《虚拟仪器》设计说明书
基于LabVIEW的虚拟信号发生器设计
院、部：电气与信息工程学院
学生姓名：罗万里
指导教师：夏鑫职称讲师
专业：自动化
班级：自本1001班
完成时间：2013年12月24日
目录
第1章虚拟仪器技术 (1)
1.1 虚拟仪器的概念 (1)
1.2 虚拟仪器的优势 (1)
1.3 虚拟仪器的发展方向 (2)
1.4 图形化虚拟仪器开发平台——Labview 简介 (2)
1.5 本章小结 (3)
第2章基于声卡的虚拟信号发生器的设计 (4)
2.1 设计思路 (4)
2.2 函数信号发生器程序的设计 (4)
2.2.1 前面板 (4)
2.2.2 全部程序框图 (5)
2.2.3 波形选择和指示灯显示的程序 (5)
2.2.4 频率选择的程序 (6)
2.2.5 输出衰减程序 (6)
2.2.6 信号产生程序 (7)
2.2.7 基于声卡的子VI的使用 (7)
2.3 测试情况和结果分析 (7)
结论与展望 (10)
参考文献 (11)
致谢 (12)
第1章虚拟仪器技术
1.1 虚拟仪器的概念
虚拟仪器(Virtual Instrument，简称VI)的概念是由美国国家仪器公司(NI)在20世纪80年代最早提出的。虚拟仪器就是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义、具有虚拟前面板、测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。其核心的思想是利用计算机的强大资源使本来需要硬件实现的技术软件化，以便最大限度地降低系统成本，增强系统功能与灵活性。虚拟仪器代表着从传统硬件为主的测试系统到以软件为中心的测试系统的根本性转变。虚拟仪器的出现是仪器发展史上的一场革命，代表着仪器发展的最新方向和潮流，对科学技术的发展和工业生产的进步将产生不可估量的影响。
虚拟仪器利用个人计算机强大的图形环境和在线帮助功能，建立虚拟仪器面板，完成对仪器的控制，数据分析与显示，代替传统仪器，改变传统仪器的使用方式，提高仪器的功能和使用效率，大幅度降低仪器价格，使用户可以根据自己的需要定义仪器的功能。
1.2 虚拟仪器的优势
1、性能高
虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的，所以完全“继承”了以现成即用的PC 技术为主导的最新商业技术的优点，包括功能超卓的处理器和文件I/O，使您在数据高速导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析。此外，不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。
2、扩展性强
NI的软硬件工具使得我们不再受限于当前的技术中。这得益于NI软件的灵活性，只需更新计算机或测量硬件，就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需软件上的升级即可改进整个系统。在利用最新科技的时候，我们可以把它们集成到现有的测量设备，最终以较少的成本加速产品上市的时间。
3、开发时间少
在驱动和应用两个层面上，NI高效的软件构架能与计算机、仪器传统仪器与虚拟仪器构成比较仪表和通讯方面的最新技术结合在一起。NI设计这一软件构架的初衷就是为了方便用户的操作，同时还提供了灵活性和强大的功能，使我们轻松地配置、创建、发布、维护和修改高性能、低成本的测量和控制解决方案。
4、无缝集成
虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。随着产品在功能上不断地趋于复杂，工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求，而连接和集成这些不同设
备总是要耗费大量的时间。NI的虚拟仪器软件平台为所有的I/O设备提供了标准的接口，帮助我们轻松地将多个测量设备集成到单个系统，减少了任务的复杂性。
1.3 虚拟仪器的发展方向
虚拟仪器作为新兴的仪器仪表，其优势在于用户可自行定义仪器的功能和结构等，且构建容易、转换灵活，它已广泛应用于电子测量、声学分析、故障诊断、航天航空、机械工程、建筑工程、铁路交通、生物医疗、教学及科研等诸多方面。
随着计算机软硬件技术、通信技术及网络技术的发展，给虚拟仪器的发展提供了广阔的天地，国内外仪器界正看中这个大市场。测控仪器将会向高效、高速、高精度和高可靠性以及自动化、智能化和网络化的方向发展。开放式数据采集标准将使虚拟仪器走上标准化、通用化、系列化和模块化的道路。
虚拟仪器作为教学的新手段，已慢慢地走进了电子技术的课堂和实验室，正逐渐改变着电子技术教学的传统模式，这也是现代教育技术发展的必然。在电工电子实验室的建设中，实验室常规设备有的已经老化，有的技术上有些落后，在当前学校经费较少的情况下，如果配置常规仪器、仪表，学校财力难以支付，也不符合目前学校的实际。而且，随着测试仪器的数字化、计算机化的发展趋势，传统测试仪器渐渐有被取代的趋势。如果运用虚拟仪器技术，以微机为基础，构建集成化测试平台，代替常规仪器、仪表，不但满足电工电子实验教学的需要，而且将这批微机可作为其他有关计算机课程教学用机，大大提高了设备利用率，降低了实验室建设的成本。当前应该解决的是如何使虚拟仪器和现有仪器配合，挖掘现有仪器的潜力，达到逐步淘汰和取代传统仪器的目的。
总之，虚拟仪器有很广阔的发展空间，并最终要取代大量的传统仪器成为仪器领域的主流产品，成为测量、分析、控制、自动化仪表的核心。
1.4 图形化虚拟仪器开发平台——Labview 简介
Labview是Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench (实验室虚拟仪器集成开发环境)的简称，是由美国国家仪器公司(National instruments, IN)创立的一个功能强大而又灵活的仪器和分析应用开发工具。Labview是一种图形化的编程语言，主要用来开发数据采集，仪器控制及数据处理分析等软件，功能强大。目前，该开发软件在国际测试、测控行业比较流行，在国内的测控领域也得到广泛应用。函数信号发生器是在科学研究和工程设计中广泛应用的一种通用仪器。本文将结合一个虚拟函数信号发生器的设计实现具体介绍基于图形化编程语言Labview的虚拟仪器编程方法与实现技术。
Labview是基于数据流的编译型图形编程环境，可以在不同操作系统下保持兼容，为数据的采集、分析、显示提供集成的开发工具，而且还可以通过DDE和TCP/TP实现共享，节约了80%的程序开发时间，而速度几乎不受影响。事实上，Labview已经成为图形化编程语言的工业标准。Labview不同于基于文本的编程语言（如Fortran和C），他是一种图形编
程语言----通常称为G语言，其编程过程就是同过图形符号描述程序的运行。NI Labview使用已获取专利的数据流编程模式，他能使用户从基于文本程序语言的循序结构中解脱出来，他的执行顺序是由节点间的数据而不是由文本行的顺序决定的。并且，Labview是唯一具有编译器的图形化程序环境，所生成的优化代码的执行速率可以和C语言媲美。
Labview的核心是VI。VI有一个人机对话的用户界面——前面板((front panel)以及类似于源代码功能的对话框(diagram)。前面板接受来自对话框的指令。在VI的前面板中，控制器(controls)模拟了仪器的输入装置并把数据提供给VI的对话框；而指示器(indicators)则模拟了仪器的输出装置并显示由对话框获得或产生的数据。当把一个控件或指示器放置到前面板上时，Labview在对话框中相应地放置了一个端口(terminals)，这个从属于控件或指示器的端口不能随意删除，只有删除它对应的控件或指示器时它才随之一起被删除。用Labview编制对话框程序时，不必受常规程序设计语法细节的限制。
归纳起来Labview软件开发平台具有以下优点:
1、图形化的编程方式，设计者无需写任何文本格式的代码，是真正的工程师的语言。
2、提供了丰富的数据采集、分析及存储的库函数。
3、既提供了传统的程序调试手段，如设置断点、单步运行，同时提供有独到的高亮执行工具，使程序动画式运行，利于设计者观察程序运行的细节，使程序的调试和开发更为便捷。
4、32bit的编译器编译生成32bit的编译程序，保证用户数据采集、测试和测量方案的高速执行。
5、囊括了DAQ, GPIB, PXI, VXI, RS-232/485在内的各种仪器通信总线标准的所有功能函数，使得不懂总线标准的开发者也能够驱动不同总线标准接口设备与仪器。
6、提供大量与外部代码或软件进行连接的机制，诸如DLL(动态连接库)、DDE(共享库)、ActiveX等。
7、强大的Internet功能，支持常用网络协议，方便网络、远程测控仪器的开发。
图形化程序设计编程简单、直观、开发效率高。随着虚拟仪器技术的不断发展，图形化的编程语言必将成为测试和控制领域内最流行的发展趋势。
1.5 本章小结
本章主要讲述了虚拟仪器的基本概念、虚拟仪器的组成以及信号发生器的简单介绍。虚拟仪器利用个人计算机强大的图形环境和在线帮助功能，建立虚拟仪器面板，完成对仪器的控制，数据分析与显示，代替传统仪器，改变传统仪器的使用方式，提高仪器的功能和使用效率，大幅度降低仪器价格，使用户可以根据自己的需要定义仪器的功能。虚拟仪器可广泛应用于电子测量、电力工程、矿物勘探、医疗、振动分析、声学分析、故障诊断及教学科研等诸多领域。
第2章基于声卡的虚拟信号发生器的设计
2.1 设计思路
1. 先参考一些别人发表的论文，明确自己的设计目的，构思信号发生器的大致结构。2．上网搜索有关函数信号发生器的清晰图片以及该函数信号发生器的详细资料。按照该函数发生器布置相应器件到前面板上面，大致与图片一致。
3．在程序面板编写程序，先编写波形主程序，大致实现该函数发生器的功能
4．实现任务要求，尽量使得程序通俗易懂，最后逐步完善和美化该程序。
2.2 函数信号发生器程序的设计
2.2.1 前面板
虚拟信号发生器的前面板是根据实际中的仪器面板以及该仪器所要实现的各种功能进行设计的程序交互式图形化用户界面。前面板的右半部分是输出波形的显示和频率、幅度、相位等参数的设置，信号类型选择包括正弦波、三角波、方波、锯齿波以及自定义公式波。根据计算机声卡的实际特性，将声卡设置为双通道、44.1kHz采样频率、16位采样比特数、连续采样等，如图2.1所示：
图 2.1
2.2.2 全部程序框图
虚拟信号发生器的程序框图和前面板是相对应的，只有创建了框图程序该程序才能正常运行。程序主要是将产生的波形信号通过声卡输出，其程序框图主要使用while循环结构和case条件结构实现波形数据实时显示和实时输出。如图2.2所示。
在框图程序产生波形数据部分有仿真信号子VI，仿真信号子VI 主要用于基本周期信号（正弦波、方波、三角波和锯齿波)和公式波形数据的生成。有时在实际测试中，需要输出非周期信号或者是测试领域中的特殊信号，利用公式波形VI输入节点，通过编辑波形的数学表达式，来生成用户指定的特殊信号。应该注意的是，为了确保输出信号频率和前面板中设定的一致，必须使声卡的采样率和仿真信号的采样率相同。为了使输出信号连续和整周期采样，仿真信号采样点数和采样率设置一致。此外要说明的是，前面板信号的幅值并不确定，这要由具体计算机声卡硬件参数而定。
图 2.2
2.2.3 波形选择和指示灯显示的程序
该模块利用条件结构实现下拉框控制信号灯，并显示输出波形的选择状态，如图2.3所示：
图 2.3
2.2.4 频率选择的程序
频率的选择不仅要亮灯显示档位，还要让该档位与频率的细调相乘才能实现所要输出的频率（输出波形频率=档位×旋钮频率），该部分也是利用了条件结构实现的。如图2.4所示：
图2.4
2.2.5 输出衰减程序
利用条件结构来实现不同情况下的输出衰减倍数。其中衰减20dB就是将电压幅度衰减为原来的十分之一，衰减40dB就是将电压幅度衰减为原来的百分之一，60dB就是将电压衰减为原来的千分之一。如图2.5所示：
图2.5
2.2.6 信号产生程序
信号产生是仪器系统的重要组成部分，要评价任意一个网络或系统的特性，必须外加一定的测试信号，其性能方能显示出来。最常用的测试信号有正弦波、三角波、方波、锯齿波、噪声波及多频波（由不同频率的正弦波叠加而形成的波形）等。如图2.6所示：
图2.6
该模块是利用LABVIEW自带的常见信号波形生成子VI产生信号，并用示波器输出显示，来验证输出是否达到要求。通过调节前面板的旋钮和下拉框可以改变输出信号的参数。
2.2.7 基于声卡的子VI的使用
该程序做的是基于声卡的信号发生器，其中利用了几个跟声卡相关的VI，如Sound Output Configure. vi（配置生成数据的声音输出设备，使用写入声音输出VI使数据写入设备），Sound Output Set Volume. vi（设置声音输出设备的播放音量），Sound Output Write. vi （使数据写入声音输出设备，如需连续写入，必须使用配置声音输出VI配置设备）和Sound Output Clear. vi（使设备停止播放音频，清空缓存，任务返回至默认状态，并清除与任务相关的资源，任务变为无效），具体连接情况见总程序框图。需要指出的是经声卡输出的信号是比较弱的，一般在1.5V以下，需要外部电路进行调理才能使用。
2.3 测试情况和结果分析
该程序可产生正弦波、方波、三角波、锯齿波以及公式波（可设置任意公式），频率20~20000Hz连续可调，幅度范围为-1.5~1.5V，并且信号的相位、偏移量和方波占空比可以自己设置。在产生波形的同时，电脑声卡放出该波形的声音，当调整信号的频率时，播放声音的音调也跟随着变化。调整前面板的音量滚动条可以控制播放声音的大小。
软件模拟波形如图2.7至图2.11所示：
图2.7 正弦波图2.8 三角波
图2.9 方波图2.10 锯齿波
图2.11 某一公示波
通过实验室示波器检测发现测得的正弦波信号和电脑模拟的信号频率基本一致（示波器显示为580Hz，电脑显示为571.4Hz，波形正常）
如图2.12和图2.13所示：
图2.12 图2.13
但是其他基本波形都有误差，测试时显示的频率与电脑模拟的波形频率有较大的误差，并且波形也有失真。其原因是方波、三角波等波形表达式经傅立叶级数展开可分成许多频率的波形，从电脑产生的波形经声卡转换输出后可能会有较大的误差，从而造成测试出现误差。而正弦波频率单一，就没有出现这种情况。
每个电脑的声卡型号也不一样，模拟输出的信号也会有误差，需要外接辅助电路加以改善。使用声卡作为数据采集卡有许多优点，但它的局限性也很明显。声卡输出的频率一般在20-20kHz ，幅度在1.5V 左右，超过这个范围就会有很大的误差，也可能会对声卡硬件造成损害。而且声卡输出的信号受外界干扰较大，在进行精密测量时需要考虑采用其他硬件。 市场上多种类型的数据采集卡可供选择，它们可以通过USB 、PXI 、PCI 等总线接入个人计算机。这些数据采集卡的通道数、采样频率、精度、量程、分辨率等参数比较好，可用于测量许多范围的信号。
结论与展望
经过本学期的Labview的学习让我学到了许多东西，将自己平时自学的东西都融合起来，真正的学以致用，虽然这个设计题很简单，但是当我独立设计的时候还是遇到了许多问题。
在学习过程中开始的时候用了许多等号来判断下拉框的选择又和条件结构相结合走了很多弯路，花了不少的时间，后来参考别人的资料，才发现条件结构不仅仅只有真和假的选项的，还可以直接和输入的下拉框相结合，不需要用等号来判断，简单方便许多。总的来说，该程序在软件模拟方面比较成功，但在做与硬件结合的过程中发现了许多问题。测试结果很大误差，但没有很好地解决，希望在今后学习中能够找出原因加以改善。
在学习中还发现修饰的用法有许多小技巧，在这次的设计中学会了颜色的修饰，字体的调节，而且尝试着生成exe可执行文件，虽然都与这个课程设计无关，但是对我以后的学习很有帮助，也提升了我对Labview的兴趣。
在这次设计中仍然花了很多的精力到处收集资料，在不懂的时候就上网查阅资料，借阅别人的程序，逐渐的实现自己需要的功能。如果在这个设计上进一步研究信号发生器，在波形的类型上应该有更多的变化，更迅速的响应时间，更准确的调节过程。对于信号波形的参数，如频率、幅值、相位、占空比等的设定有更好更精确的方式，而且在波形失真和噪声方面有更好的解决方法，在面板美化方面也可以做得更好更漂亮。
通过本设计我认识到，利用计算机声卡代替昂贵的数据采集卡采集数据，以图形化编程语言的虚拟仪器软件LabVIEW为开发工具，充分利用计算机强大的信息处理能力和LabVIEW模块化编程技术，实现常见音频信号的实时采集、显示、存储，回放以及分析等功能，有效的利用了计算机资源，节约了数据采集成本，易于构建和升级，并且界面友好，操作简单，成本较低，易于实现，不仅可以应用于科研试验，而且可以应用于检测车辆等方面，具有比较广阔的应用前景。
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致谢
本文的研究工作是在夏鑫老师的悉心指导和严格要求下完成的。夏老师在学习方法、工作方法和研究思路等方面给予了许多有益的启迪；同时，他对我的研究工作提出了宝贵的建议和意见，使我在研究工作中不断取得新的进展。夏老师深厚的专业知识、严谨的治学精神和求实创新的工作作风深深的影响着我。在此，谨向夏老师致以我最崇高的敬意和真挚的感谢！
感谢我的同学对我生活上的关心，学习和工作的支持，这些使得我能够安心的完成我的研究工作。
最后，对在我的学习和成长道路上给予帮助的所有老师和同学们表示深深地感谢，对评阅该论文的所有老师表示最崇高的敬意和真挚的感谢！
重庆大学城市科技学院电气学院EDA课程设计报告 题目：多功能信号发生器 专业：电子信息工程 班级：2006级03班 小组：第12组 学号及姓名：20060075蒋春 20060071冯志磊 20060070冯浩真 指导教师：戴琦琦 设计日期：2009-6-19
多功能信号发生器设计报告 一、设计题目 运用所掌握的VHDL语言，设计一个信号发生器,要求能输出正弦波、方波、三角波、锯齿波，并且能改变其输出频率以及波形幅度，能在示波器上有相应波形显示。 二、课题分析 （1）．要能够实现四种波形的输出，就要有四个ROM（64*8bit）存放正弦波、方波、三角波、锯齿波的一个周期的波形数据，并且要有一个地址发生器来给ROM提供地址，ROM给出对应的幅度值。 （2）．因为要设计的是个时序电路，所以要实现输出波形能够改变频率，就必须对输入的信号进行分频，以实现整体的频率的改变。 （3）．设计要求实现调幅，必须对ROM输出的幅度信息进行处理。最简单易行的方法是对输出的8位的幅度进行左移（每移移位相当于对幅度值行除以二取整的计算），从而达到幅度可以调节的目的。同时为了方便观察，应再引出个未经调幅的信号作为对比。 三、设计的具体实现 1、系统概述 系统应该由五个部分组成：分频器（DVF）、地址发生器（CNT6B）、四个ROM 模块（data_rom_sin、data_rom_sqr、data_rom_tri、data_rom_c）、四输入多路选择器mux、幅度调节单元w。 2、单元电路设计与分析 外部时钟信号经过分频器分频后提供给地址发生器和ROM，四个ROM的输出接在多路选择器上，用于选择哪路信号作为输出信号，被选择的信号经过幅度调节单元的幅度调节后连接到外部的D/A转换器输出模拟信号。 （1）分频器（DVF） 分频器（DVF）的RTL截图
基于Labview的虚拟信号发生器的设计(毕设)
课题名称基于LabVIEW8.0的虚拟函数信号发生器的设 计 指导教师姓名肖俊生 学生姓名刘增辉 专业自动化 学号 0967106205
基于LabVIEW的虚拟函数信号发生器的设计 摘要 本文实现了基于LabVIEW8.5的虚拟正弦波、方波、三角波、锯齿波以及任意信号波形的信号发生。操作人员可以根据需要,改变波形的频率、幅值、相位、偏移量等参数，并可保存波形的分析参数到指定文件。本论文首先简介了虚拟函数信号发生器的开发平台，及虚拟信号发生器的设计思路，并且给出了基于LabVIEW的虚拟信号发生器的前面板和程序设计流程图，讲述了功能模块的设计步骤，提供了虚拟发生器的前面板。本仪器系统操作简便，设计灵活，具有很强的适应性。 【关键词】：虚拟仪器，LabVIEW，信号发生器 第一章虚拟仪器（Virtual Instrument） 1.1 虚拟仪器概念 虚拟仪器的起源可追溯到20世纪70年代。“虚拟”的含义主要是强调了软件在这类仪器中的作用，体现了虚拟仪器与主要通过硬件实现各种功能的传统仪器的不同。由于虚拟仪器结构形式的多样性和适用领域的广泛性，目前对于虚拟仪器的概念还没有统一的定义。美国国家仪器公司（National Instruments Corporation，NI）认为，虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通信及图形用户界面的软件组成的测控系统，是一种计算机操纵的模块化仪器系统。 虚拟仪器主要由通用的计算机资源（例如微处理器、内存、消声器）、应用软件和仪器硬件（例如A/D\、D/A、数字I/O、定时器、信号调理等）等构成。使用者利用应用软件将计算机资源和仪器硬件结合起来，通过友好的图形界面来操作计算机，完成对测试信号的采集、分析、判断、显示和数据处理等功能。虚拟仪器中的硬件主要用于解决信号的调理以及输入、输出问题。而软件主要
1、Build a VI that generate a random number between zero and ten,and then divides it by an input number and diaplays the result on the front panel.If the input number is zero,the VI lights an LED to flag a “divide by zero”error 2、3-1，P43 3、Try create a VI to compute n！ 4、求500个随机数中的最大值和最小值。 5、3-3，P44 6、3-4，P46 7、3-5，P49 If implement this equation using regular G arithmetic functions,the block diagram looks like the one in the following illustration.Please imolement the same equation using a Formula Node,and add event to control when the VI executes.
8、设计一个简单信号源，能选择正弦波、三角波和方波并用Waveform Graphe显示。 9、4-1，P68 10、4-5，P72 11、（1）显示一个二维数组的行数和列数（2）查找一个二维数组中最大值,以及最大值在数组中的位置。
12、5-2，P89 13、6-1，P100 14、6-3，P103 15、7-4，P120 16、7-5，P121 17、双边傅里叶
LabVIEW技术大作业 题目：基于LabVIEW的巴特沃斯窗函数滤波器的设计学院：信息与通信工程学院 专业：通信工程 班级：通信081班 学号：2008026121 姓名：王美玲
一、 虚拟仪器及LabVIEW 的相关介绍 虚拟仪器（virtual instrument ）是基于计算机的仪器。计算机与仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。这种结合有两种方式，一种方式是将计算机装入仪器，典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能日益强大以及体积的日益减小，这类仪器的功能也越来越强大，目前已经出现含有嵌入式系统的的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机，以通用计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器的功能。虚拟仪 主要是这种方式。常见的虚拟仪器组建方案： 二、虚拟仪器的特点 （1）尽可能采用通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。 （2）可以充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出强大的仪器。 （3）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，其研究中涉及的基础理论主要是数据采集和数字信号处理。在这领域中使用比较广泛的计算机语言和开发环境就是美国NI 公司的LabVIEW 。 三、LabVIEW 的简介 LabVIEW （laboratory virtual instruments engineering workbench ）是一种图形化的编程语言环境，它广泛的被工业界、学术界和研究实验室所接受，被公认是标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW 不仅提供了与遵从GPIB ，VXI ，RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通信的全部功能，还内置了支持TCP/IP ，ActiveX 等软件标准的数据库函数，而且其图形化的编程界面使编程变得生动有趣。LabVIEW 是一个功能强大且灵活的软件。 以LabVIEW 为代表的图形化语言程序，又称为“G ”语言。使用这种语言编程时，基本上不需要编写程序代码，而是“绘制”程序流程图。LabVIEW 尽可能利用工程技术人员所熟悉的术语、图标和概念，因而它是一种面向最终客户的开发工具，可以增强工程人员构建自己的科学和工程系统的能力，可以实现仪器编程和数据采集系统提供便捷途径。 利用LabVIEW ，可以产生独立运行的可执行文件。LabVIEW 的真正的32位编译器，像其他软件一样，LabVIEW 提供了Windows 、UNIX 、Linux 和Macintosh 等多种版本。 四、基于LabVIEW 的巴特沃斯传函数滤波器的设计的系统原理介绍 数字信号处理现在已经发展到各个领域都需要的程度，医学、军事、以及工业设计等方面都应用很广泛。在数字信号处理的理论基础上最重要的是滤波的功能。滤波器的种类有许多，根据幅频特性分为低通滤波、高通率波、带通滤波和带阻滤波根据信号不同可以分为数字滤波器和模拟滤波器。根据种类不同，有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、模拟滤波器和巴塞尔滤波器等。滤波器设计的理论和设计方法已经相当发展的相当成熟，而且有多种典型的模拟滤波器供我们选择，根据自己掌握的知识本次试验采用的是巴特沃斯滤波器，可以实现高通、低通、带通和带阻的滤波的功能。选择巴特沃斯被 测 对 象 信号调理 数据采集 卡 数据处理 虚拟仪器面板
信号发生器 一、设计目的 1.进一步掌握模拟电子技术的理论知识，培养工程设计能力 和综合分析问题、解决问题的能力。 2.基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的 设计和实验能力。 3.学会运用Multisim10仿真软件对所作出的理论设计进行 仿真测试，并能进一步完善设计。 4.掌握常用元器件的识别和测试，熟悉常用仪表，了解电路 调试的基本方法。 二、设计容与要求 1.设计、组装、调试函数信号发生器 2.输出波形：正弦波、三角波、方波 3.频率围：10Hz-10KHz围可调 4.输出电压：方波V PP<20V, 三角波V PP=6V, 正弦波V PP>1V 三、设计方案仿真结果 1.正弦波—矩形波—三角波电路 原理图：
首先产生正弦波，再由过零比较器产生方波，最后由积分电路产生三角波。正弦波通过RC串并联振荡电路（文氏桥振荡电路）产生，利用集成运放工作在非线性区的特点，由最简单的过零比较器将正弦波转换为方波，然后将方波经过积分运算变换成三角波。 正弦—矩形波—三角波产生电路： 总电路中，R5用来使电路起振；R1和R7用来调节振荡的频率，R6、R9、R8分别用来调节正弦波、方波、三角波的幅值。左边第一个运放与RC串并联电路产生正弦波，中间部分为过零比较器，用来输出方波，最好一个运放与电容组成积分电路，用来输出三角波。
仿真波形： 调频和调幅原理 调频原理：根据RC 振荡电路的频率计算公式 RC f o π21 = 可知，只需改变R 或C 的值即可，本方案中采用两个可变电阻R1和R7同时调节来改变频率。 调幅原理：本方案选用了最简单有效的电阻分压的方式调幅，在输出端通过电阻接地，输出信号的幅值取决于电阻分得的电压多少。其最大幅值为电路的输出电压峰值，最小值为0。 RC 串并联网络的频率特性可以表示为 ) 1(311112 1 2 RC RC j RC j R C j R RC j R f Z Z Z U U F ωωωωω-+=++++=+= = ? ? ? 令,1 RC o =ω则上式可简化为) ( 31 ω ωωωO O j F -+ = ? ，以上频率特性可 分别用幅频特性和相频特性的表达式表示如下：
实验二、程序结构的使用 一、实验目的 掌握条件结构、循环结构、移位寄存器、顺序结构的使用； 二、实验内容 设计使用循环结构、条件结构、顺序结构控制程序运行的虚拟仪器。具体内容如下：1．求一个数的平方根，当该数大于等于0时，输出开方结果；当该数小于0时，用弹出式对话框报告错误，同时输出错误代码-99999。 2．产生100个随机数并求其最小值和平均值。 3．用随机数（0-1）连续产生0~1的随机数,计算这些随机数平均值达到所用时间。 三、实验步骤 1．求一个数的平方根 启动LabVIEW，打开一个空白的VI。 在前面板窗口适当位置放置一个数值型控制件和一个数值型显示件，并把它们的标签分别修改为“x”和“sqrt(x)”。用编辑文本工具在适当位置，用适当的字体、字号填写实验名称、班级和姓名，图所示前面板供参考。 在框图程序窗口中，从函数模板上找到“大于等于”、“单按钮对话框”，“平方根”和“条件结构”并放置到适当位置，设计框图程序如图所示。 用“姓名实验2-1”为文件名保存你所做工作，如：李红实验。输入x值，运行程序并记录程序运行结果。 图虚拟仪器1的前面板
图虚拟仪器1的框图程序 2．产生100个随机数并求其最小值和平均值 启动LabVIEW，打开一个空白的VI。 在前面板窗口适当位置放置两个数值型显示件，并把它们的标签分别修改为平均值和最小值。用自由“编辑文本”工具在适当位置，用适当的字体、字号填写实验名称、班级和姓名，图所示前面板供参考。 在框图程序窗口中从函数模板上找到“For 循环”并放置到适当位置，为记数端口连接一个32位整型数100；创建两个移位寄存器分别用来从一次循环向下一次循环传递当前最小值和当前随机数累加值；初始化移位寄存器即为移位寄存器左侧端口赋值，设置当前最小值移位寄存器初值为1，当前随机数累加值移位寄存器初值为0，所对应的程序框图如图所示。创建移位寄存器的方法是在循环的左边框或右边框上弹出快捷菜单，然后选择“添加移位寄存器”。 在框图程序窗口中从函数模板上找到“最大值与最小值”、“除”、“加”、“随机数(0~1)函数”，设计框图程序如图所示。
虚拟信号发生器(labview)
4 系统总体的设计及实现 4.1 系统框架和设计流程 4.1.1程序框图的设计流程 用LABVIEW设计虚拟信号发生器的主要步骤是在设计程序框图上，图4.1是设计程序框图的主要流程。 图4.1 程序框图的设计流程 4.1.2系统设计 设计信号发生器的主要任务是设计程序框图和前面板，在设计这两部分中若没有出现数据类型不匹配、控件的属性设置等问题，再跟硬件连接，看是否可以产生各种信号，并且能被数字示波器采集到，并在硬件允许的范围内体现比现有信号发生器更宽泛的信号范围。
4.2 系统具体应用程序 按系统的总体要求，可以分为两部分来设计，一个是基本波形的系统设计，如正弦波，方波，三角波和锯齿波，另一个是基于数字脉冲的PWM波设计。 4.2.1程序框图的具体设计步骤 利用LABVIEW设计一个系统，其中的主要部分是程序框图的设计，以下就是程序框图设计的基本过程。 1）创建虚拟通道，可以根据输出的波形的类型来设置物理通道的性质，并可以设置波形的一些基本参数。图4.2是输出基本波形的通道，图4.3是输出PWM波的通道。 图4.2 基本波形虚拟通道 图4.3 PWM波虚拟通道 2）设置基本波形的缓冲区和采样时钟，缓冲区中则可以对信号的频率、幅值、采样值、波形类型等进行设置，采样时钟设为模拟。本设计中的PWM波是基于计数器产生的，采样时钟则是设置成计数器（隐式）。时钟采样方式均设置为连续采样。图4.4是基本信号的时钟，图4.5则是PWM波的时钟。
图4.4 基本波形信号时钟 图4.5 PWM波信号时钟 3）基本信号发生器需要先设置模拟信号的通道数及采样数，然后运行，PWM 波则是则是在设置好波形参数和时钟后可以直接运行。 图4.6 基本信号波形运行
西华大学实验报告 实验课程名称：虚拟仪器 开课学院及实验室：机械工程与自动化学院 2005年 4 月16 日 1 实验目的 （1）学习用声卡作为数据采集装置的LabVIEW 编程方法； （2）从设计中深入理解虚拟仪器的组成，理解数据采集、数据分析的重要性，用LabVIEW 实现测试系统的优点； （3）实验的应用：目前的测试教学实验中常常要用到A/D 采集卡，而A/D 采集卡价格不菲，以实验室有限的经费，不能较多地购置以供同学们实验使用。进而考虑计算机中的声卡本身就是一个A/D 、D/A 的转化装置，而且造价低廉，性能稳定，在教学实验中完全可以满足实验的需求，可以进一步开发研制了一个广泛应用的测试教学实验系统。 2 实验设备、仪器 计算机、声卡、LabVIEW 软件 3 设计一个基于声卡的频谱分析仪，数据 4 实验原理 4.1声卡的基本常识 声卡是现在计算机中非常常见的一个组件，是多媒体的标准配置。 目前市场上的一般声卡按照其位数可以分成8位和16位： 8位：8位声卡把音频信号的大小（音量）分成256个等级（0～255）。 16位：16位声卡把音频信号的大小分成为65536个等级（0～65535）。 在LabVIEW 软件中，对于声卡的声道可以分为mono 8-bit （单声道8位）、mono 16-bit （单声道
16位）、stereo 8-bit（立体声8位）、stereo 16-bit（立体声16位）。其中，16位声道比8位声道采样的信号质量好，立体声(stereo)比单声道(mono)采样信号好，采样的波形稳定，而且干扰小。另外，用单声道采样，左右声道信号都相同，而且每个声道的幅值只有原来幅值的1/2；用立体声采样，左右声道信号互不干扰，可以采两路不同的信号，而且采样的信号幅值与原幅值相同。 声卡的采样频率（rate）有4种选择，即8000Hz、11025 Hz、22050 Hz、44100 Hz，采样频率不同，采到波形的质量也不同，应该根据具体情况而采用合适的频率。 4.2 LabVIEW中有关声卡的函数简介 LabVIEW中提供了一系列使用Windows底层函数编写的与声卡有关的函数。这些函数集中在下图所示的Sound VI下。 图 Sound VI Sound Input函数简介
《虚拟仪器作业》 院系： 专业： 年级： 姓名： 学号： 年月日
1、虚拟温度计的设计 选用电压输出型集成温度传感器LM135，该传感器的灵敏度为10mV/K，输出电压正比于绝对温度。采用一个“油罐”控件来模拟温度传感器的输出，并设定被测量介质的温度范围为0～100°C，通过调节油罐中液体的多少来模拟温度传感器的输出。设计界面如错误！未找到引用源。所示，虚拟的温度传感器可以在摄氏温标和华氏温标之间切换，换算公式为F＝（C×9/5）＋32，式中F为华氏温度，C为摄氏温度。 图 1 虚拟温度计面板 2、创建一个VI 程序，比较两个数, 如果其中一个数大于或等于另一个数，则LED 点亮。 3、创建一个VI程序,该程序完成的功能是：产生一个0.0 ~10.0 的随机数与10.0相乘,然后 通过一个VI子程序将积与100相加后开方,将结果输出显示。 4、设计一VI，使用移位寄存器计算最后３次测量中的算术平均值，并送Chart 显示。在 此VI 中调用前面练习中中创建的Thermometer.VI作子VI，完成温度检测。 5、分别用While循环和For 循环显示随机数序列。 6、使用For循环与移位寄存器实现n！的运算。 7、使用For Loop 和移位寄存器计算随机数列中的最大值。 8、用Waveform Chart实时监测两个温度测量输出。（可以通过随机函数发生器模拟温度输 出。）实现双曲线显示。 9、创建一个可以产生并在图表中显示随机数的VI。前面板有一个控制旋钮可在0~60s之间 调节循环时间。并通过一个开关可以终止VI的运行。程序的一个运行界面和程序框图设计如图所示。
函数信号发生器设计报告 一、 设计要求 设计制作能产生正弦波、方波、三角波等多种波形信号输出的波形发生器，具体要求： （1） 输出波形工作频率范围为2HZ ～200KHZ ，且连续可调； （2） 输出频率分五档：低频档：2HZ ～20HZ ；中低频档：20HZ ～200HZ ； 中频档：200HZ ～2KHZ ；中高频档：2KHZ ～20KHZ ；高频档：20KHZ ～200KHZ 。 （3） 输出带LED 指示。 二、 设计的作用、目的 1. 掌握函数信号发生器工作原理。 2. 熟悉集成运放的使用。 3. 熟悉Multisim 软件。 三、 设计的具体实现 3.1函数发生器总方案 采用分立元件，设计出能够产生正弦波、方波、三角波信号的各个单元电路，利用Multisim 仿真软件模拟，调试各个参数，完成单元电路的调试后连接起来，在正弦波产生电路中加入开关控制，选择不同档位的元件，达到输出频率可调的目的。 总原理图：
3.2单元电路设计、仿真 Ⅰ、RC桥式正弦波振荡电路 图1：正弦波发生电路 正弦波振荡器是在只有直流供电、不加外加输入信号的条件下产生正弦波信号的电路。 正弦波产生电路的基本结构是：引入正反馈的反馈网络和放大电路。其中：接入正反馈是产生振荡的首要条件，它又被称为相位条件；产生振荡必须满足幅度条件；要保证输出波形为单一频率的正弦波，必须具有选频特性；同时它还应具有稳幅特性。因此，正弦波产生电路一般包括：放大电路、反馈网络、选频网络、稳幅电路四个部分。根据选频电路回路的不同，正弦波振荡器可分为RC正弦波振荡器、LC正弦波振荡器和石英晶体振荡器。其中，RC正弦波振荡器主要用于产生中低频正弦波，振荡频率一般小于1MHz，满足本次设计要求，故选用RC 正弦波振荡器。
虚拟信号发生器的设计 （巢湖学院物理与电子科学系王乐07037022） 摘要:虚拟仪器是由一些必要的硬件获取调理信号，并以通用计算机为平台，实现不同测量软件对采集获得信号进行分析处理及显示。它改变了传统电子测量仪器的概念和模式，用户完全可以自己定义仪器的功能和参数，即“软件既是仪器”。计算机技术与网络技术的飞速发展，使得虚拟仪器已经成为现代电子测量仪器发展的趋势。 本文介绍了一种以LabVIEW为开发平台，能够产生正弦波、三角波、方波、锯齿波和任意波测试信号发生器，其平率、幅值、相位、电压偏置等参数可以设置，不但输出波形参数可调、而且可同步显示。本系统通过采用TCP/IP技术来实现远程数据传输功能，当两台计算机设置好端口后，就可以进行数据传输。 与传统仪器相比，本系统具有高效、开放、使用灵活、功能强大、性价比高、可操作性好等明显优点，可用于医疗，工程等精密仪器的测试，具有较强的实用性和开发价值。 关键词:虚拟仪器，Labview，函数信号发生器，网络通信。 The design of virtual signal generator and remotereslization Abstract:The virtual instrument which conditioning signals isgained by some essential hardware.It takes the general-purposecomputer as a platform and the signal is realized through thedifferent measurement software,such as signal’s analyze,processand display etc.The concept and mode of traditional measuringinstruments are changed,the parameters and functions can betransformed by the user,namely,"software is the instrument".Withthe rapid development of computer and network technology,thevirtual instrument has become a developing trend of modernelectronic measuring instruments. In this paper development platform LabVIEW is introduced firstly,then the test signals of Sine,triangle,square sawtooth andarbitrary waveform is described in the virtual signal generator.The functions of signal generator are set,such as frequency,amplitude,phase,voltage bias etc.Not only output parameters canbe adjusted but also the corresponding wave is acquiredsimultaneously in this system. The function of remote datatransmission is performed by TCP/IP technology.Data is transportedwhen the port parameters between two computers areset. Compared with traditional machines,advantages of the virtualinstrument are showed in efficiency,opening,easy using,strongfunction,cost-effective and operation etc.It can be used fortesting of medical and engineering precision instruments. Key words：Virtual instrument，LabVIEW，Function generator，NetworkCommunication 第1章绪论 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
虚拟仪器试卷（满分100分） 一、填空题。（本题共10小题，15个填空，每空1分，共15分。） 1、一个完整的VI包括三个部分：( )。 2、LabVIEW有四种类型的节点：（）、（）、结构和代码接口。 3、因为For循环的常用来处理数组，所以数据出口的自动索引默认为（）。 4、而While循环的数据出口的自动索引默认为（）。 5、使用两个For循环，把其中一个嵌套在另一个中可以生成一个二维数组。外层的For循环产生（）元素，而内层的For循环产生（）。 6、利用（）可以方便地从复杂的待测信号中分离出某一特定频率的信号。采样间隔是指（）。 7、虚拟仪器最核心的思想是（），从而降低系统成本，增强系统功能与灵活性。8、如果没有现成的数据采集卡，我们也可以利用LabVIEW中的 （）功能实现数据采集。 9、Sequence结构有（）两种方式。 10、框图程序是由（）、（）和（）组成的可执行代码。 二、单项选择题。（本题共5小题，每个小题有四个选项，从中选出正确的选项，每小题2分，共10分。） 1、当一个函数的error in带有错误信息时，下列哪种说法是正确的。（） A、该函数会对错误信息进行处理 B、该函数不会作任何操作，而是直接将错误信息传递给error out，且不会将自身函数发生的错误加进去。 C、该函数将会发出错误信息警告，且使程序终止运行。 D、该函数会直接将错误信息传递给error out。且会将自身函数发生的错误也一并加进去。 2、下列哪种说法是错误的？（） A、虚拟仪器采用的是面向对象和可视化编程技术。 B、在程序运行的过程中波形的可见性是不可以改变的。 C、在LabVIEW中，VI程序的运行是数据流驱动的。 D、在创建子程序时，可以使用连线工具给前面板的控制器和指示器分配端口。 3、下列说法中哪种说法是正确的？（） A、While循环只有在条件端口接收到的值为True时才停止循环 B、While循环不满足条件，1次也不执行 C、For循环当N<1时，1次都不执行 D、For循环可以嵌套，而While循环不可以嵌套 4、当数据采集卡组态成DIFF模式时，将使用差分连接方式，使用这种连接方式下列哪种说法是错误的？（） A、可以减少尖峰噪声 B、增加噪声抑制 C、增大了尖峰噪声 D、增加共模信号抑制 5、下列哪种总线产品对PCI总线产品完全兼容。（） A、PXI总 线 B、GPIB 总线 C、VXI总 线 D、 RS-232串口总线 三、简答题。（本题共三个小题，每个小题5分，共15分。）
一、数据采集与仪器控制类课题 1 基于热电偶温度传感器的温度测量系统卓景军 （1）基于BNC 2120实验箱的热电偶温度传感器实现温度采集； （2）数据超上、下限报警和次数的分别统计； （3）参数设置需具有运行中可调功能； （4）数据可定时和定量（模式可选）存挡（txt和Excel格式，单文件存储），数据文件回放到数据表格和波形实时显示窗口； （5）测量过程可网上浏览。 2 基于声卡的声级计设计董秋怡 （1）音频信号数据采集格式在面板上可选；数据采集速率在面板上可调； （2）采集的音频信号可显示在面板上； （3）参数设置需具有运行中可调功能； （4）测量输入音频信号的声级大小，以数据和曲线方式显示测量结果； （5）音频数据的多次记录和回放。 3 基于声卡的虚拟仪器示波器设计钟郑瑰 （1）从声卡采集数据,并实时在面板上显示数据和波形曲线； （2）能分析测量数据（如平均值、波峰值、频率等）； （3）可以实时地调节示波器的各种输入参数（扫描速率、量程等）； （4）数据可以多次保存于数据文件中，并可回放数据文件中的数据波形； （5）测量过程可网上浏览（以单首歌曲为例） 4 基于声卡的声音信号分析仪刘嘉诚 （1）数据采集格式和速率在面板上实时可调节； （2）能对采集到的声音信号进行平均值和功率谱等分析； （3）采集的数据定时和定量地多次写成磁盘文件（允许多文件或记录时间始末的单文件），并可以回放； （4）测量过程可网上浏览。 5 基于数据采集卡的虚拟仪器示波器设计孙铭涛 （1）从DAQ6221卡（及BNC2120实验盒）采集（模拟信号）数据,并实时在面板上显示数据和波形曲线； （2）能分析测量数据（如平均值、波峰值、频率等）； （3）可以实时地调节示波器的各种输入参数（扫描速率、量程等）； （4）数据可以多次地随时保存和定时保存，可回放数据文件中的数据波形； （5）测量过程可网上浏览。_不做要求。 6 基于数据采集卡的信号分析仪李土权 （1）数据采集速率和采样数在面板上可调节； （2）能对采集到的进行信号平均值、频率、幅度和功率谱等分析； （3）采集的数据定时和定量地多次写成磁盘文件，并可以回放； （4）数据可以多次地随时保存和定时保存，可回放数据文件中的数据波形； （5）测量过程可网上浏览。 7 信号发生器程序设计 （1）函数信号发生器程序设计； （2）公式波形发生程序设计； （3）数据采集程序设计（验证信号输出的状况）。
成绩：《虚拟仪器设计》课程设计 题目：基于LabVIEW的音乐播放器设计 学院精密仪器与光电子工程学院 专业生物医学工程 年级2013级 班级一班 姓名凌伟 学号3013202225 2015年12月26日
目录 1设计目的 (3) 2实施方案 (3) 2.1总体规划 (3) 2.2软件结构设计 (4) 3实验结果 (9) 4总结 (13)
1设计目的 本课题的想法来源于大二第一学期的一门课，叫“面向对象程序设计”，主要内容是应用C++语言编写程序，那时候的期末课程设计我就做的音乐播放器，虽然花费了很多时间，但是最后自己的播放器能运行也是很满足的。于是这次的LabVIEW课程设计打算尝试用另一种编程方式做一个音乐播放器。 本音乐播放器能实现的一些基本功能：打开本地音乐文件、播放音乐、暂停、停止、进度条显示并拖动、音量控制、快进快退、显示当前播放曲目、显示音乐文件路径以及“爱心”流水灯、实时显示当前系统时间等。 另外还有一些功能没能实现，例如将多首歌曲添加到播放列表中，实现上一首、下一首切换；播放音乐时显示歌词；自动切换墙纸等，原因一方面是临近期末时间不够，另一方面是编程能力有限，而且对LabVIEW还比较陌生，不能自如地运用，希望以后有机会能加以改善。 2实施方案 2.1总体规划 该音乐播放器的功能都可以通过软件程序来实现，所以不需要设计硬件结构，只需要一台自带Windows Media Player和LabVIEW应用程序的PC机。在编程时先实现最基本的功能，如打开文件，调用Windows Media Player播放，并将路径和播放曲目显示在前面板上，之后再逐步添加控件实现暂停，停止，音量控制等功能，而流水灯，系统时间和用户指南按钮是在修饰前面板时临时想到的，于是最后就再加入了这些小功能。 主程序流程大致为：点击打开文件按钮→弹出文件对话框→选择音乐文件→显示文件路径和播放曲目→调用Windows Media Player播放歌曲，同时流水灯开始工作→暂停、播放、音量控制等→停止播放，同时流水灯停止工作，文件路径
虚拟仪器课程设计报告 题目：双通道虚拟信号发生器设计 双通道虚拟信号发生器设计 一、课程设计说明： 对于任何测试来说，信号的生成非常重要。例如，当现实世界中的真正信号很难得到时，可以用仿真信号对其进行模拟。常用的测试信号包括：正弦波、三角波、方波、锯齿波、各种噪声信号以及由多种正弦波合成的多频信号。信号发生器在测量中应用非常广泛，它可以产生不同频率的正弦信号、方波、三角波、锯齿波等，
其输出的幅值和直流偏置也可以根据需要进行调节。信号发生器种类繁多，专用信号发生器是专门为某种特殊的测量而研制的，如电视信号发生器、编码脉冲信号发生器等；通用信号发生器按输出波形可分为正弦信号发生器、脉冲信号发生器、函数发生器和噪声发生器等，其中正弦信号发生器最具普遍性和广泛性。 LabVIEW虚拟仪器技术软件开发平台提供了丰富的信号产生函数。通过编写适当的LabVIEW程序，设计与实现一个双通道虚拟信号发生器。 本课题基于虚拟仪器LabVIEW图形化软件开发平台，设计一种双通道虚拟信号发生器，要求所设计的双通道虚拟信号发生器可以产生和显示正弦信号、三角波、方波、锯齿波、公式波及是否加噪声信号。具体指标与要求如下： (一) 正弦信号、三角波、方波、锯齿波信号 1、频率及幅值可调； 2、偏置量及方波的占空比可调； 3、可调整幅值、相位、频率；调整后无须重新启动（但是有组合按键）； 4、在产生的信号中可以加入高斯白噪声。 5、可以设置通道选项，可以选一个通道，也可以选两通道。 6、公式波信号：当选择产生公式波信号时，可以通过信号发生器前面板输入 相应的公式，从而得到相应的波形信号。 7、通道1、通道2可以分别产生正弦信号、三角波、方波、锯齿波或公式波信 号。通过设置一个“退出”按钮来退出程序。两个通道产生的信号必须在 同一个示波器(Graph)中显示波形，但彼此互不干扰。每个通道可以对波形 进行单独控制，分别可以选择产生输出正弦信号、方波信号、三角波信号、锯齿波信号或公式波信号。并可以对采样信息，频率，幅值以及相位参数 进行调节控制，方波还可以控制占空比。 8、采样频率和采样数课设置。 9、波形颜色可以控制，可以显示出：红色，黄色，蓝色等三种颜色。这里采 用了事件结构来编写，在下面会介绍的。 二、课程设计目的 通过本次课程设计使学生具备： （1）了解现代仪器科学与技术的发展前沿；（2）学习和掌握虚拟仪器系统组成和工作原理；(3）掌握虚拟仪器LabVIEW图形化软件设计方法与调试技巧；（4）培养学生查阅资料的能力和运用知识能力。 三、课程设计要求
目录 一、课题名称 (2) 二、内容摘要 (2) 三、设计目的 (2) 四、设计内容及要求 (2) 五、系统方案设计 (3) 六、电路设计及原理分析 (4) 七、电路仿真结果 (7) 八、硬件设计及焊接测试 (8) 九、故障的原因分析及解决方案 (11) 十、课程设计总结及心得体会 (12)
一、课题名称：函数信号发生器的设计 二、内容摘要： 函数信号发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而此次课程设计旨在运用模拟电子技术知识来制作一个能同时输出正弦波、方波、三角波的信号发生器。 三、设计目的： 1、进一步掌握模拟电子技术知识的理论知识，培养工程设计能力和综合分析能力、解决问题的能力。 2、基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力。 3、学会运用Multisim仿真软件对所做出来的理论设计进行仿真测试，并能进一步解决出现的基本问题，不断完善设计。 4、掌握常用元器件的识别和测试，熟悉万用表等常用仪表，了解电路调试的基本方法，提高实际电路的分析操作能力。 5、在仿真结果的基础上，实现实际电路。 四、设计内容及要求： 1、要求完成原理设计并通过Multisim软件仿真部分 （1）RC桥式正弦波产生电路，频率分别为300Hz、1KHz、10KHz、500KHz，输出幅值300mV~5V可调、负载1KΩ。 （2）占空比可调的矩形波电路，频率3KHz，占空比可调范围10%~90%，输出幅值3V、负载1KΩ。 （3）占空比可调的三角波电路，频率1KHz，占空比可调范围10%~90%，输出幅值3V、负载1KΩ。 （4）多用信号源产生电路，分别产生正弦波、方波、三角波，频率范围
虚拟仪器设计 一：填空题（３０分，３０个空）： 1.虚拟仪器的分类：按照构成虚拟仪器的接口总线不同，分为PCI总线接口虚拟仪器、串行总线虚拟仪器、并行接口虚拟仪器、USB总线接口虚拟仪器、GPIB 总线接口虚拟仪器、VXI总线接口虚拟仪器、PXI总线接口虚拟仪器和LXI总线接口虚拟仪器等。 2.虚拟仪器设计步骤和过程：①确定虚拟仪器的类型②选择合适的虚拟仪器软件开发平台③开发虚拟仪器应用软件④系统调试⑤编写系统开发文档 3.数据采集系统通常由传感器、信号调理设备、数据采集设备、计算机等组成。 4.A╱D转换器的主要参数：①分辨率②量化误差③精度④转换时间 5.模拟输入通道的组成：多路开关、放大器、采样╱保持电路以及A╱D转换器 6.多通道的采样方式：循环采样、同步采样和间隔采样。 7.总线的性能指标：①总线宽度②寻址能力③总线频率④数据传输速率⑤总线的定时协议⑥热插拔⑦即插即用⑧负载能力 8.GPIB总线的每个设备按三种基本工作方式进行：“听者”功能、“讲者”功能、“控者”功能 https://www.doczj.com/doc/a72077309.html,B特点：①支持多设备连接，减少了PC的I╱O接口数量②能够采用总线供电③第一次真正实现了即插即用，外部设备的安装变得十分简单④对一般外部设备有足够的带宽和连接距离⑤传输方式灵活，可以适应不同设备的需要 10.ＯＳＩ体系结构：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层 １１.ＴＣＰ＼ＩＰ体系结构：应用层、传输层、网络互连层、网络接口层。 １２.网络化虚拟仪器系统的组网模式：客户机╱服务器（Ｃ╱Ｓ）、浏览器╱服务器（Ｂ╱Ｓ）、客户机╱服务器╱浏览器（Ｃ╱Ｂ╱Ｓ）。 １３.程序结构：①ｆｏｒ循环组成：循环框架、重复端口、计数端口等 ②ｗｈｉｌｅ循环组成：循环框架、重复端口及条件端口 ③选择结构：选择框架、选择端口、框图标识符及“递增╱递减”按钮 ④顺序结构：单框架顺序结构和多框架顺序结构。最基本的由顺序框架、框图标识符、“递增╱递减”按钮组成 ⑤事件结构⑥公式节点 14, 数组，簇，字符串，波形 二、名词概念解释（３０分，１０个，一个三分）： １.虚拟仪器：多种形式输是利用计算机显示器模拟传统仪器控制面板，以出检测结果，利用计算机软件实现信号数据的运算、分析和处理，利用Ｉ╱Ｏ接口设备完成信号的采集、测量与调理，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。２.数据采集：指将温度、压力、流量、位移等模拟量采集转换成为数字量后，由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程，相应的系统成为数据采集系统。３.采样：通过对连续的模拟信号按一定的时间间隔，抽取相应的瞬时值，这个过程称为采样。 ４.量化：把采样信号的幅值与某个最小数量单位的一系列整倍数比较，以最接近于采样信号幅值的最小数量单位倍数来代替该幅值。 ５.编码：把量化信号的电平用数字代码来表示，编码有多种形式，最常见的是
基于labview的虚拟信号发生器的设计
第1章虚拟信号发生器的结构与组成 1．1虚拟函数信号发生器的前面板 本虚拟信号发生器主要由一块PCI总线的多功能数据采集卡和相应的软件组成。将它们安装在一台运行Windowsxp的PC机上。即构成一台功能强大的函数信号发生器。本虚拟信号发生器的设计参考了SG 1645功率函数信号发生器。 本函数信号发生器的前面板主要由以下几个部分构成：仪器控制按钮，输出频率控制窗口(包括频率显示单位)，频率倍成控制，波形选择，频率微调按钮，直流偏置，方波占空比节，输出波形幅度控制按钮。频率微调范围：O．1—1 Hz；直流偏置：一10—10V；方波占空比：0—100％；输出波形幅度：0—10V。此外还增加了许多修饰性的元件如面板上的压控输入、记数输入、同步输出、电压输出等。使用这些修饰性的元件的目的是为了增加仪器的美观性，并尽量与真实仪器的使用界面相一致。 图1-1 函数信号发生器的前面板 1．2虚拟函数信号发生器的硬件构成 本虚拟信号发生器的输入输出的硬件部分为一数据采集卡和具有一定配置要求的PC机，数据的输入输出靠对数据采集卡输出输入口的定义来实现。本设计采用的PCI一1200数据采集卡是一块性价比较好的产品，具备数／模转换的功能。能将产生的数字信号转换成模拟信号且数模转换精度高，而且还具备滤波功能，从而使输出波形光滑。它支持单极和双极性模拟信号输入，信号输入范围分别为一5一+5V和0—10V。提供l6路单端，8路差动模拟输入通道、2路独立的DA输出通道、24线的TTL型数字Ⅳ0、3个l6位的定时计数器等多种功能。硬件接口部分用于数据输入或输出时的通道设置。硬件接口部分程序框图如图1-2所示：
石家庄铁道大学实验报告课程名称虚拟仪器技术分院试1304 班桌号 实验者姓名钱玉喜实验日期2016 年月日 评分教师签名 实验项目名称实验一 练习1：分别利用for和while循环的移位寄存功能，用两种方法求0＋5＋10＋15…＋45＋50的值（等差数列的和）。
练习2：设计一评分程序，输入不同的分数会得到不同的评论，分数小于60，“不及格”指示灯会亮起来，同时显示字符串“你没有通过考试”；分数在60～69之间，“及格”指示灯会亮起来，同时显示字符串“及格”；分数在70～79之间，“中等”指示灯会亮起来，同时显示字符串“你考试通过了”；分数在80～89之间，“良好”指示灯会亮起来，同时显示字符串“成绩良好”；分数在90～99之间，“优秀”指示灯会亮起来，同时显示字符串“恭喜”；分数为100，“第一名”指示灯会亮起来，同时显示字符串“第一名”；如果输入为0～100以外的数字，会有错误提示，同时显示字符串“错误”。
石家庄铁道大学实验报告课程名称虚拟仪器技术分院试1304 班桌号 实验者姓名钱玉喜实验日期2016 年月日 评分教师签名 实验项目名称实验二 练习3：用顺序结构实现数值匹配：输入1～100之间的任意1个整数，然后系统随机产生1～100之间的整数，直到和预先输入的整数一样，然后输出匹配的次数和匹配的时间。
练习100次累加，用累加值除以循环次数，求这些随机数的平均数。再用判断平均数是否在范围内，如果在此范围内则点亮指示灯，‘比较’子模板中的‘判定范围并强制转换’函数判断数的范围。
石家庄铁道大学实验报告课程名称虚拟仪器技术分院试1304 班桌号 实验者姓名钱玉喜实验日期2016 年月日 评分教师签名 实验项目名称实验三 练习1：建立一个VI，产生一个包含20个随机数的数组，并输出它的第1，5，12，18个元素所组成的数组。