本 科 毕 业 论 文 （设 计）
题 目 基于 LabVIEW 的虚拟信号发生器设计
姓 名 学 号 专业年级 指导教师 职 称
年 月 日
湖北大学本科毕业论文设计
目 录
绪论........................................................... (1) 第1章 虚拟仪器技术............................................... (3) 1.1 虚拟仪器的产生背景........................................... (3) 1.2 虚拟仪器的概念............................................... (3) 1.3 虚拟仪器的优势............................................... (4) 1.4 虚拟仪器的发展方向........................................... (4) 1.5 图形化虚拟仪器开发平台——Labview 简介....................... (5) 1.6 本章小结..................................................... (7) 第2章 基于声卡的虚拟仪器......................................... (8) 2.1 基于声卡数据采集系统的虚拟仪器开发........................... (8) 2.2 声卡的硬件结构............................................... (8) 2.3 声卡的工作原理............................................... (9) 2.4 声卡的配置及硬件连接......................................... (9) 2.5 声卡的主要技术参数.......................................... (10) 2.6 Labview中有关声卡的控件介绍 ................................ (11) 第3章 基于声卡的虚拟信号发生器的设计............................ (12) 3.1 设计思路.................................................... (12) 3.2 函数信号发生器程序的设计.................................... (12) 3.2.1 前面板 .................................................. (12) 3.2.2 全部程序框图 ............................................ (13) 3.2.3 波形选择和指示灯显示的程序 .............................. (13) 3.2.4 频率选择的程序 .......................................... (14) 3.2.5 输出衰减程序 ............................................ (14) 3.2.6 信号产生程序 ............................................ (15) 3.2.7 基于声卡的子VI的使用 ................................... (15) 3.3 测试情况和结果分析.......................................... (15) 结论与展望....................................................... (18) 参考文献......................................................... (19) 致谢............................................................. (20)
I
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基于 Labview 的虚拟信号发生器设计
摘 要
实验室常用的信号发生器其功能完全靠硬件实现，功能单一而且用户的购置、维护费用比较高。对于传统的信号发生器，其功能一旦确定便不能更改，用户要想使用新的功能则必须重新购买新的仪器，传统信号发生器的不足是显而易见的。虚拟仪器是将仪器技术、计算机技术、总线技术和软件技术紧密的融合在一起，利用计算机强大的数字处理能力实现仪器的大部分功能，打破了传统仪器的框架，形成的一种新的仪器模式。本课题完成了“基于 LabVIEW 的虚拟信号发生器设计”的理论研究，在很大程度上解决了传统信号发生器的诸多弊端。本文主要研究虚拟仪器在信号发生器领域里的软件编程，而且对完成了对数据采集部分的调研和设计。本虚拟仪器可输出多种信号波形，信号输出频率、幅度等参数实时可调。本文研究的虚拟信号发生器主要具有如下优点：用户可自由定义其功能；系统功能升级扩充方便快捷；可以使用声卡进行模拟输出。
【关键词】: 虚拟仪器，信号发生器，声卡采集，Labview
II
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The Design of Virtual Signal Generator Based on Labview
Abstract
The functions of traditional signal generators are carried out solely on hardware, and at the
same time the functions of traditional signal generators are singleness and costly for purchasing and maintaining, What is more important is that the functions of traditional signal generators cannot be altered once they are fixed. Users 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 technology, computer technology, bus technology and software technology. Powerful digital processing’s ability of computer is used to achieve the main functions of instrument. Virtual instrument broke the framework of the traditional instruments, and built a new device model. This dissertation has accomplished the theoretical research, and made up the various shortcomings of traditional signal generators to great degree. This virtual signal generator can achieve the input and output of multi signals, and such parameters as signal output frequency and amplitude can be adjusted timely. The advantages of this virtual signal generator include the following: low cost of hardware, user custom functions, convenience of the upgrading and enlargement of systematic functions, and connectable with computers.
【Keywords】: Virtual Instrument, Signal Generator, Sound Card Collection, Labview
III
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绪论
信号发生器(signal generator)又称信号源或振荡器，是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号，常用作测试的信号源或激励源的设备。在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
在有关电参量的测量中，我们需要用到信号源，而信号发生器则为我们提供了在测量中所需的信号源，它可以产生不同频率的正弦信号、方波、三角波、锯齿波、正负脉冲信号、调幅信号、调频信号和随机信号等，其输出信号的幅值也可以按需要进行调节。传统信号发生器种类繁多，价格昂贵，而且仪器功能固定单一，不具备用户对仪器进行定义及编程的功能，一个传统实验室很难同时拥有多类信号发生器，然而，基于虚拟仪器技术的信号发生器则能够实现这一要求。
随着计算机技术的迅猛发展，虚拟仪器技术在数据采集、自动测试和仪器控制领域得到了广泛的应用，促进和推动测试系统和仪器控制的设计方法与实现技术发生了深刻的变化。“软件即是仪器”已成为测试与测量技术发展的重要标志。虚拟信号发生器就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的Labview软件来完成各种测试、测量和自动化应用。随着计算机、通信、微电子技术的日益完善，以及以Internet为代表的计算机网络时代的到来和信息化要求的不断提高，传统的通信方式突破了时空限制和地域限制，大范围通信变得越来越容易，对测控系统的组建也产生了越来越大的影响。一个大的复杂测试系统的输入、输出、结果分析往往分布在不同的地理位置，仅用一台计算机并不能胜任测试任务，需要由分布在不同地理位置的若干计算机共同完成整个测试任务。集成测试越来越不能满足复杂测试任务的需要，因此，“网络化仪器”的出现成为必然。同传统的编程语言相比，采用Labview图形化编程方式可以节省大约80%的程序开发时间，并且其运行速度几乎不受影响，其一般特征是将虚拟信号发生器、外部设备、被测点以及数据库等资源纳入网络，实现资源共享，共同完成测试任务。使用网络化虚拟信号发生器，可在任何地点、任意时刻获取测量数据。和以PC为核心的虚拟信号发生器相比，网络化将虚拟仪器的发展产生一次革命，网络化虚拟仪器将把单台虚拟仪器实现的三大功能（数据采集、数据分析、及图形化显示）分开处理，分别使用独立的基本硬件模块实现传统仪器的三大功能，以网线相连接，实现信息资源的共享。“网络就是仪器”概念的确立，使人们明确了今后仪器仪表的研发战略，促进并加速了现代测量技术手段的发展与更新。
本课题介绍了基于Labview的虚拟信号发生器的研究背景和发展动态,了解虚拟仪器的特点、现状和实现方法，探索虚拟仪器的发展方向，在Labview平台中设计了多功能信号发生器。 本项目中的虚拟信号发生器是通过Labview图形化语言，将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过Labview实现对数据的显示、存储以及分析处理。因为虚拟信号发生器可与计算机同步发展，与网络及其他周边设备互联，用户只需改变软件程序就可以不断赋予它或扩展增强它的测量功能。这就是说，仪器的设计制造不再是厂家的专利。虚拟信号发生器开创了仪器使用者可以成为仪器设计者的时代，这将给虚拟信号发生器使用者带来无尽的利益。
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