基于声卡的LabVIEW 虚拟信号发生器设计 - Read.DOCVIP

基于声卡的LabVIEW 虚拟信号发生器设计 学号：044100116 班级：通信041 姓名：马吉炜 虚拟信号发生器设计思路: (1)虚拟信号发生器的前面板设计 通过选择信号类型。虚拟信号发生器能够实现正弦，方波，三角波，锯齿波和余弦信号的输出，而且，通过调节旋钮可以改变所选输出波形的幅值和频率。如图1所示，在“选择信号类型”中选择的是正弦信号，可以通过旋钮来调节正弦幅值．相应的幅值在“正弦幅值”中显示，图中的幅值为27．6621；频率也可以类似地调节，图中的信号频率为30Hz。“保存”按钮是将信号分析的参数保存在指定的文件中．可以用word或者在Labview中打开，查看信号参数具体的数据。信号分析时的数据采样的频率是可以变化。输出的信号的波形在前面板右边的“Graph”图中显示出来。 同样的操作，可以实现虚拟方波，三角波，锯齿波和余弦信号，同时也可以调节相应的幅值和频率，也可以将波形参数保存到指定的文件中。“停止”按钮的作用是使整个运行着的程序停止。图1是虚拟信号发生器的前面板．每个模块对应着一种信号．选择不同的信号后。调节相应的模块上面的旋纽，可以改变所选信号的幅值 和频率，此时调节其它的模块是不起作用。虚拟信号发生器很容易地实现了信号的参数调节。 二.虚拟信号发生器的软件部分: 虚拟前面板提供与用户交互的图形化界面，是虚拟信号发生器的最上层，如图1所示。 图1.虚拟信号发生器前面板 通过面板上的各种按钮、开关等控件可以实现对整个系统的操作或控制，而且实时波形显示窗口能对产生的信号波形进行预览和监视，在使用中直接通过鼠标和键盘即可设定产生信号的类型和相应参数。还可以通过LabVIEW 波形显示器(Waveform Graph)自带的功能对波形进行观察和测量，对稳定的周期信号可以直接准确的读出幅值和频率。 2 信号生成模块 LABVIEW是采用图形化的编程语言．整个虚拟信号发生器的程序采用的“case”结构．在每个“case”结构中用“for”循环实现一种虚拟信号。把“选择信号类型”作为“case”语句的判断条件，根据判断条件进入不同信号发生的帧。如图2，选择的是方波信号．前面板的“Graph”也应该显示方波信号。 根据VI的结构化特征，信号生成部分被设计成一个独立的功能模块。该模块是整个程序的核心，也是较关键较复杂的部分。它首先接受前面板控件发出的波形类型、幅值、频率等信息，然后调用不同函数生成各种周期或非周期信号，不断地送到声卡进行D／A转换，再经外部电路进行电压调节和功率放大后即可送入物理设备作为激励信号使用。在波形数据写入声卡之前，可以根据对实际测试环境中的信号仿真需求，为其叠加不同幅度的直流分量或高斯白噪声。对信号进行后期处理是传统信号发生器所不具备的功能，也是该虚拟仪器的主要特点。图2为信号发生部分框图程序，其中主要使用了While Loop结构和Case结构来实现整个程序的信号产生、加噪和运行退出等操作及控制功能。使用Basic Function Generator．vi节点可以产生基本的周期信号(正弦波、方波、三角波和锯齿波)，但其功能毕竟已经固定，如果需要产生一些非周期信号或其它测试领域的特殊信号则可以利用Formula Waveform．vi节点，其输入可以是很复杂的数学表达式，输出的波形数据则和前者一样携带时间信息，可以直接参与后续仿真、分析和处理 。图1中即分析处理中常见的sinc函数的波形。 图2.虚拟信号发生器后面板 3 驱动安装 驱动程序是对声卡的软件描述，是应用程序控制声卡的桥梁，它通过封装复杂的底层编程细节，将用户在前面板中指明的各种操作直接反映到声卡上。在安装某些型号的声卡时，Windows自带的驱动程序可能会引起不兼容。此时要选择“厂家提供 的驱动程序”而不是“Windows默认的驱动程序”需要说明的是，有的声卡提供I ine()ut和Speaker两个输出插孔，信号一般应从Line Out插孔引出，它输出的信号没有经过功率放大器，噪声要小得多。还有的声卡只有一个输出端，是Line out 还是Speaker要靠卡上的跳线决定，通常默认为Speaker，此时要重新设置声卡跳线。输出信号时应采用专用音频电缆或屏蔽电缆以降低噪声干扰。虚拟信号发生器以计算机强大的信息处理能力为依托，充分利用声卡DSP技术、LabVIEW 多线程技术及其图形化、结构化的特征，实现了对多种常用信号和特殊信号的生成及模拟输出 ，而且具有界面友好、输出相位连续、动态范同宽和抗干扰能力强等诸多优点。本文介绍的信号发生器，已用作机械振动实验中振动台的驱动信号源。 三.学习总结: 基于声卡的虚拟信号发生器，基本功能已经实现，当然还有待进一步的完善。虚拟信号发生器的设计不但充分利用了