畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)-基于虛擬儀器的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　傳統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生器其功能完全靠硬件實(shí)現(xiàn)，功能單一而且用戶的購(gòu)置、維護(hù)費(fèi)用高。更重要的是，對(duì)于傳統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生器，其功能一旦確定便不能更改，用戶要想使用新的功能則必須重新購(gòu)買(mǎi)新的儀器，傳統(tǒng)信號(hào)發(fā)生器的不足是顯而易見(jiàn)的。虛擬儀器是將儀器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、總線技術(shù)和軟件技術(shù)緊密的融合在一起，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)字處理能力實(shí)現(xiàn)儀器的大部分

2、功能，打破了傳統(tǒng)儀器的框架，形成的一種新的儀器模式。本課題完成了“虛擬信號(hào)發(fā)生器”的理論研究，在很大程度上解決了傳統(tǒng)信號(hào)發(fā)生器的諸多弊端。本文主要研究虛擬儀器在信號(hào)發(fā)生器領(lǐng)域里的軟件編程。本虛擬儀器可完成輸出多種信號(hào)波形的同時(shí)產(chǎn)生與輸出，信號(hào)輸出頻率、幅度等參數(shù)實(shí)時(shí)可調(diào)。本文研究的虛擬信號(hào)發(fā)生器主要具有如下優(yōu)點(diǎn)：用戶可自由定義其功能；系統(tǒng)功能升級(jí)擴(kuò)充方便快捷、可與電腦等設(shè)備方便的互聯(lián)。</p><p>　　關(guān)鍵詞

3、: 虛擬儀器 , 信號(hào)發(fā)生器 , 虛擬信號(hào)發(fā)生器 , LabVIEW </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The functions of traditional signal generators are carried out solely on hardware, and at the same time the fun

4、ctions of traditional signal generators are singleness and costly for purchasing and maintaining, What is more important is that the functions of traditional signal generators can not be altered once they are fixed. User

5、s must get new ones so long as they want new functions. Thus, the defects of traditional signal generators are obvious. Virtual instrument is formed by the instrument te</p><p>　　Keywords: Virtual Instrument

6、 , Signal Generator , Virtual Signal Generator , Labview目 錄</p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>

7、　　1.1研究背景及動(dòng)態(tài)1</p><p>　　1.2本項(xiàng)目的研究意義及本文主要研究?jī)?nèi)容2</p><p>　　1.2.1本項(xiàng)目的研究意義2</p><p>　　1.2.2本文的主要研究?jī)?nèi)容2</p><p>　　第2章 虛擬儀器和Labview簡(jiǎn)介4</p><p>　　2.1虛擬儀器的產(chǎn)生背景4<

8、/p><p>　　2.2虛擬儀器的概念5</p><p>　　2.3 虛擬儀器的分類5</p><p>　　2.4虛擬儀器系統(tǒng)的構(gòu)成6</p><p>　　2.4.1虛擬儀器系統(tǒng)的硬件構(gòu)成7</p><p>　　2.4.2虛擬儀器系統(tǒng)的軟件構(gòu)成7</p><p>　　2.5虛擬儀器的優(yōu)勢(shì)

9、8</p><p>　　2.6 虛擬儀器的發(fā)展方向9</p><p>　　2.7圖形化虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)——LABVIEW 簡(jiǎn)介9</p><p>　　2.8 本章小結(jié)12</p><p>　　第3章 信號(hào)發(fā)生器13</p><p>　　3.1信號(hào)發(fā)生器概述………………………………………………………………13&l

10、t;/p><p>　　3.2 信號(hào)發(fā)生器的分類………………………………………………………….14</p><p>　　3.2.1正弦信號(hào)發(fā)生器…………………………………………………………14</p><p>　　3.2.2函數(shù)發(fā)生器………………………………………………………………15</p><p>　　3.2.3脈沖信號(hào)發(fā)生器……………

11、……………………………………………15</p><p>　　3.2.4 隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器……………………………………………………….15</p><p>　　3.3本章小結(jié)………………………………………………………………………16</p><p>　　第4章 基于虛擬儀器的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.1虛擬儀器的簡(jiǎn)單應(yīng)用

12、17</p><p>　　4.1.1 創(chuàng)建虛擬儀器17</p><p>　　4.1.2 為前面板添加控件19</p><p>　　4.1.3 修改信號(hào)22</p><p>　　4.1.4 本節(jié)小結(jié)24</p><p>　　4.2虛擬儀器實(shí)現(xiàn)多功能信號(hào)發(fā)生器24</p><p>　　4

13、.2.1“信號(hào)發(fā)生器1”的設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.2.2“信號(hào)發(fā)生器2”的設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.2.3“信號(hào)發(fā)生器3”的設(shè)計(jì)31</p><p>　　4.2.4 本節(jié)小結(jié)33</p><p>　　4.3 本章小結(jié)34</p><p><b>　　結(jié) 論35</b>

14、;</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p><b>　　謝 辭37</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　在有關(guān)電參量的測(cè)量中，我們需要用到信號(hào)源，而信號(hào)發(fā)生器則為我們提供了在測(cè)量中所需的信號(hào)源，它可以產(chǎn)生

15、不同頻率的正弦信號(hào)、方波、三角波、鋸齒波、正負(fù)脈沖信號(hào)、調(diào)幅信號(hào)、調(diào)頻信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)等，其輸出信號(hào)的幅值也可以按需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)信號(hào)發(fā)生器種類繁多，價(jià)格昂貴，而且儀器功能固定單一，不具備用戶對(duì)儀器進(jìn)行定義及編程的功能，一個(gè)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室很難同時(shí)擁有多類信號(hào)發(fā)生器，然而，基于虛擬儀器技術(shù)的信號(hào)發(fā)生器則能夠?qū)崿F(xiàn)這一要求。</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)在數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)測(cè)試和儀器控制領(lǐng)域得到了

16、廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)和推動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)和儀器控制的設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)發(fā)生了深刻的變化。“軟件即是儀器”已成為測(cè)試與測(cè)量技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。虛擬信號(hào)發(fā)生器就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的LabVIEW軟件來(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化應(yīng)用。本課題介紹了基于LabVIEW的虛擬信號(hào)發(fā)生器的研究背景和發(fā)展動(dòng)態(tài),了解虛擬儀器的特點(diǎn)、現(xiàn)狀和實(shí)現(xiàn)方法，探索虛擬儀器的發(fā)展方向，在LABVIEW平臺(tái)中設(shè)計(jì)了多功能信號(hào)發(fā)生器，該發(fā)生器可以產(chǎn)生方波，三角波

17、，鋸齒波和正弦波。信號(hào)的頻率、幅值可調(diào)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)任意兩種信號(hào)的疊加。在設(shè)計(jì)基本信號(hào)發(fā)生器之余，還添加了卷積和相關(guān)控件，用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)的卷積。其中卷積和相關(guān)控件可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的卷積、反卷積、自相關(guān)、互相關(guān)。</p><p>　　1.1研究背景及動(dòng)態(tài)</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)、通信、微電子技術(shù)的日益完善，以及以Internet為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)和信息化要求的不斷提高，傳統(tǒng)的

18、通信方式突破了時(shí)空限制和地域限制，大范圍通信變得越來(lái)越容易，對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的組建也產(chǎn)生了越來(lái)越大的影響。一個(gè)大的復(fù)雜測(cè)試系統(tǒng)的輸入、輸出、結(jié)果分析往往分布在不同的地理位置，僅用一臺(tái)計(jì)算機(jī)并不能勝任測(cè)試任務(wù)，需要由分布在不同地理位置的若干計(jì)算機(jī)共同完成整個(gè)測(cè)試任務(wù)。集成測(cè)試越來(lái)越不能滿足復(fù)雜測(cè)試任務(wù)的需要，因此，“網(wǎng)絡(luò)化儀器”的出現(xiàn)成為必然。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到虛擬信號(hào)發(fā)生器中是虛擬儀器發(fā)展的大趨勢(shì)。同傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言相比，采用LabVIEW圖形化編

19、程方式可以節(jié)省大約80%的程序開(kāi)發(fā)時(shí)間，并且其運(yùn)行速度幾乎不受影響，其一般特征是將虛擬信號(hào)發(fā)生器、外部設(shè)備、被測(cè)點(diǎn)以及數(shù)據(jù)庫(kù)等資源納入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)資源共享，共同完成測(cè)試任務(wù)。使用網(wǎng)絡(luò)化虛擬信號(hào)發(fā)生器，可在任何地點(diǎn)、任意時(shí)刻獲取測(cè)量數(shù)據(jù)。和以PC為核心的虛擬信號(hào)發(fā)生器相比，網(wǎng)絡(luò)化將虛擬儀器的發(fā)展產(chǎn)生一次革命，網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器將把單臺(tái)虛擬儀器實(shí)現(xiàn)的三大功能（數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、及圖形化顯示）分開(kāi)處理，分別使用獨(dú)立的基本硬件模塊實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的三大

20、</p><p>　　1.2本項(xiàng)目的研究意義及本文主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　1.2.1本項(xiàng)目的研究意義</p><p>　　本項(xiàng)目中的虛擬信號(hào)發(fā)生器是通過(guò)LabVIEW圖形化語(yǔ)言，將計(jì)算機(jī)硬件資源與儀器硬件有機(jī)地融合為一體，從而把計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算處理能力和儀器硬件的測(cè)量、控制能力結(jié)合在儀器，大大縮小了儀器硬件的成本和體積，并通過(guò)LabVIEW實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的顯示

21、、存儲(chǔ)以及分析處理。因?yàn)樘摂M信號(hào)發(fā)生器可與計(jì)算機(jī)同步發(fā)展，與網(wǎng)絡(luò)及其他周邊設(shè)備互聯(lián)，用戶只需改變軟件程序就可以不斷賦予它或擴(kuò)展增強(qiáng)它的測(cè)量功能。這就是說(shuō)，儀器的設(shè)計(jì)制造不再是廠家的專利。虛擬信號(hào)發(fā)生器開(kāi)創(chuàng)了儀器使用者可以成為儀器設(shè)計(jì)者的時(shí)代，這將給虛擬信號(hào)發(fā)生器使用者帶來(lái)無(wú)盡的利益。</p><p>　　Labview作為一個(gè)圖形化編程軟件，是開(kāi)發(fā)測(cè)試系統(tǒng)的一種功能強(qiáng)大、方便快捷的編程工具。其良好的相通性、開(kāi)放性

22、、專用性，使測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期短、成本低、質(zhì)量高?；贚abview的虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器具有人機(jī)交互性好、易于操作等特點(diǎn)，能夠廣泛的應(yīng)用與于科研、生產(chǎn)等領(lǐng)域。</p><p>　　1.2.2本文的主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　本文第二章主要介紹了虛擬儀器的概念、產(chǎn)生發(fā)展背景、分類、系統(tǒng)組成、優(yōu)勢(shì)及發(fā)展現(xiàn)狀，闡述與本論文編程有關(guān)的虛擬儀器在信號(hào)處理中的應(yīng)用。第三章主要講述信號(hào)發(fā)生器的概述

23、，闡述信號(hào)發(fā)生器的原理及分類，各種信號(hào)發(fā)生器的優(yōu)缺點(diǎn)。第四章分兩個(gè)部分，在第一部分虛擬儀器的簡(jiǎn)單應(yīng)用中，通過(guò)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的正弦信號(hào)發(fā)生器，熟悉Labview軟件及l(fā)abview相應(yīng)的工具箱的使用，第二部分是全文的重點(diǎn)，設(shè)計(jì)了多功能信號(hào)發(fā)生器，該發(fā)生器可以產(chǎn)生方波，三角波，鋸齒波和正弦波。信號(hào)的頻率、幅值可調(diào)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)任意兩種信號(hào)的疊加。在設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器之余，還添加了卷積和相關(guān)控件，用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)的卷積。其中卷積和相關(guān)控件可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的

24、卷積、反卷積、自相關(guān)、互相關(guān)。</p><p>　　第2章 虛擬儀器和Labview簡(jiǎn)介</p><p>　　2.1虛擬儀器的產(chǎn)生背景</p><p>　　當(dāng)今我們處于一個(gè)正在高度發(fā)展的信息社會(huì)，要求在有限的時(shí)空上實(shí)現(xiàn)大量信息的交換，必然帶來(lái)信息密度的急劇增大，要求電子系統(tǒng)對(duì)于信息的處理速度越來(lái)越高，功能越來(lái)越強(qiáng)，這使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜。對(duì)體積、耗電和價(jià)格的要求使得

25、系統(tǒng)及IC的集成度越來(lái)越高，同時(shí)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)使得產(chǎn)品價(jià)格及研制生產(chǎn)周期縮短，傳統(tǒng)的測(cè)試儀器已經(jīng)越來(lái)越不能滿足時(shí)代的要求，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p><p>　　1、要求測(cè)試儀器不僅能單獨(dú)測(cè)量某個(gè)電量，而且測(cè)試儀器之間必須具備控制通道和數(shù)據(jù)交換通道，以便完成對(duì)各個(gè)被測(cè)量同時(shí)進(jìn)行自動(dòng)分析、信息綜合及準(zhǔn)確判斷，傳統(tǒng)的測(cè)試儀器在這方面受到極大的限制。</p><p>　　2、微處理器和DS

26、P技術(shù)的飛速發(fā)展及它們價(jià)格的不斷降低，改變了傳統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)概念，原來(lái)許多由硬件完成的功能現(xiàn)在逐步由運(yùn)行在微處理器和DSP芯片上的軟件來(lái)完成，這樣給產(chǎn)品帶來(lái)了巨大的好處：自動(dòng)化、程序高、可靠性高、價(jià)格低、容易升級(jí)、系統(tǒng)具有寬適應(yīng)范圍的柔性結(jié)構(gòu)、可維護(hù)性好等等。硬件軟化的設(shè)計(jì)方法對(duì)當(dāng)今測(cè)試儀器的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了深刻的影響。</p><p>　　3、良好的人機(jī)界面的要求促進(jìn)了傳統(tǒng)測(cè)試儀器的改造。對(duì)于越來(lái)越復(fù)雜的被測(cè)系統(tǒng)，如果

27、仍然使用傳統(tǒng)的測(cè)試儀器必然會(huì)需要眾多的儀器設(shè)備，面對(duì)各個(gè)生產(chǎn)廠家的不同設(shè)備，使用者需要學(xué)習(xí)不同設(shè)備的使用方法后方可使用。這樣的測(cè)試儀器不僅使用效率及利用效率都很低，而且硬件存在巨大的冗余。</p><p>　　4、微計(jì)算機(jī)的廣泛使用，給基于微計(jì)算機(jī)的測(cè)試儀器提供了巨大的市場(chǎng)，人們?cè)谑褂糜?jì)算機(jī)及測(cè)試儀器時(shí)越來(lái)越明顯的感覺(jué)到測(cè)試儀器的許多功能不僅可以由已有的計(jì)算機(jī)來(lái)完成，而且需要增加某種測(cè)試功能時(shí)，只增加少量的模塊化

28、功能硬件即可，同時(shí)基于微計(jì)算機(jī)的測(cè)試儀器具有更多的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　可見(jiàn)，一方面電子技術(shù)及市場(chǎng)的發(fā)展從客觀上要求測(cè)試儀器向自動(dòng)化及柔性化的方向發(fā)展，另一方面，電子技術(shù)及市場(chǎng)的發(fā)展也給虛擬儀器的產(chǎn)生提供了可能。在這種形式下，基于微計(jì)算機(jī)的虛擬儀器逐步變得現(xiàn)實(shí)，它的出現(xiàn)和廣泛使用為測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一個(gè)極佳的模式，并且使工程師們?cè)跍y(cè)量和控制方面得到強(qiáng)大功能和靈活性。</p><p>

29、　　2.2虛擬儀器的概念</p><p>　　虛擬儀器(Virtual Instrument，簡(jiǎn)稱VI)的概念是由美國(guó)國(guó)家儀器公司(NI)在20世紀(jì)80年代最早提出的。虛擬儀器就是在以通用計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，由用戶設(shè)計(jì)定義、具有虛擬前面板、測(cè)試功能由測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。其核心的思想是利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大資源使本來(lái)需要硬件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)軟件化，以便最大限度地降低系統(tǒng)成本，增強(qiáng)系統(tǒng)功能與靈活性。虛擬儀器代

30、表著從傳統(tǒng)硬件為主的測(cè)試系統(tǒng)到以軟件為中心的測(cè)試系統(tǒng)的根本性轉(zhuǎn)變。虛擬儀器的出現(xiàn)是儀器發(fā)展史上的一場(chǎng)革命，代表著儀器發(fā)展的最新方向和潮流，對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步將產(chǎn)生不可估量的影響。</p><p>　　虛擬儀器利用個(gè)人計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形環(huán)境和在線幫助功能，建立虛擬儀器面板，完成對(duì)儀器的控制，數(shù)據(jù)分析與顯示，代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器，改變傳統(tǒng)儀器的使用方式，提高儀器的功能和使用效率，大幅度降低儀器價(jià)格，使用戶可以根據(jù)

31、自己的需要定義儀器的功能。虛擬儀器可廣泛應(yīng)用于電子測(cè)量、電力工程、物礦勘探、醫(yī)療、振動(dòng)分析、聲學(xué)分析、故障診斷及教學(xué)科研等諸多領(lǐng)域。</p><p>　　2.3 虛擬儀器的分類</p><p>　　虛擬儀器隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和采用總線方式的不同，一般可分為五種類型。</p><p>　　1、PC總線——插卡型虛擬儀器</p><p>　　這種方

32、式借助于插入計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡與專用的軟件如LABVIEW相結(jié)合。美國(guó)NI公司的LABVIEW是圖形化編程工具，它可以通過(guò)各種控件自己組建各種儀器。LABVIEW/cvi是基于文本編程的程序員提供高效的編程工具，通過(guò)三種編程語(yǔ)言Visual C++, Visual Basic, LABVIEW/cvi構(gòu)成測(cè)試系統(tǒng)，它充分利用計(jì)算機(jī)的總線、機(jī)箱、電源及軟件的便利。但是受PC機(jī)機(jī)箱和總線限制，且有電源功率不足，機(jī)箱內(nèi)部的噪聲電平較高，插槽

33、數(shù)目也不多，插槽尺寸比較小，機(jī)箱內(nèi)無(wú)屏蔽等缺點(diǎn)。另外，ISA總線的虛擬儀器已經(jīng)淘汰，PCI總線的虛擬儀器價(jià)格比較昂貴。</p><p>　　2、并行口式虛擬儀器</p><p>　　最新發(fā)展的一系列可連接到計(jì)算機(jī)并行口的測(cè)試裝置，它們把儀器硬件集成在一個(gè)采集盒內(nèi)。儀器軟件裝在計(jì)算機(jī)上，通?？梢酝瓿筛鞣N測(cè)量測(cè)試儀器的功能，可以組成數(shù)字存儲(chǔ)示波器、頻譜分析儀、邏緝分析儀、任意波形發(fā)生器、頻率計(jì)

34、、數(shù)字萬(wàn)用表、功率計(jì)、程控穩(wěn)壓電源、數(shù)據(jù)記錄儀、數(shù)據(jù)采集器。美國(guó)LINK公司的DSO-2XXX系列虛擬儀器,它們的最大好處是可以與筆記本計(jì)算機(jī)相連，方便野外作業(yè)，又可與臺(tái)式PC機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)臺(tái)式和便攜式兩用，非常方便。由于其價(jià)格低廉、用途廣泛，特別適合于研發(fā)部門(mén)和各種教學(xué)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。</p><p>　　3、GPIB總線方式的虛擬儀器</p><p>　　GPIB技術(shù)是IEEE488標(biāo)準(zhǔn)的虛

35、擬儀器早期的發(fā)展階段。它的出現(xiàn)使電子測(cè)量獨(dú)立的單臺(tái)手工操作向大規(guī)模自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展，典型的GPIB系統(tǒng)由一臺(tái)PC機(jī)、一塊GPIB接口卡和若干臺(tái)BPIB形式的儀器通過(guò)GPIB電纜連接而成。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，一塊GPIB接口可帶多達(dá)14臺(tái)儀器，電纜長(zhǎng)度可達(dá)40米。GPIB技術(shù)可用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的操作和控制，替代傳統(tǒng)的人工操作方式，可以很多方便地把多臺(tái)儀器組合起來(lái)，形成自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。GPIB測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令簡(jiǎn)單，主要應(yīng)用于臺(tái)式儀器，適合于精

36、確度要求高的，但不要求對(duì)計(jì)算機(jī)高速傳輸狀況時(shí)應(yīng)用。</p><p>　　4、VXI總線方式虛擬儀器</p><p>　　VXI總線是一種高速計(jì)算機(jī)總線VME總線在VI領(lǐng)域的擴(kuò)展，它具有穩(wěn)定的電源，強(qiáng)有力的冷卻能力和嚴(yán)格的RFI/EMI屏蔽。由于它的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放、結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)、定時(shí)和同步精確、模塊可重復(fù)利用、眾多儀器廠家支持的優(yōu)點(diǎn)，很快得到廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，VXI系統(tǒng)的組建

37、和使用越來(lái)越方便，尤其是組建大、中規(guī)模自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)以及對(duì)速度、精度要求高的場(chǎng)合。有其他儀器無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。然而，組建VXI總線要求有機(jī)箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造價(jià)比較高。</p><p>　　5、PXI總線方式虛擬儀器</p><p>　　PXI總線方式是PCI總線內(nèi)核技術(shù)增加了成熟的技術(shù)規(guī)范和要求形成的，增加了多板同步觸發(fā)總線的技術(shù)規(guī)范和要求形成的，增加了多板發(fā)總線，以使用于相鄰模

38、塊的高速通訊的局總線。PXI的高度可擴(kuò)展性。PXI具有8個(gè)擴(kuò)展槽，而臺(tái)式PCI系統(tǒng)只有3-4個(gè)擴(kuò)展槽，通過(guò)使用PCI—PCI橋接器，可擴(kuò)展到256個(gè)擴(kuò)展槽，臺(tái)式PC的性能價(jià)格比和PCI總線面向儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，將形成未來(lái)的虛擬儀器平臺(tái)。</p><p>　　2.4虛擬儀器系統(tǒng)的構(gòu)成</p><p>　　虛擬儀器由硬件設(shè)備與接口、設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件和虛擬儀器面板組成。其中，硬件設(shè)備與接口

39、可以是各種以PC為基礎(chǔ)的內(nèi)置功能插卡、通用接口總線接口卡、串行口、VXI總線儀器接口等設(shè)備，或者是其它各種可程控的外置測(cè)試設(shè)備，設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件是直接控制各種硬件接口的驅(qū)動(dòng)程序，虛擬儀器通過(guò)底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件與真實(shí)的儀器系統(tǒng)進(jìn)行通訊，并以虛擬儀器面板的形式在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示與真實(shí)儀器面板操作元素相對(duì)應(yīng)的各種控件。用戶用鼠標(biāo)操作虛擬儀器的面板就如同操作真實(shí)儀器一樣真實(shí)與方便。</p><p>　　2.4.1虛擬儀器系統(tǒng)的

40、硬件構(gòu)成</p><p>　　虛擬儀器的硬件系統(tǒng)一般分為計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)和測(cè)控功能硬件。計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)可以是各種類型的計(jì)算機(jī)，如臺(tái)式計(jì)算機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)、工作站、嵌入式計(jì)算機(jī)等。它管理著虛擬儀器的軟件資源，是虛擬儀器的硬件基礎(chǔ)。因此，計(jì)算機(jī)技術(shù)在顯示、存儲(chǔ)能力、處理器性能、網(wǎng)絡(luò)、總線標(biāo)準(zhǔn)等方面的發(fā)展，導(dǎo)致了虛擬儀器系統(tǒng)的快速發(fā)展。</p><p>　　按照測(cè)控功能硬件的不同，VI可分為DAQ

41、、GPIB、VXI、PXI和串口總線五種標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，它們主要完成被測(cè)輸入信號(hào)的采集、放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換。</p><p>　　2.4.2虛擬儀器系統(tǒng)的軟件構(gòu)成</p><p>　　測(cè)試軟件是虛擬儀器的主心骨。NI公司在提出虛擬儀器概念并推出第一批實(shí)用成果時(shí)，就用軟件就是儀器來(lái)表達(dá)虛擬儀器的特征，強(qiáng)調(diào)軟件在虛擬儀器中的重要位置。NI公司從一開(kāi)始就推出豐富而又簡(jiǎn)潔的虛擬儀器開(kāi)發(fā)軟件。使用者可以

42、根據(jù)不同的測(cè)試任務(wù)，在虛擬儀器開(kāi)發(fā)軟件的提示下編制不同的測(cè)試軟件，來(lái)實(shí)現(xiàn)當(dāng)代科學(xué)技術(shù)復(fù)雜的測(cè)試任務(wù)。在虛擬儀器系統(tǒng)中用靈活強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的某些硬件，特別是系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)直接參與測(cè)試信號(hào)的產(chǎn)生和測(cè)量特性的分析，使儀器中的一些硬件甚至整個(gè)儀器從系統(tǒng)中消失，而由計(jì)算機(jī)的軟硬件資源來(lái)完成它們的功能。虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)的軟件主要分為以下四部分。</p><p>　　1、儀器面板控制軟件</p>

43、<p>　　儀器面板控制軟件即測(cè)試管理層，是用戶與儀器之間交流信息的紐帶。利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形化編程環(huán)境，使用可視化的技術(shù)，從控制模塊上選擇你所需要的對(duì)象，放在虛擬儀器的前面板上。</p><p>　　2、數(shù)據(jù)分析處理軟件</p><p>　　利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力和虛擬儀器開(kāi)發(fā)軟件功能強(qiáng)大的函數(shù)庫(kù)可以極大提高虛擬儀器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析處理能力，節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間。</p>

44、<p><b>　　3、儀器驅(qū)動(dòng)軟件</b></p><p>　　虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序是處理與特定儀器進(jìn)行控制通信的一種軟件。儀器驅(qū)動(dòng)器與通信接口及使用開(kāi)發(fā)環(huán)境相聯(lián)系，它提供一種高級(jí)的、抽象的儀器映像，它還能提供特定的使用開(kāi)發(fā)環(huán)境信息。儀器驅(qū)動(dòng)器是虛擬儀器的核心，是用戶完成對(duì)儀器硬件控制的紐帶和橋梁。虛擬儀器驅(qū)動(dòng)程序的核心是驅(qū)動(dòng)程序函數(shù)/VI集，函數(shù)/VI是指組成驅(qū)動(dòng)的模塊化子程序。

45、驅(qū)動(dòng)程序一般分為兩層，底層是儀器的基本操作，如初始化儀器配置儀器輸入?yún)?shù)、收發(fā)數(shù)據(jù)、查看儀器狀態(tài)等。高層是應(yīng)用函數(shù)/VI層，它根據(jù)具體測(cè)量要求調(diào)用底層的函數(shù)/VI。</p><p>　　4、通用I/O接口軟件 </p><p>　　在虛擬儀器系統(tǒng)中，I/O接口軟件作為虛擬儀器系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)中承上啟下的一層，其模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化越來(lái)越重要。VXI總線即插即用聯(lián)盟，為其制定了標(biāo)準(zhǔn)，提出了自底向上的I

46、/O接口軟件模型即VISA。作為通用I/O標(biāo)準(zhǔn)，VISA具有與儀器硬件接口無(wú)關(guān)性的特點(diǎn)， 即這種軟件結(jié)構(gòu)是面向器件功能而不是面向接口總線的。應(yīng)用工程師為帶GPIB接口儀器所寫(xiě)的軟件，也可以于VXI系統(tǒng)或具有RS232接口的設(shè)備上，這樣不但大大縮短了應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)周期，而且徹底改變了測(cè)試軟件開(kāi)發(fā)的方式和手段。</p><p>　　2.5虛擬儀器的優(yōu)勢(shì)</p><p><b>　　1

47、、性能高</b></p><p>　　虛擬儀器技術(shù)是在PC技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，所以完全“繼承”了以現(xiàn)成即用的PC技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，包括功能超卓的處理器和文件I/O，使您在數(shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤(pán)的同時(shí)就能實(shí)時(shí)地進(jìn)行復(fù)雜的分析。此外，不斷發(fā)展的因特網(wǎng)和越來(lái)越快的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使得虛擬儀器技術(shù)展現(xiàn)其更強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。</p><p><b>　　2、擴(kuò)展性強(qiáng)</b

48、></p><p>　　NI的軟硬件工具使得我們不再受限于當(dāng)前的技術(shù)中。這得益于NI軟件的靈活性，只需更新計(jì)算機(jī)或測(cè)量硬件，就能以最少的硬件投資和極少的、甚至無(wú)需軟件上的升級(jí)即可改進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)。在利用最新科技的時(shí)候，我們可以把它們集成到現(xiàn)有的測(cè)量設(shè)備，最終以較少的成本加速產(chǎn)品上市的時(shí)間。</p><p><b>　　3、開(kāi)發(fā)時(shí)間少</b></p>&

49、lt;p>　　在驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用兩個(gè)層面上，NI高效的軟件構(gòu)架能與計(jì)算機(jī)、儀器 傳統(tǒng)儀器與虛擬儀器構(gòu)成比較儀表和通訊方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起。NI設(shè)計(jì)這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時(shí)還提供了靈活性和強(qiáng)大的功能，使我們輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護(hù)和修改高性能、低成本的測(cè)量和控制解決方案。</p><p><b>　　4、無(wú)縫集成</b></p><p>

50、　　虛擬儀器技術(shù)從本質(zhì)上說(shuō)是一個(gè)集成的軟硬件概念。隨著產(chǎn)品在功能上不斷地趨于復(fù)雜，工程師們通常需要集成多個(gè)測(cè)量設(shè)備來(lái)滿足完整的測(cè)試需求，而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費(fèi)大量的時(shí)間。NI的虛擬儀器軟件平臺(tái)為所有的I/O設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口，幫助我們輕松地將多個(gè)測(cè)量設(shè)備集成到單個(gè)系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復(fù)雜性。</p><p>　　2.6 虛擬儀器的發(fā)展方向</p><p>　　虛擬儀器作為新興的

51、儀器儀表，其優(yōu)勢(shì)在于用戶可自行定義儀器的功能和結(jié)構(gòu)等，且構(gòu)建容易、轉(zhuǎn)換靈活，它已廣泛應(yīng)用于電子測(cè)量、聲學(xué)分析、故障診斷、航天航空、機(jī)械工程、建筑工程、鐵路交通、生物醫(yī)療、教學(xué)及科研等諸多方面。</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、通信技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，給虛擬儀器的發(fā)展提供了廣闊的天地，國(guó)內(nèi)外儀器界正看中這個(gè)大市場(chǎng)。測(cè)控儀器將會(huì)向高效、高速、高精度和高可靠性以及自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。開(kāi)放式數(shù)據(jù)

52、采集標(biāo)準(zhǔn)將使虛擬儀器走上標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化和模塊化的道路。</p><p>　　虛擬儀器作為教學(xué)的新手段，已慢慢地走進(jìn)了電子技術(shù)的課堂和實(shí)驗(yàn)室，正逐漸改變著電子技術(shù)教學(xué)的傳統(tǒng)模式，這也是現(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展的必然。在電工電子實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)中，實(shí)驗(yàn)室常規(guī)設(shè)備有的已經(jīng)老化，有的技術(shù)上有些落后，在當(dāng)前學(xué)校經(jīng)費(fèi)較少的情況下，如果配置常規(guī)儀器、儀表，學(xué)校財(cái)力難以支付，也不符合目前學(xué)校的實(shí)際。而且，隨著測(cè)試儀器的數(shù)字化、計(jì)算機(jī)

53、化的發(fā)展趨勢(shì)，傳統(tǒng)測(cè)試儀器漸漸有被取代的趨勢(shì)。如果運(yùn)用虛擬儀器技術(shù)，以微機(jī)為基礎(chǔ)，構(gòu)建集成化測(cè)試平臺(tái)，代替常規(guī)儀器、儀表，不但滿足電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，而且將這批微機(jī)可作為其他有關(guān)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)用機(jī)，大大提高了設(shè)備利用率，降低了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的成本。當(dāng)前應(yīng)該解決的是如何使虛擬儀器和現(xiàn)有儀器配合，挖掘現(xiàn)有儀器的潛力，達(dá)到逐步淘汰和取代傳統(tǒng)儀器的目的。</p><p>　　總之，虛擬儀器有很廣闊的發(fā)展空間，并最終要取代

54、大量的傳統(tǒng)儀器成為儀器領(lǐng)域的主流產(chǎn)品，成為測(cè)量、分析、控制、自動(dòng)化儀表的核心。</p><p>　　2.7圖形化虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)——LABVIEW 簡(jiǎn)介</p><p>　　LABVIEW是Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench (實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器集成開(kāi)發(fā)環(huán)境)的簡(jiǎn)稱，是由美國(guó)國(guó)家儀器公司(National instrument

55、s, IN)創(chuàng)立的一個(gè)功能強(qiáng)大而又靈活的儀器和分析應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具。Labview一種圖形化的編程語(yǔ)言，主要用來(lái)開(kāi)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(qiáng)大。目前，該開(kāi)發(fā)軟件在國(guó)際測(cè)試、測(cè)控行業(yè)比較流行，在國(guó)內(nèi)的測(cè)控領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是在科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用的一種通用儀器。本文將結(jié)合一個(gè)虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)具體介紹基于圖形化編程語(yǔ)言Labview的虛擬儀器編程方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)。</p>&

56、lt;p>　　LABVIEW是基于數(shù)據(jù)流的編譯型圖形編程環(huán)境，可以在不同操作系統(tǒng)下保持兼容，為數(shù)據(jù)的采集、分析、顯示提供集成的開(kāi)發(fā)工具，而且還可以通過(guò)DDE和TCP/TP實(shí)現(xiàn)共享，節(jié)約了80%的程序開(kāi)發(fā)時(shí)間，而速度幾乎不受影響。事實(shí)上，LABVIEW已經(jīng)成為圖形化編程語(yǔ)言的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。LABVIEW不同于基于文本的的編程語(yǔ)言（如Fortran和C），他是一種圖形編程語(yǔ)言----通常稱為G語(yǔ)言，其編程過(guò)程就是同過(guò)圖形符號(hào)描述程序的運(yùn)行

57、。NI LABVIEW使用已獲取專利的數(shù)據(jù)流編程模式，他能是用戶從基于文本程序語(yǔ)言的循序結(jié)構(gòu)中解脫出來(lái)，他的執(zhí)行循序是由節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)而不是由文本行的循序決定的。并且，LABVIEW是唯一具有編譯器的圖形化程序環(huán)境，所生成的的優(yōu)化代碼的執(zhí)行速率可以和C語(yǔ)言媲美。</p><p>　　LABVIEW是一種圖形化的編程語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)環(huán)境，被公認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。它為設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)便捷、輕松的設(shè)計(jì)環(huán)境，利用

58、它設(shè)計(jì)者可以象搭積木一樣，輕松組建一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并任意構(gòu)造自己的儀器面板，而無(wú)需進(jìn)行任何繁瑣的計(jì)算機(jī)程序代碼的編寫(xiě)，從而可以大大簡(jiǎn)化程序的設(shè)計(jì)。LABVIEW與VC++, Visual Basic, LabWindows/CVI等編程語(yǔ)言不同，后者采用的是基于文本語(yǔ)言的程序代碼，而LABVIEW則是使用圖形化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言G，用對(duì)話框代替了傳統(tǒng)的程序代碼。LABVIEW所運(yùn)用的設(shè)備圖標(biāo)與科學(xué)家、工程師們習(xí)慣的大部分圖標(biāo)基本一

59、致，這使得編程過(guò)程和思維過(guò)程非常相似。用LABVIEW設(shè)計(jì)的虛擬儀器可以脫離LABVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境，最終用戶看一見(jiàn)的是和實(shí)際的硬件儀器相似的操作面板。LABVIEW包含有專門(mén)用于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集程序和儀器控制程序的功能庫(kù)和開(kāi)發(fā)工具庫(kù)。LABVIEW的程序設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上就是設(shè)計(jì)一個(gè)個(gè)的“虛擬儀器”，即“VIs(Virtual Instruments) "。在計(jì)算機(jī)顯示屏幕上利用功能庫(kù)和開(kāi)發(fā)工具庫(kù)產(chǎn)生一個(gè)前面板(front panel&l

60、t;/p><p>　　LABVIEW是帶有可擴(kuò)展功能庫(kù)和子程序庫(kù)的通用程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)。它提供了用于GPIB設(shè)備控制、VXI總線控制、串行口設(shè)備控制、以及數(shù)據(jù)分析、顯示和存儲(chǔ)的應(yīng)用程序模塊。LABVIEW可調(diào)用Windows動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)和用戶自定義的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中的函數(shù)。LABVIEW的CIN節(jié)點(diǎn)使用戶可以使用由其它語(yǔ)言，如ANSIC編譯的程序模塊，使LABVIEW成為一個(gè)開(kāi)放的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。LABVIEW還直接支持動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換

61、(DDE)、結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言(SQL) , TCP和UDP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等。此外，LABVIEW還提供了專門(mén)用于程序開(kāi)發(fā)的工具箱，使得用戶能夠設(shè)置斷點(diǎn)，動(dòng)態(tài)執(zhí)行程序來(lái)觀察數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程，以及進(jìn)行方便的調(diào)試。LABVIEW的運(yùn)行機(jī)制就宏觀上講已經(jīng)不再是傳統(tǒng)上的馮·諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的執(zhí)行方式。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言(如C語(yǔ)言)中的順序執(zhí)行結(jié)構(gòu)在LABVIEW中被并行機(jī)制所代替：從本質(zhì)上講，它是一種帶有圖形控制流結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流模式，這種方式確保

62、程序中的節(jié)點(diǎn)只有在獲得它的全部數(shù)據(jù)后才能執(zhí)行。也就是說(shuō)，在這種數(shù)據(jù)流程序的概念中，程序的執(zhí)行是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的，它不受操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)等因素的影響。LABVIEW程序是數(shù)據(jù)流驅(qū)動(dòng)</p><p>　　LABVIEW的核心是VI。VI有一個(gè)人機(jī)對(duì)話的用戶界面一前面板((front panel)以及類似于源代碼功能的對(duì)話框(diagram)。前面板接受來(lái)自對(duì)話框的指令。在VI的前面板中，控制器(controls)模擬了儀器

63、的輸入裝置并把數(shù)據(jù)提供給VI的對(duì)話框；而指示器(indicators)則模擬了儀器的輸出裝置并顯示由對(duì)話框獲得或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。當(dāng)把一個(gè)控件或指示器放置到前面板上時(shí)，LABVIEW在對(duì)話框中相應(yīng)地放置了一個(gè)端口(terminals)，這個(gè)從屬于控件或指示器的端口不能隨意刪除，只有刪除它對(duì)應(yīng)的控件或指示器時(shí)它才隨之一起被刪除。用LABVIEW編制對(duì)話框程序時(shí)，不必受常規(guī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)法細(xì)節(jié)的限制。首先，從功能菜單中選擇需要的功能方框，將之置于面板

64、上適當(dāng)?shù)奈恢?；然后用?dǎo)線(wires)連接各功能方框在對(duì)話框中的端口，用來(lái)在功能方框之間傳輸數(shù)據(jù)。這些方框包括了簡(jiǎn)單的算術(shù)功能，高級(jí)的采集和分析VI以及用來(lái)存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)的文件輸入輸出功能和網(wǎng)絡(luò)功能。 用LABVIEW編制出的圖形化VI是分層次和模塊化的。可以將之用于頂層(top level)程序，也可用作其它程序或子程序的子程序。一個(gè)</p><p>　　歸納起來(lái)LABVIEW軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)具有以下優(yōu)點(diǎn):

65、</p><p>　　1、圖形化的編程方式，設(shè)計(jì)者無(wú)需寫(xiě)任何文本格式的代碼，是真正的工程師的語(yǔ)言。</p><p>　　2、提供了豐富的數(shù)據(jù)采集、分析及存儲(chǔ)的庫(kù)函數(shù)。</p><p>　　3、既提供了傳統(tǒng)的程序調(diào)試手段，如設(shè)置斷點(diǎn)、單步運(yùn)行，同時(shí)提供有獨(dú)到的高亮執(zhí)行工具，使程序動(dòng)畫(huà)式運(yùn)行，利于設(shè)計(jì)者觀察程序運(yùn)行的細(xì)節(jié)，使程序的調(diào)試和開(kāi)發(fā)更為便捷。</p>

66、<p>　　4、32bit的編譯器編譯生成32bit的編譯程序，保證用戶數(shù)據(jù)采集、測(cè)試和測(cè)量方案的高速執(zhí)行。</p><p>　　5、囊括了DAQ, GPIB, PXI, VXI, RS-232/485在內(nèi)的各種儀器通信總線標(biāo)準(zhǔn)的所有功能函數(shù)，使得不懂總線標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)者也能夠驅(qū)動(dòng)不同總線標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)備與儀器。</p><p>　　6、提供大量與外部代碼或軟件進(jìn)行連接的機(jī)制，諸

67、如DLL(動(dòng)態(tài)連接庫(kù))、DDE(共享庫(kù))、ActiveX等。</p><p>　　7、強(qiáng)大的Internet功能，支持常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，方便網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程測(cè)控儀器的開(kāi)發(fā)。</p><p>　　圖形化程序設(shè)計(jì)編程簡(jiǎn)單、直觀、開(kāi)發(fā)效率高。隨著虛擬儀器技術(shù)的不斷發(fā)展，圖形化的編程語(yǔ)言必將成為測(cè)試和控制領(lǐng)域內(nèi)最流行的發(fā)展趨勢(shì)。</p><p><b>　　2.8 本章小結(jié)

68、</b></p><p>　　本章主要講述了虛擬儀器的基本概念以及虛擬儀器的組成。虛擬儀器利用個(gè)人計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形環(huán)境和在線幫助功能，建立虛擬儀器面板，完成對(duì)儀器的控制，數(shù)據(jù)分析與顯示，代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器，改變傳統(tǒng)儀器的使用方式，提高儀器的功能和使用效率，大幅度降低儀器價(jià)格，使用戶可以根據(jù)自己的需要定義儀器的功能。虛擬儀器可廣泛應(yīng)用于電子測(cè)量、電力工程、物礦勘探、醫(yī)療、振動(dòng)分析、聲學(xué)分析、故障診斷及教學(xué)科研

69、等諸多領(lǐng)域。最后介紹了Labview這種被廣泛應(yīng)用的虛擬儀器。</p><p><b>　　第3章 信號(hào)發(fā)生器</b></p><p>　　3.1信號(hào)發(fā)生器概述</p><p>　　信號(hào)發(fā)生器(signal generator)又稱信號(hào)源或振蕩器，是一種能提供各種頻率、波形和輸出電平電信號(hào)，常用作測(cè)試的信號(hào)源或激勵(lì)源的設(shè)備。在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域

70、中有著廣泛的應(yīng)用。信號(hào)發(fā)生器是一種悠久的測(cè)量?jī)x器，早在20年代電子設(shè)備剛出現(xiàn)時(shí)它就產(chǎn)生了。隨著通信和雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，40年代出現(xiàn)了主要用于測(cè)試各種接收機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器，使信號(hào)發(fā)生器從定性分析的測(cè)試儀器發(fā)展成定量分析的測(cè)量?jī)x器。同時(shí)還出現(xiàn)了可用來(lái)測(cè)量脈沖電路或用作脈沖調(diào)制器的脈沖信號(hào)發(fā)生器。由于早期的信號(hào)發(fā)生器機(jī)械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，功率比較大，電路比較簡(jiǎn)單，因此發(fā)展速度比較慢。直到1964年才出現(xiàn)第一臺(tái)全晶體管的信號(hào)發(fā)生器。</p&g

71、t;<p>　　自60年代以來(lái)信號(hào)發(fā)生器有了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了函數(shù)發(fā)生器，這個(gè)時(shí)期的信號(hào)發(fā)生器多采用模擬電子技術(shù)，由分立元件或模擬集成電路構(gòu)成，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且僅能產(chǎn)生正弦波、方波、鋸齒波和三角波等幾種簡(jiǎn)單波形，由于模擬電路的漂移較大，使其輸出的波形的幅度穩(wěn)定性差，而且模擬器件構(gòu)成的電路存在著尺寸大、價(jià)格貴、功耗大等缺點(diǎn)，并且要產(chǎn)生較為復(fù)雜的信號(hào)波形則電路結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。自從70年代微處理器出現(xiàn)以后，利用微處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換

72、器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，硬件和軟件使信號(hào)發(fā)生器的功能擴(kuò)大，產(chǎn)生比較復(fù)雜的波形。這時(shí)期的信號(hào)發(fā)生器多以軟件為主，實(shí)質(zhì)是采用微處理器對(duì)DAC的程序控制，就可以得到各種簡(jiǎn)單的波形。軟件控制波形的一個(gè)最大缺點(diǎn)就是輸出波形的頻率低，這主要是由CPU的工作速度決定的，如果想提高頻率可以改進(jìn)軟件程序減少其執(zhí)行周期時(shí)間或提高CPU的時(shí)鐘周期，但這些辦法是有限度的，根本的辦法還是要改進(jìn)硬件電路。隨著現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)和信號(hào)處理等技術(shù)的發(fā)展，極大促進(jìn)了數(shù)字化技術(shù)在電

73、子測(cè)量?jī)x器中的應(yīng)用，使原有的模擬信號(hào)處理逐步被數(shù)字信號(hào)處理所代替，從而擴(kuò)充了儀器信號(hào)的處理能力，提高了信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確度、精度和變換速度，克服了模擬信號(hào)</p><p>　　信號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用非常廣泛，種類繁多。首先，信號(hào)發(fā)生器可以分通用和專用兩大類，專用信號(hào)發(fā)生器主要為了某種特殊的測(cè)量目的而研制的，如電視信號(hào)發(fā)生器、脈沖編碼信號(hào)發(fā)生器等，這種發(fā)生器的特性是受測(cè)量對(duì)象的要求所制約的。其次，信號(hào)發(fā)生器按輸出波形又可分為

74、正弦波信號(hào)發(fā)生器、脈沖波信號(hào)發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器和任意波發(fā)生器等。再次，按其產(chǎn)生頻率的方法又可分為諧振法和合成法兩種。一般傳統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生器都采用諧振法，即用具有頻率選擇性的回路來(lái)產(chǎn)生正弦振蕩，來(lái)獲得所需頻率。</p><p>　　3.2 信號(hào)發(fā)生器的分類</p><p>　　3.2.1正弦信號(hào)發(fā)生器</p><p>　　正弦信號(hào)主要用于測(cè)量電路和系統(tǒng)的頻率特性、非線性

75、失真、增益及靈敏度等。按頻率覆蓋范圍分為低頻信號(hào)發(fā)生器、高頻信號(hào)發(fā)生器和微波信號(hào)發(fā)生器；按輸出電平可調(diào)節(jié)范圍和穩(wěn)定度分為簡(jiǎn)易信號(hào)發(fā)生器（即信號(hào)源）、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器（輸出功率能準(zhǔn)確地衰減到-100分貝毫瓦以下）和功率信號(hào)發(fā)生器（輸出功率達(dá)數(shù)十毫瓦以上）；按頻率改變的方式分為調(diào)諧式信號(hào)發(fā)生器、掃頻式信號(hào)發(fā)生器、程控式信號(hào)發(fā)生器和頻率合成式信號(hào)發(fā)生器等。</p><p>　　低頻信號(hào)發(fā)生器：包括音頻（200～20000

76、赫）和視頻 （1赫～10兆赫）范圍的正弦波發(fā)生器。主振級(jí)一般用RC式振蕩器，也可用差頻振蕩器。為便于測(cè)試系統(tǒng)的頻率特性，要求輸出幅頻特性平和波形失真小。</p><p>　　高頻信號(hào)發(fā)生器：頻率為 100千赫～30兆赫的高頻、30～300兆赫的甚高頻信號(hào)發(fā)生器。一般采用 LC調(diào)諧式振蕩器，頻率可由調(diào)諧電容器的度盤(pán)刻度讀出。主要用途是測(cè)量各種接收機(jī)的技術(shù)指標(biāo)。輸出信號(hào)可用內(nèi)部或外加的低頻正弦信號(hào)調(diào)幅或調(diào)頻，使輸出載

77、頻電壓能夠衰減到1微伏以下。</p><p>　　微波信號(hào)發(fā)生器：從分米波直到毫米波波段的信號(hào)發(fā)生器。信號(hào)通常由帶分布參數(shù)諧振腔的超高頻三極管和反射速調(diào)管產(chǎn)生，但有逐漸被微波晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管和耿氏二極管等固體器件取代的趨勢(shì)。儀器一般靠機(jī)械調(diào)諧腔體來(lái)改變頻率，每臺(tái)可覆蓋一個(gè)倍頻程左右，由腔體耦合出的信號(hào)功率一般可達(dá)10毫瓦以上。簡(jiǎn)易信號(hào)源只要求能加1000赫方波調(diào)幅，而標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器則能將輸出基準(zhǔn)電平調(diào)節(jié)到1毫瓦，

78、再?gòu)暮箅S衰減器讀出信號(hào)電平的分貝毫瓦值；還必須有內(nèi)部或外加矩形脈沖調(diào)幅，以便測(cè)試?yán)走_(dá)等接收機(jī)。</p><p>　　掃頻和程控信號(hào)發(fā)生器：掃頻信號(hào)發(fā)生器能夠產(chǎn)生幅度恒定、頻率在限定范圍內(nèi)作線性變化的信號(hào)。在高頻和甚高頻段用低頻掃描電壓或電流控制振蕩回路元件（如變?nèi)莨芑虼判揪€圈）來(lái)實(shí)現(xiàn)掃頻振蕩；在微波段早期采用電壓調(diào)諧掃頻，用改變返波管螺旋線電極的直流電壓來(lái)改變振蕩頻率，后來(lái)廣泛采用磁調(diào)諧掃頻，以YIG鐵氧體小球作

79、微波固體振蕩器的調(diào)諧回路，用掃描電流控制直流磁場(chǎng)改變小球的諧振頻率。掃頻信號(hào)發(fā)生器有自動(dòng)掃頻、手控、程控和遠(yuǎn)控等工作方式。</p><p>　　頻率合成式信號(hào)發(fā)生器：這種發(fā)生器的信號(hào)不是由振蕩器直接產(chǎn)生，而是以高穩(wěn)定度石英振蕩器作為標(biāo)準(zhǔn)頻率源，利用頻率合成技術(shù)形成所需之任意頻率的信號(hào)，具有與標(biāo)準(zhǔn)頻率源相同的頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。輸出信號(hào)頻率通常可按十進(jìn)位數(shù)字選擇，最高能達(dá)11位數(shù)字的極高分辨力。頻率除用手動(dòng)選擇外還

80、可程控和遠(yuǎn)控，也可進(jìn)行步級(jí)式掃頻，適用于自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。直接式頻率合成器由晶體振蕩、加法、乘法、濾波和放大等電路組成，變換頻率迅速但電路復(fù)雜，最高輸出頻率只能達(dá)1000兆赫左右。用得較多的間接式頻率合成器是利用標(biāo)準(zhǔn)頻率源通過(guò)鎖相環(huán)控制電調(diào)諧振蕩器（在環(huán)路中同時(shí)能實(shí)現(xiàn)倍頻、分頻和混頻），使之產(chǎn)生并輸出各種所需頻率的信號(hào)。這種合成器的最高頻率可達(dá)26.5吉赫。高穩(wěn)定度和高分辨力的頻率合成器，配上多種調(diào)制功能（調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相），加上放大、穩(wěn)幅

81、和衰減等電路，便構(gòu)成一種新型的高性能、可程控的合成式信號(hào)發(fā)生器，還可作為鎖相式掃頻發(fā)生器。</p><p>　　3.2.2函數(shù)發(fā)生器</p><p>　　函數(shù)發(fā)生器又稱波形發(fā)生器。它能產(chǎn)生某些特定的周期性時(shí)間函數(shù)波形（主要是正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等）信號(hào)。頻率范圍可從幾毫赫甚至幾微赫的超低頻直到幾十兆赫。除供通信、儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)測(cè)試用外，還廣泛用于其他非電測(cè)量領(lǐng)域。<

82、;/p><p>　　3.2.3脈沖信號(hào)發(fā)生器</p><p>　　用于產(chǎn)生寬度、幅度和重復(fù)頻率可調(diào)的矩形脈沖的發(fā)生器，可用以測(cè)試線性系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)，或用模擬信號(hào)來(lái)測(cè)試?yán)走_(dá)、多路通信和其他脈沖數(shù)字系統(tǒng)的性能。脈沖發(fā)生器主要由主控振蕩器、延時(shí)級(jí)、脈沖形成級(jí)、輸出級(jí)和衰減器等組成。主控振蕩器通常為多諧振蕩器之類的電路，除能自激振蕩外，主要按觸發(fā)方式工作。通常在外加觸發(fā)信號(hào)之后首先輸出一個(gè)前置觸發(fā)脈沖

83、，以便提前觸發(fā)示波器等觀測(cè)儀器，然后再經(jīng)過(guò)一段可調(diào)節(jié)的延遲時(shí)間才輸出主信號(hào)脈沖，其寬度可以調(diào)節(jié)。有的能輸出成對(duì)的主脈沖，有的能分兩路分別輸出不同延遲的主脈沖。</p><p>　　3.2.4 隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器</p><p>　　隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器分為噪聲信號(hào)發(fā)生器和偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器兩類。 </p><p>　　噪聲信號(hào)發(fā)生器： 完全隨機(jī)性信號(hào)是在工作頻帶內(nèi)具有均勻頻譜的

84、白噪聲。常用的白噪聲發(fā)生器主要有：工作于1000兆赫以下同軸線系統(tǒng)的飽和二極管式白噪聲發(fā)生器；用于微波波導(dǎo)系統(tǒng)的氣體放電管式白噪聲發(fā)生器；利用晶體二極管反向電流中噪聲的固態(tài)噪聲源（可工作在18吉赫以下整個(gè)頻段內(nèi)）等。噪聲發(fā)生器輸出的強(qiáng)度必須已知，通常用其輸出噪聲功率超過(guò)電阻熱噪聲的分貝數(shù)（稱為超噪比）或用其噪聲溫度來(lái)表示。噪聲信號(hào)發(fā)生器主要用途是：①在待測(cè)系統(tǒng)中引入一個(gè)隨機(jī)信號(hào)，以模擬實(shí)際工作條件中的噪聲而測(cè)定系統(tǒng)的性能；②外加一個(gè)已知

85、噪聲信號(hào)與系統(tǒng)內(nèi)部噪聲相比較以測(cè)定噪聲系數(shù)；③用隨機(jī)信號(hào)代替正弦或脈沖信信號(hào)，以測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。例如，用白噪聲作為輸入信號(hào)而測(cè)出網(wǎng)絡(luò)的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)，便可得到這一網(wǎng)絡(luò)的沖激響應(yīng)函數(shù)。 </p><p>　　偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器：用白噪聲信號(hào)進(jìn)行相關(guān)函數(shù)測(cè)量時(shí)，若平均測(cè)量時(shí)間不夠長(zhǎng)，則會(huì)出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)性誤差，這可用偽隨機(jī)信號(hào)來(lái)解決。當(dāng)二進(jìn)制編碼信號(hào)的脈沖寬度墹T足夠小，且一個(gè)碼周期所含墹T數(shù)N很大時(shí)，則在

86、低于fb=1/墹T的頻帶內(nèi)信號(hào)頻譜的幅度均勻，稱為偽隨機(jī)信號(hào)。只要所取的測(cè)量時(shí)間等于這種編碼信號(hào)周期的整數(shù)倍，便不會(huì)引入統(tǒng)計(jì)性誤差。二進(jìn)碼信號(hào)還能提供相關(guān)測(cè)量中所需的時(shí)間延遲。偽隨機(jī)編碼信號(hào)發(fā)生器由帶有反饋環(huán)路的n級(jí)移位寄存器組成，所產(chǎn)生的碼長(zhǎng)為 N＝2-1 。</p><p><b>　　3.3本章小結(jié)</b></p><p>　　信號(hào)發(fā)生器是許多電子設(shè)備特別是測(cè)試

87、設(shè)備必備的一部分，用以輸入基準(zhǔn)源信號(hào)給被測(cè)設(shè)備，通過(guò)接收被測(cè)設(shè)備返回的信息，來(lái)分析研究被檢測(cè)設(shè)備的情況。本章主要講述了信號(hào)發(fā)生器的原理、分類及應(yīng)用領(lǐng)域。</p><p>　　第4章 基于虛擬儀器的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1虛擬儀器的簡(jiǎn)單應(yīng)用</p><p>　　4.1.1 創(chuàng)建虛擬儀器</p><p>　　下面將創(chuàng)建一個(gè)VI

88、，該VI產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)并在圖形中顯示出來(lái)。</p><p>　　啟動(dòng)labview時(shí)將出現(xiàn)下面的窗口如圖1所示。在這個(gè)窗口中可創(chuàng)建新VI、選擇最近打開(kāi)的 LabVIEW文件、查找范例以及打開(kāi)LabVIEW幫助。</p><p>　　圖1 虛擬儀器的啟動(dòng)界面</p><p>　　LabVIEW提供內(nèi)置VI模板，包括用于創(chuàng)建常規(guī)測(cè)量應(yīng)用程序所需的子VI、函數(shù)、結(jié)構(gòu)和前面板

89、對(duì)象。按照下列步驟，創(chuàng)建一個(gè)生成信號(hào)并在前面板中顯示該信號(hào)的VI。</p><p>　　1、啟動(dòng)LabVIEW。</p><p>　　2、在啟動(dòng)窗口中單擊新建或基于模板的VI鏈接，顯示新建對(duì)話框。</p><p>　　3、在新建列表中選擇VI>>基于模板>>使用指南（入門(mén)）>>生成和顯示。 </p><p>

90、;　　該VI模板可生成并顯示信號(hào)。VI模板的預(yù)覽和簡(jiǎn)要說(shuō)明位于窗口右側(cè)的說(shuō)明部分。 圖2為新建對(duì)話框以及“生成和顯示”VI模板的預(yù)覽。</p><p>　　圖2 虛擬儀器的新建窗口</p><p>　　4、單擊確定按鈕即可創(chuàng)建一個(gè)基于該模板的VI。也可通過(guò)在新建列表中雙擊VI模板的名稱來(lái)創(chuàng)建基于該模板的VI。LabVIEW顯示兩個(gè)窗口：前面板窗口和程序框圖窗口。</p>&l

91、t;p>　　5、在程序框圖窗口中，把鼠標(biāo)放在方針信號(hào)上，右擊鼠標(biāo)，單擊屬性，可以配置仿真信號(hào)，如圖3所示。在圖中，可以選正弦波，方波，鋸齒波等信號(hào)類型，這里選正弦波。同時(shí)還可以設(shè)置頻率，相位，幅值，偏移量等。</p><p><b>　　圖3 配置仿真信號(hào)</b></p><p>　　6、單擊確定，回到程序框圖，在程序框圖或者前面板中單擊運(yùn)行按鈕，將在前面板上顯

92、示一個(gè)動(dòng)態(tài)的正弦波。</p><p>　　7、如要停止VI，單擊程序框圖或者前面板中的停止按鈕 ，或者單擊前面板上的停止按鈕。</p><p>　　4.1.2 為前面板添加控件</p><p>　　前面板上的控件相當(dāng)于物理儀器中的輸入裝置，即為VI的程序框圖輸送數(shù)據(jù)。許多物理儀器都具有旋鈕，轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕將改變輸入值。按照下列步驟，為前面板添加一個(gè)旋鈕控件。在前面板或程序

93、框圖中的任意空白處右鍵單擊，也可顯示臨時(shí)的控件或函數(shù)選板。</p><p>　　1、默認(rèn)狀態(tài)下，初次使用LabVIEW時(shí)打開(kāi)控件選板將顯示Express子選板。如Express子選板未顯示，單擊控件選板上的Express可顯示Express子選板。圖4為控件選板。</p><p><b>　　圖4 控件選板</b></p><p>　　2、將

94、光標(biāo)移至Express子選板，找到數(shù)值輸入控件。當(dāng)光標(biāo)在控件選板的圖標(biāo)上移動(dòng)時(shí)，光標(biāo)所至的子選板、輸入控件或顯示控件的名稱將在圖標(biāo)下方的提示框中出現(xiàn)。</p><p>　　3、單擊數(shù)值輸入控件子選板上的旋鈕控件，當(dāng)旋鈕控件附著在光標(biāo)上時(shí)，將其放置在前面板上波形圖的左側(cè)。 在程序框圖中也會(huì)出現(xiàn)一個(gè)旋鈕控件。</p><p>　　4、鼠標(biāo)放在旋鈕控件上，右擊，單擊屬性，可以對(duì)旋鈕控件的各項(xiàng)信息

95、進(jìn)行設(shè)置，如設(shè)置旋鈕名稱，標(biāo)尺顏色，指針顏色等。</p><p>　　5、在程序框圖中，將鼠標(biāo)放在仿真信號(hào)的下邊框，鼠標(biāo)變成雙箭頭時(shí)將下邊框向下拉，可以顯示幅值，相位，頻率，偏移量等信息。</p><p>　　6、將旋鈕控件分別與程序框圖中的幅值，相位，頻率，偏移量等信息進(jìn)行連線，就可以在前面板中通過(guò)旋鈕控件調(diào)節(jié)信號(hào)的上述信息。連接好后的程序框圖和前面板如圖5和6所示。</p>

96、<p>　　圖5 正弦信號(hào)發(fā)生器的程序框圖</p><p>　　圖6 正弦信號(hào)發(fā)生器的前面板</p><p>　　4.1.3 修改信號(hào)</p><p>　　1、在程序框圖中，通過(guò)添加一些控件可以在改變前面板上的圖形。在程序框圖的空白處單擊右鍵，顯示出函數(shù)選板，單擊算數(shù)與比較，選擇“公式” Express VI并將其放置在程序框圖上，位于循環(huán)內(nèi)部“仿真信

97、號(hào)”與Waveform Graph接線端之間的位置。將鼠標(biāo)放在“公式”上右擊，單擊屬性，彈出“配置公式”對(duì)話框，可以在這個(gè)對(duì)戶框中對(duì)公式進(jìn)行配置，將標(biāo)簽X1改為正弦波，在輸入框中可以對(duì)該正弦波進(jìn)行運(yùn)算，如圖7所示，單擊確定，完成對(duì)公式的配置。</p><p><b>　　圖7 公式配置圖</b></p><p>　　2、在程序框圖中，將仿真信號(hào)的正選輸出與“公式”的正

98、弦波輸入連接起來(lái)，將“公式”的結(jié)果與Waveform Graph的輸入端連接，如圖8所示。</p><p>　　圖8 公式正弦波的程序框圖</p><p>　　在程序框圖或者前面板中單擊運(yùn)行按鈕，將會(huì)在前面板中顯示兩個(gè)正弦波，新產(chǎn)生波的幅值是原來(lái)波幅值的1.5倍，通過(guò)圖形顯示控件的右上方會(huì)顯示圖形的名字，把鼠標(biāo)放在其上邊緣，當(dāng)鼠標(biāo)變成雙箭頭時(shí)想上拉，就會(huì)顯示生成的兩個(gè)正弦波的名字，分別為正

99、弦和正弦（formula result）,前者表示未經(jīng)公式的信號(hào)，后者表示經(jīng)過(guò)公式后生成的信號(hào)，前面板的波形圖如圖9所示。</p><p>　　圖9 修改信號(hào)的前面板</p><p>　　4.1.4 本節(jié)小結(jié)</p><p>　　本節(jié)主要通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的程序來(lái)說(shuō)明LabVIEW的使用步驟和方法，本節(jié)通過(guò)設(shè)計(jì)了在一個(gè)窗口中顯示兩個(gè)信號(hào)波形，并且可以通過(guò)旋鈕控制波形的

100、幅值，有停止按鈕用于控制程序的停止和運(yùn)行，并且涉及到了很多控件屬性的設(shè)置。</p><p>　　4.2虛擬儀器實(shí)現(xiàn)多功能信號(hào)發(fā)生器</p><p>　　本節(jié)主要講述多功能虛擬信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，由最簡(jiǎn)單的一個(gè)窗口顯示兩個(gè)類型的信號(hào)著手，以下稱此信號(hào)發(fā)生器為“信號(hào)發(fā)生器1”，進(jìn)而由這個(gè)簡(jiǎn)單的信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行改進(jìn)，由兩個(gè)窗口分別顯示兩路信號(hào)，在另一個(gè)窗口中可以實(shí)現(xiàn)任意兩路信號(hào)的疊加，以下稱此信號(hào)發(fā)

101、生器為“信號(hào)發(fā)生器2”。最后由前兩個(gè)信號(hào)發(fā)生器進(jìn)一步改進(jìn)，添加了卷積和相關(guān)控件，能夠?qū)崿F(xiàn)由基本函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的四種信號(hào)的卷積、反卷積、自相關(guān)、互相關(guān)，并在前面板上顯示，以此來(lái)烘托出此信號(hào)發(fā)生器的多功能性。以下的敘述稱此信號(hào)發(fā)生器為“信號(hào)發(fā)生器3”。本文分別闡述這三種信號(hào)發(fā)生器的前面板和后面板的設(shè)計(jì)，以及這三種信號(hào)發(fā)生器的功能。用這三種信號(hào)發(fā)生器的功能來(lái)說(shuō)明虛擬儀器的特點(diǎn)，虛擬儀器和現(xiàn)實(shí)的儀器相比，具有更大的優(yōu)勢(shì)。</p>

102、<p>　　虛擬信號(hào)發(fā)生器是基于LabVIEW軟件進(jìn)行編程的。要設(shè)計(jì)一個(gè)虛擬信號(hào)發(fā)生器首先要進(jìn)行前面板的設(shè)計(jì)，前面板的設(shè)計(jì)主要要考慮到所要設(shè)計(jì)的信號(hào)發(fā)生器要實(shí)現(xiàn)什么功能，再根據(jù)這些功能，在控件選板中選擇相應(yīng)得控件，放在前面板相應(yīng)的位置上，擺放也有一定的講究，使前面板看起來(lái)比較協(xié)調(diào)。再者是后面板的設(shè)計(jì)。后面板的設(shè)計(jì)主要用到函數(shù)模板，根據(jù)本程序要實(shí)現(xiàn)的功能，在函數(shù)選板中選擇相應(yīng)的函數(shù)，由于需要?jiǎng)討B(tài)的現(xiàn)實(shí)波形，所以需要while循環(huán)

103、結(jié)構(gòu)和條件循環(huán)結(jié)構(gòu)。程序調(diào)試成功后就產(chǎn)生一個(gè)虛擬信號(hào)發(fā)生器。</p><p>　　4.2.1“信號(hào)發(fā)生器1”的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于“信號(hào)發(fā)生器1”是能夠在一個(gè)圖形窗口中同時(shí)顯示兩路不同的信號(hào)，所以“信號(hào)發(fā)生器1”的前面板必須設(shè)有一個(gè)波形顯示窗口用于顯示兩路不同的信號(hào)。又由于在同一個(gè)窗口中顯示的兩路信號(hào)頻率和幅值可調(diào)，所以要在前面板添加4個(gè)旋鈕，其中兩個(gè)旋鈕用于調(diào)節(jié)第一個(gè)信號(hào)波形的

104、頻率和幅值，另兩個(gè)旋鈕用于控制第二個(gè)信號(hào)波形的頻率和幅值。由于要選擇任意兩路信號(hào)波形，所以要添加兩個(gè)下拉列表來(lái)選擇不同的信號(hào)類型，信號(hào)類型包括正弦波、方波，三角波和鋸齒波四種。下拉列表用文本輸入控件中的文本下拉列表，用鼠標(biāo)選中文本下拉列表，單擊右鍵，選擇“屬性”，可修改文本下拉列表的名稱，在文本下拉列表中添加文本的內(nèi)容，如圖10和圖11所示，這里需要注意文本下拉列表中添加的內(nèi)容必須與基本函數(shù)發(fā)生器中的函數(shù)類型名稱、順序一致。運(yùn)行著的程序