基于LabVIEW8.6的虚拟函数信号发生器的设计.docVIP

核仪器课程设计 题 目：基于LabVIEW8.6的虚拟信号发生器的设计 信号发生器是生产实践和科学研究中应用十分广泛的电子测量仪器。目前常用的模拟信号发生器，外型笨重，功能单一；数字信号发生器虽然有一定的功能扩展，但价格昂贵，维护升级成本高，短时间内难以普及应用。近年来，出现了一种基于计算机和软件的新型仪器——虚拟仪器。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”在高等院校理工科教学中，实验教学是整个教学过程中的重要环节，特别是基础课、专业基础课的实验教学在本科教学中尤为重要，他对学生的专业知识起着有效的支撑作用。但是，近年来随着学生人数的增加、实验教学改革不断深入，原有实验室的设备和规模难以满足发展的需要。虚拟仪器的出现很好地解决了这些问题。虚拟仪器是以计算机为核心，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、以及多个测量参数自动显示等功能。virtual instrumention）是基于计算机的仪器。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。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。下面的框图1反映了常见的虚拟仪器方案。 图1 虚拟仪器方案框图 虚拟仪器的主要特点有： 尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。 可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。 用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。 虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。 1.3、LabVIEW概述 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。）前面板前面板是图形用户界面，用户可以在前面板上操作一台设计好的虚拟仪器。该界面上有一个控件选板，有输入和显示两种控件。输入控件主要有开关、按钮和其他各种输入设备，用于交互式输入；显示控件主要包括图形图表，指示灯和其他的一些输出对象，用于交互式输出。图所示为LabVIEW的前面板界面图。图 LabVIEW前面板示意图输入型控件一般是指旋钮、按钮、转盘等输入装置，它模拟仪器的输入装置，可为VI的程序框图提供输入数据，或者输出结果。显示型控件一般是指图表、指示灯等显示装置，它模拟仪器的输出装置，用于显示程序框图获取或生成的数据。 程序框图 程序框图提供了VI的图形化源程序，程序开发完成后在运行时程序框图是不可见的，它和文本开发平台如VC++、VB等编程语言类似，只不过LabVIEW开发语言是基于图形的，简单直观。在程序框图中，通过连线将一些函数或子VI连接起来，并结合一定的程序结构，实现所需要的各种功能。前面板上的控件在程序框图中有其对应的图标和端口，除此之外，程序框图中还有函数节点、常量和结构等，这些往往不会出现在前面板窗口中。图所示为LabVIEW的后面板界面图。图 LabVIEW的后面板示意图 程序框图是由节点、端点、图框和连线四种元素构成的。 节点。节点类似于文本语言程序的语句、函数