost-effectiveproducts,withtheD/Aconversionfunctions,cangeneratethedigitalsignalsintoanalogsignalsanddigital-analogconverterandhighprecision,butalsohasfilteringcapabilities,whichSmooththeoutputwaveform.Itsupportstheunipolarandbipolaranalogsignalinput,thesignalinputrangesof-5~+5Vand0~10V.Provide16single-ended/8differentialanaloginputchannels,2independentoftheDAoutputchannels,24-lineTTLdigitalI/O,316-bittimercountersandotherfeatures.Someofthehardwareinterfacefordatainputoroutputchannelsettings.SomeofthehardwareinterfaceblockdiagramshowninFigure2:Figure2

3VirtualFunctionSignalGeneratorDesignandImplementationSomeuseprofessionalLabVIEW6isoftwarevirtualinstrumentgraphicaldevelopmenttools.Virtualfunctionsignalgeneratoroutputwaveformmainlyinsoftwareproductionandtheoutputsignalfrequencydisplay.Changesinthefrequencyoftheoutputwaveformisaconcreterealizationofdataacquisitionwaveformdatawrittentothebufferamongthebuffersbysettingtheupdatefrequency(tochangetheinternalclockfrequency)toachievetheoutputdatafrequency.TheprocessismainlyintheuseofLabviewdataacquisitionsub-moduleoftheAOSTARTfunctionmodules.Functionfromtheimplementationpointofview,thisdesignfeaturesavirtualfunctionsignalgeneratorstructureincludestwomodules:Modulewaveformgenerator(FGmodule)andfrequencychangecontrolunit(DISPLAY)module.WaveformgeneratormoduleandcallFGENmodule.FGENmoduleforthedigitalwaveformgeneratormodule.Digitalwaveformgeneratormodule3.1Waveformgeneratedvirtualfunctionsignalgeneratormoduleisthecoreofthesoftware.Themodulecanberealizedusingsine,square,sawtooth,triangleandotherwaveforms.Sinewavegenerationprincipleisbycallingthesin(x)functiontoimplement.Inthisdesign,thedesignofeachcomponentsinewavecyclefrom1000,usingsimilarlanguageintheForloopCasxassignment,sothattheimplementationofaForloop,youcangenerateacycleofsinewavegeneratingthedataneeded,andthenuseWhileCirculation,maketheprogramrepeatedlyexecuted,canbecontinuouslyoutputsinewave.Squarewave,sawtooth,triangleandsinewavegenerationtheoryproducesimilarprinciplesareachievedthroughthemathematicalsequenceofnumbersrepresentativeofthewaveform.Comparedwiththeanalogsignal,generatedusingthesoftwaremethodofdigitalwaveformsequencealthoughtherearesomeerrors,buttheelectioncycleaslongasasufficientnumberofpoints,youcanmakeerrorstoaminimum,theleastimpactontheresults.Waveformgeneratedbythesoftwareoneofthebiggestadvantageisgreatlyreducedthecostoftheinstrumentandtheinstrumentofsmallintelligent.Waveformgeneratormodule'sfrontpanelshowninFigure3,waveformgenerationmoduleblockdiagramshowninFigure3Changeof3.2unitoffrequencycontrolmoduleWhentheoutputfrequencydynamicrangeislarge,withasinglespinbuttoncontrol,duetoasmallrotationangle,youwillhaveagreaterchangeinthefrequency,tothefrequencyofaccurateShezhibroughtgreaterKunnan,andfrequencybyusingaknobTimesbycombiningtheoutputfrequencycangreatlyimprovethecontrolaccuracy.Inordertoimprovecontrolaccuracyoftheoutputfrequency,whichinthisdesign,byusingtheunitoffrequencychangecontrolmodule,theoutputcontrolaccuracycanbeachieved0.001Hz.Themodule'sfrontpanelshownin,themoduleblockdiagramshowninFigure4.Figure4

4TotalResults:AsaLabviewgraphicalprogrammingsoftwaredevelopmentandtestingsystemisapowerful,convenientandefficientprogrammingtools.Similaritybetweenthegood,open,exclusive,makingthetestdevelopmentcycleisshort,lowcostandhighquality.Labview-basedvirtualmachineinteractionwiththefunctionsignalgeneratorisgood,easytooperateandsoon,toawiderangeofapplicationsandinscientificresearch,productionandotherfields.1PanHZ,etal.LabVIEW-basedvirtualFunctionSignalGenerator[J].ControlEnginerringPractice,2.EvansPD,BrownD.SimulationofbrushlessDCdrives[c]．IEEProceedingsB,ElectricPowerApplications，137(5):299-308．3.RenéSpée,AlanK.WallaceandJoelDavis.Modelingofbrushlessdcdrivesystemswithpulse-widthmodulatedexcitation[J],MathematicalandComputerModelling,Volume11,1988,Pages1166-1171.4.JawadFaiz,M.R.AzizianandM.Aboulghasemian-Azami.SimulationandanalysisofbrushlessDCmotordrivesusinghysteresis,rampcomparisonandpredictivecurrentcontroltechniques[J],SimulationPracticeandTheory,Volume3,Issue6,15January1996,Pages347-363.5.J.Figueroa,C.Brocart,J.CrosandP.Viarouge.SimplifiedsimulationmethodsforpolyphasebrushlessDCmotors[J].MathematicsandComputersinSimulation,Volume63,Issues3-5,17November2003,Pages209-224.6.J.Shao,D.Nolan,andT.Hopkins.ANovelDirectBackEMFDetectionforSensodessBrushlessDC(BLDC)MotorDrives[C].AppliedPowerElectronicConference(APEC2002),2002:33-38.7.Doo-HeeJungandIn-JoongHa.LowCostSensorlessControlofBrushlessDCMotorsUsingaFrequencyIndependentPhaseShifter[J]．IEEETransactionsonpowerelectronic,2000,15:744-752.8.Kuang-YaoChengandYing-YuTzou.DesignofaSensorlessCommutationICforBLDCMotors[J]．IEEETransactionsOnpowerelectronic,2003,18:1365-1375.基于Labview的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的設計VMarozas,RJurkonis1前言自從1986年美國NI(NationalInstrument)公司提出虛擬儀器的概念以來,隨著計算機技術和測量技術的發(fā)展,虛擬儀器技術也得到很快的發(fā)展。虛擬儀器是指:利用現(xiàn)有的PC機，加上特殊設計的儀器硬件和專用軟件,形成既有普通儀器的基本功能,又有一般儀器所沒有的特殊功能的新型儀器。與傳統(tǒng)的儀器相比其特點主要有:具有更好的測量精度和可重復性;測量速度快;系統(tǒng)組建時間短;由用戶定義儀器功能;可擴展性強;技術更新快等。虛擬儀器以軟件為核心,其軟件又以美國NI公司的Labview虛擬儀器軟件開發(fā)平臺最為常用。Labview是一種圖形化的編程語言,主要用來開發(fā)數(shù)據(jù)采集，儀器控制及數(shù)據(jù)處理分析等軟件,功能強大。目前,該開發(fā)軟件在國際測試、測控行業(yè)比較流行,在國內的測控領域也得到廣泛應用。函數(shù)信號發(fā)生器是在科學研究和工程設計中廣泛應用的一種通用儀器。下面結合一個虛擬函數(shù)信號發(fā)生器設計開發(fā)具體介紹基于圖形化編程語言Labview的虛擬儀器編程方法與實現(xiàn)技術。

2虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的結構與組成2.1虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的前面板本虛擬函數(shù)信號發(fā)生器主要由一塊PCI總線的多功能數(shù)據(jù)采集卡和相應的軟件組成。將它們安裝在一臺運行Windows95/98/2000/NT的PC機上，即構成一臺功能強大的函數(shù)信號發(fā)生器。本虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的設計參考了SG1645功率函數(shù)信號發(fā)生器，前面板如圖1所示。本函數(shù)信號發(fā)生器的前面板主要由以下幾個部分構成：儀器控制按鈕，輸出頻率控制窗口（包括頻率顯示單位），頻率倍成控制，波形選擇，頻率微調按鈕，直流偏置，方波占空比調節(jié)，輸出波形幅度控制按鈕。頻率微調范圍：0.1～1Hz；直流偏置：-10～10V；方波占空比：0～100%；輸出波形幅度：0～10V。此外還增加了許多修飾性的元件如面板上的壓控輸入、記數(shù)輸入、同步輸出、電壓輸出等。使用這些修飾性的元件的目的是為了增加儀器的美觀性，并盡量與真實儀器的使用界面相一致2.2虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的硬件構成本虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的輸入輸出的硬件部分為一數(shù)據(jù)采集卡和具有一定配置要求的PC機，數(shù)據(jù)的輸入輸出靠對數(shù)據(jù)采集卡輸出輸入口的定義來實現(xiàn)。本設計采用的PCI-1200數(shù)據(jù)采集卡是一塊性價比較好的產(chǎn)品，具備數(shù)/模轉換的功能，能將產(chǎn)生的數(shù)字信號轉換成模擬信號且數(shù)模轉換精度高，而且還具備濾波功能，從而使輸出波形光滑。它支持單極和雙極性模擬信號輸入，信號輸入范圍分別為-5～+5V和0～10V。提供16路單端/8路差動模擬輸入通道、2路獨立的DA輸出通道、24線的TTL型數(shù)字I/O、3個16位的定時計數(shù)器等多種功能。硬件接口部分用于數(shù)據(jù)輸入或輸出時的通道設置。硬件接口部分程序框圖如圖2所示：

3虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的軟件設計與實現(xiàn)軟件部分采用專業(yè)的LabVIEW6i圖形化虛擬儀器開發(fā)工具。虛擬函數(shù)信號發(fā)生器主要由軟件完成輸出波形信號的產(chǎn)生和輸出信號頻率的顯示。輸出波形頻率的變化的具體實現(xiàn)是將波形數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)采集卡的緩沖區(qū)當中，通過設置緩沖區(qū)的更新頻率（改變內部的時鐘頻率）來實現(xiàn)輸出數(shù)據(jù)頻率的變化。該過程主要運用了Labview中的數(shù)據(jù)采集子模塊中的AOSTART功能模塊。從實現(xiàn)功能的角度來說，本次設計的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的功能結構主要包括兩大功能模塊：波形產(chǎn)生模塊（FG模塊）和頻率單位變化控制（DISPLAY）模塊。波形產(chǎn)生模塊又調用FGEN模塊。FGEN模塊為數(shù)字波形產(chǎn)生模塊。3.1數(shù)字波形產(chǎn)生模塊波形產(chǎn)生模塊是虛擬函數(shù)信號發(fā)生器軟件的核心。利用該模塊可實現(xiàn)正弦波、方波、鋸齒波、三角波等波形。正弦波的產(chǎn)生原理是通過調用sin(x)函數(shù)來實現(xiàn)。在本次設計，設計每一正弦波周期由1000點組成，利用類似C語言中的For循環(huán)為x賦值，這樣執(zhí)行一次For循環(huán)，便可以產(chǎn)生生成一個周期正弦波所需的數(shù)據(jù)，然后利用While循環(huán)，使程序反復執(zhí)行，就可以連續(xù)輸出正弦波形。方波、鋸齒波、三角波的產(chǎn)生原理與正弦波產(chǎn)生原理相近,都是通過數(shù)學運算來實現(xiàn)代表波形的數(shù)字序列。與模擬信號相比，利用軟件的方法產(chǎn)生的波形數(shù)字序列雖然存在著一定的誤差，但只要一個周期內選的點數(shù)足夠的多，就可以使誤差降到最低，對結果的影響最小。利用軟件產(chǎn)生波形的一個最大的優(yōu)點是使儀器的成本大大降低，而且使儀器小型化，智能化。波形產(chǎn)生模塊的前面板如圖3所示，波形產(chǎn)生模塊的程序框圖如圖3所示。3.2頻率單位變化控制模塊當輸出頻率動態(tài)范圍較大時，用單個旋轉按鈕控制時，由于旋轉一個很小的角度就會產(chǎn)生較大的頻率變動，給頻率的準確設置帶來了較大困難，通過使用一個旋鈕和頻率倍乘相結合，可大大提高頻率的輸出控制精度。為了提高頻率的輸出控制精度，在本次的設計當中，通過使用頻率單位變化控制模塊，使輸出控制精度可達到0.001Hz。該模塊的前面板如圖5所示，該模塊的程序框圖如圖4所示。

4總結Labview作為一個圖形化編程軟件，是開發(fā)測試系統(tǒng)的一種功能強大、方便快捷的編程工具。其良好的相通性、開放性、專用性，使測試系統(tǒng)的開發(fā)周期短、成本低、質量高?；贚abview的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器具有機交互性好、易于操作等特點，能夠廣泛的應用與于科研、生產(chǎn)等領域。目錄TOC\o"1-2"\h\z第一章項目基本情況 3一、項目情況說明 3二、可行性研究的依據(jù) 5第二章項目建設的必要性與可行性 8一、項目建設背景 8二、項目建設的必要性 9三、項目建設的可行性 14第三章市場供求分析及預測 17一、項目區(qū)生豬養(yǎng)殖和養(yǎng)殖糞污的利用現(xiàn)狀 17二、禽畜糞污產(chǎn)量、沼氣及沼肥產(chǎn)量調查與分析 18三、項目產(chǎn)品市場前景分析 20第四章項目承擔單位的基本情況 21一、養(yǎng)殖場概況 21二、資產(chǎn)狀況 21三、經(jīng)營狀況 21第五章項目地點選擇分析 23一、選址原則 23二、項目選點 23三、項目區(qū)建設條件 24第六章 工藝技術方案分析 27一、污水處理模式的選擇 27二、處理工藝的選擇 29三、項目工藝流程 31四、主要技術參數(shù) 35五、主要設備選型 39第七章項目建設目標 40一、項目建設目標 40二、項目建設規(guī)模 40第八章項目建設內容 42一、建安工程 42二、儀器設備 46第九章投資估算和資金籌措 48一、投資估算的范圍 48二、投資估算的依據(jù) 48三、投資估算 49四、資金使用計劃 54五、資金籌措 54第十