基于USB的虚拟信号发生器设计
摘要：虚拟仪器是当今仪器技术的发展热点，本文在介绍虚拟仪器的基础上提出了一种基于USB的虚拟信号发生器的设计思路，详细介绍了利用图形化编程语言LabVIEW进行仪器程序设计的方法。仪器具有波形显示、存储，而且操作简单、高速数据采集等优点。非常适合在高职院校开展虚拟仪器项目教学。
关键词：虚拟仪器信号发生器USB数据采集LabVIEW 软件
1 引言
信号发生器是高职院校实验教学中应用十分广泛的电子测量仪器。它可以产生不同频率、不同幅值的正弦波、方波、锯齿波、三角波和白噪声等常用波形信号。传统的信号发生器种类繁多，价格和应用场合存在很大差异，一般从几百元到几千元不等。应用于高校实验教学中的信号发生器主要存在外型笨重，功能单一，扩展功能差，电路元件多，维护升级成本高，不易携带等缺点。随着计算机技术、信息处理技术和电子技术的发展，近年来出现了一种基于计算机和软件设计的虚拟仪器。虚拟仪器以计算机为核心，加上一块数据采集卡和相应的软件即可实现仪器的功能，仪器的功能由软件来定义。虚拟仪器实质是将传统仪器硬件与最新计算机软件技术结合起来，以实现并扩展传统仪器的功能，它在智能化程度、处理能力、性价比等方面均
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
简易信号发生器设计制作 一、训练目的 （1）掌握正弦波、三角波、矩形波和方波发生电路的工作原理； （2）学会正弦波、三角波、矩形波和方波发生电路的设计方法； （3）进一步熟悉电子线路的安装、调试、测试方法。 二、工作原理 正弦波、三角板、矩形波是电子电路中常用的测试信号，如测试放大器的增益、通频带等均要用到正弦信号作为测试信号。下面分别介绍产生这三种信号电路结构和工作原理。 1．正弦信号发生器 正弦信号的产生电路形式比较多，频率较低时常用文氏电桥振荡器，图7-1为实用文氏电桥振荡电路。图中R 1、R 2、R 3、RW 2构成负反馈支路，二极管D 1、D 2构成稳幅电路，C 2、R 11（或R 12或R 13）、C 1、R 21（或R 22或R 23）串并联电路构成正反馈支路，并兼作选频网络。调节电位器RW 2可以改变负反馈的深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。二极管D 1、D 2要求温度稳定性好，特性匹配以确保输出信号正负半周对称，R 4接入用以消除二极管的非线性影响，改善波形失真。如K1接电阻R 11、K2接R 21，并且R 11= R 21=R ，C 1= C 2=C ，则电路的振荡频率为： 1 2f RC π= （7-1） 起振的幅值条件： 1 1f v R A R =+ （7-2） 图7-1 正弦信号发生器 通过调整RW 2可以改变电路放大倍数，能使电路起振并且失真最小。该电路可通过开关K1、K2选择不同的电阻以得到不同频率的信号输出。 2．方波和矩形波发生器
方波发生电路如图7-2，其基本原理是在滞回比较器的基础上增加了由R 4和C 1构成的积分电路，输出电压通过该积分电路送人到比较器的反相输入端。其中R 3 、D Z1和D Z2构成双向限幅电路，这样就构成了方波发生器电路，其工作原理如下： 假设在接通电源瞬间，输出电压o v 为Z V +(稳压二极管D Z1、D Z2额定工作时的稳压值)，这时比较器同相端的输入电压为 2 12 Z R v V R R +≈ + （7-3） 同时输出电压o v 会通过电阻R 4给C 1充电，反相端的输入电压v -就会逐步升高，当反向输入端的电压v -略大于同相端输入电压v +时，比较器输出电压立即从Z V +翻转为Z V -，这时输出端电压o v 为Z V -，比较器同相端输入电压v +'为 2 12 Z R v V R R +'≈- + （7-4） 这时输出的电压o v 会通过R 4对C 1进行反向充电，当反相输入端的电压略低于v +'时，输出状态再翻转回来，如此反复形成方波信号。所产生方波信号的频率为 41 1 2f R C = 方波 （7-5） R 4 o 图7-2 方波发生电路
目录 1.设计要求 (1) 1.1主要功能模块 (1) 图1 功能结构框图 (1) 1.1.1 数据采集模块 (1) 1.1.2 波形显示模块 (1) 1.1.3 参数测量模块 (2) 1.1.4 频谱分析模块 (2) 1.1.5 数据存储和回放模块 (2) 1.2 主要控制结构 (2) 1.2.1 测量控制结构 (2) 1.2.2 自动调整扫描率控制结构 (2) 2.虚拟仪器设计方案 (3) 3.虚拟仪器设计步骤 (4) 3.1 DAQ数据采集模块： (5) 3.2 模拟采集模块 (6) 3.3 波形显示模块 (7) 3.4参数测量模块 (8) 3.4.1频谱分析模块 (10) 3.5 数据存储和回放模块 (12) 3.6 波形打印模块 (13) 3.7主要控制结构 (14) 3.7.1测量控制结构 (14) 3.7.2自动调整扫描率控制结构 (15) 4.总结 (16) 5.参考文献 (17) 6.附录： (18)
摘要 摘要：虚拟仪器是现代测量技术和计算机技术相结合的产物，标志着自动测试与电子测试仪器领域技术发展的一个崭新方向．随着信息技术和计算机技术的高速发展，数字信号处理作为一门新兴的学科，其重要性日益在各个领域的应用中体现出来。本文介绍了可以利用LabVIEW完成对信号的输入及获取、信号电压参数及时间频率参数的自动测量、信号的波形显示及存储回放和信号的频谱分析等功能。该示波器主要由数据采集DAQ（Data Acquisition）、接口总线、硬件驱动程序和虚拟数字示波器软件构成。 关键词：虚拟仪器LabVIEW 示波器 Abstract: Virtual instrument is the product of modern measurement technology and the combination of computer technology, marked a new direction of automatic test and electronic measurement instrument technology development. With the rapid development of information technology and computer technology, digital signal processing as a new subject, reflected the growing importance of application in the field of each. This paper introduces the LabVIEW can be used to complete the signal acquisition, signal input and parameters of voltage and time frequency parameter automatic measurement, signal waveform display and storage playback and signal spectrum analysis and other functions. The oscilloscope is composed of data acquisition DAQ (Data Acquisition), interface bus, hardware driver and virtual digital oscilloscope software. Keywords: The virtual instrument LabVIEW oscilloscope
陕西国防学院电子工程系毕业论文 摘要 本系统以ICL8038集成块为核心器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术测量使用。ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生从0.001Hz～30KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。另外由于该芯片具有调制信号输入端，所以可以用来对低频信号进行频率调制。 函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，产生方波、正弦波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。也可以先产生三角波-方波，再将三角波或方波转化为正弦波。随着电子技术的快速发展，新材料新器件层出不穷，开发新款式函数信号发生器，器件的可选择性大幅增加，例如ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片。所以，可选择的方案多种多样，技术上是可行的。 关键词： ICL8038，波形，原理图，常用接法 1
陕西国防学院电子工程系毕业论文 目录 摘要 (1) 目录 (2) 第一章项目任务 (3) 1.1 项目建 (3) 1.2 项目可行性研究 (3) 第二章方案选择 (4) 2.1 [方案一] (4) 2.2 [方案二] (4) 第三章基本原理 (5) 3.1函数发生器的组成 (6) 3.2 方波发生器 (6) 3.3 三角波发生器 (7) 3.4 正弦波发生器 (9) 第四章稳压电源 (10) 4.1 直流稳压电源设计思路 (10) 4.2 直流稳压电源原理 (11) 4.3设计方法简介 (12) 第五章振荡电路 (15) 5.1 RC振荡器的设计 (15) 第六章功率放大器 (17) 6.1 OTL 功率放大器 (17) 第七章系统工作原理与分析 (19) 7.1 ICL8038芯片简介 (19) 7.2 ICL8038的应用 (19) 7.3 ICL8038原理简介 (19) 7.4 电路分析 (20) 7.5工作原理 (20) 7.6 正弦函数信号的失真度调节 (23) 7.7 ICL8038的典型应用 (24) 致谢 (25) 心得体会 (26) 参考文献 (27) 附录1 (28) 附录2 (29) 附录3 (30) 2
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
1 引言 信号发生器又称信号源或者振荡器，它是根据用户对其波形的命令来产生信号的电子仪器，在生产实践和科技领域有着广泛的应用。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形），然后用其他仪表测量感兴趣的参数。信号发生器在通信、广播、电视系统，在工业、农业、生物医学领域内，在实验室和设备检测中具有十分广泛的用途。 信号发生器是一种悠久的测量仪器，早在20年代电子设备刚出现时它就产生了。随着通信和雷达技术的发展，40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器，这个时期的信号发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形。到70年代处理器出现以后，利用微处理器、模数转换器和数模转换器，硬件和软件使信号发生器的功能扩大，产生比较复杂的波形。这时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。随着现代电子、计算机和信号处理等技术的发展，极大地促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了仪器信号的处理能力，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度，克服了模拟信号处理的诸多缺点，数字信号发生器随之发展起来。
信号发生器作为电子领域不可缺少的测量工具，它必然将向更高性能，更高精确度，更高智能化方向发展，就象现在在数字化信号发生器的崛起一样。但作为一种仪器，我们必然要考虑其所用领域，也就是说要因地制宜，综合考虑性价比，用低成本制作的集成芯片信号发生器短期内还不会被完全取代，还会比较广泛的用于理论实验以及精确度要求不是太高的实验。因此完整的函数信号发生器的设计具有非常重要的实践意义和广阔的应用前景。 2 数字信号发生器的系统总述 2.1 系统简介 信号发生器广泛应用于电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域。 本设计以AT89C52[1]单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。波形和频率的改变通过软件控制，幅度的改变通过硬件实现。介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。本系统主要包括CPU模块、显示模块、键盘输入模块、数模转换模块、波形输出模块。系统电路原理图见附录A，PCB （印制电路板）图见附录B。其中CPU模块负责控制信号的产生、变化及频率的改变；模数转换模块采用DAC0832实现不同波形的输出；显示模块采用1602液晶显示，实现波型和频率显示；键盘输入模块实
虚拟示波器的研究与设计 任重 江西科技师范学院，江西省光电子与通信重点实验室，江西南昌（330013） E-mail：renzhong81@https://www.doczj.com/doc/f017488329.html, 摘要：本文首先介绍了虚拟仪器技术,高校实验室仪器的现状和解决方法，然后从总体的角度提出了虚拟示波器的设计方案,另外介绍了DAQ卡Kpci-3100，然后比较详细地从功能的角度用LabVIEW语言分别设计了虚拟示波器的功能模块。最后，整个系统经过调试和实验表明，该虚拟示波器具有传统示波器无法比拟的诸多优势。 关键词:虚拟仪器，虚拟示波器，DAQ卡，LabVIEW 中图分类号：TP216+.1 文献标识码：A 1.引言 虚拟仪器是由美国国家仪器公司（National Instrument）首先提出来的，虚拟仪器（Virtual instrument）的核心是：以计算机作为仪器统一的硬件平台，充分利用计算机独具的运算、存储、回放、调用、显示以及文件管理等智能化功能，同时把传统仪器的专业化功能和面板控件软件化，并结合相应的I/O接口设备，这样便构成了一台从外观到功能都完全与传统硬件仪器相同，同时又充分享用了计算机智能资源的全新的仪器系统[1]。 目前，在多数院校的电子学实验教学中，常用的仍然是功能固定的台式仪器，主要有示波器、函数发生器、实验箱和电源等。对于一所高等院校而言，进行电子类实验教学至少需要配备30套设备，每一套近万元，在经费紧张的情况下，很难满足教学的需要。另外，台式机操作复杂，功能单一、调试困难，学生不易掌握其使用方法，测定结果也不精确。而采用虚拟仪器实验系统，可以解决上述问题：（1）虚拟仪器可以由用户自定义其功能，并可以把几种仪器集成在一个系统中，运用不同切换过程，实现同样的教学目的。这样，一台计算机就是一个实验平台。（2）由于虚拟仪器的内容丰富，人机界面好，可以减轻教师的教学负担，加深学生对知识的理解。（3）提高实验效率，降低教学成本，参数输入简便，结果显示明确，实验设备如有更新，只需更新一下软件。（4）借助虚拟技术把仪器与计算机相连接，可以充分利用实验资源。 2.虚拟示波器的总体设计 本虚拟示波器[2]主要由硬件和软件两部分组成。其中硬件是以PC机为基础，加上一块基于PCI总线的多功能数据采集卡;软件是以WIN98/2000/XP为操作系统的基础上的一个应用程序，如：VC++，VB，Dephi，Labwindows/c及LabVIEW[3][4][5]以及仪器驱动程序。虚拟示波器的结构如图1所示。
信号发生器的设计与制作 系别：机电系专业：应用电子技术届：07届姓名：张海峰 摘要 本系统以AD8951集成块为核心器件，AT89C51集成块为辅助控制器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术测量使用。AD9851是AD公司生产的最高时钟为125 MHz、采用先进的CMOS技术的直接频率合成器，主要由可编程DDS系统、高性能模数变换器（DAC）和高速比较器3部分构成，能实现全数字编程控制的频率合成。 关键词AD9851，AT89C51,波形，原理图，常用接法
ABSTRACT 5 The system AD8951 integrated block as the core device, AT89C51 Manifold for auxiliary control devices, production of a function signal generator to produce low cost. Suitable for students to learn the use of electronic technology measurement. AD9851 is a AD produced a maximum clock of 125 MHz, using advanced CMOS technology, the direct frequency synthesizer, mainly by the programmable DDS systems, high-performance module converter (DAC) and high-speed comparator three parts, to achieve full Digital program-controlled frequency synthesizer. Key words AD9851, AT89C51, waveforms, schematics, Common Connection
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
信号发生器设计 一、设计任务 设计一信号发生器，能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。 二、设计要求 基本性能指标：(1)频率范围100Hz~1kHz；(2)输出电压：方波U p-p≤24V，三角波U =6V，正弦波U p-p>1V。 p-p 扩展性能指标：频率范围分段设置10Hz~100Hz, 100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；波形特性方波t r<30u s（1kHz，最大输出时）用仪器测量上升时间，三角波r△<2%，正弦波r <5%。（计算参数） ～ 三、设计方案 信号发生器设计方案有多种，图1是先产生方波、三角波，再将三角波转换为正弦波的组成框图。 图1 信号发生器组成框图 主要原理是：由迟滞比较器和积分器构成方波——三角波产生电路，三角波在经过差分放大器变换为正弦波。方波——三角波产生基本电路和差分放大器电路分别如图2和图4所示。 图2所示，是由滞回比较器和积分器首尾相接形成的正反馈闭环系统，则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。其工作原理如图3所示。
图2 方波和三角波产生电路 图3 比较器传输特性和波形 利用差分放大器的特点和传输特性，可以将频率较低的三角波变换为正弦波。（差模传输特性）其基本工作原理如图5所示。为了使输出波形更接近正弦波，设计时需注 应接近晶体意：差分放大器的传输特性曲线越对称、线性区越窄越好；三角波的幅值V m 管的截止电压值。 图4 三角波→正弦波变换电路
图5 三角波→正弦波变换关系 在图4中，RP 1调节三角波的幅度，RP 2调整电路的对称性，并联电阻R E2用来减小差分放大器的线性区。C 1、C 2、C 3为隔直电容，C 4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。取Ic2上面的电流（看输出） 波形发生器的性能指标： ①输出波形种类：基本波形为正弦波、方波和三角波。 ②频率范围：输出信号的频率范围一般分为若干波段，根据需要，可设置n 个波段范围。(n>3) ③输出电压：一般指输出波形的峰-峰值U p-p 。 ④波形特性：表征正弦波和三角波特性的参数是非线性失真系数r ～和r △；表征方波特性的参数是上升时间t r 。 四、电路仿真与分析 实验仿真电路图如图
目录 1 前言 (1) 1.1 问题的提出 (1) 1.2 虚拟仪器 (2) 1.2.1 虚拟仪器的起源 (2) 1.2.2 虚拟仪器的概念 (3) 1.2.3 虚拟仪器工作原理 (4) 1.2.4虚拟仪器的优势 (7) 1.2.5虚拟仪器的现状和应用 (8) 2 虚拟示波器设计方案 (9) 3 软件开发环境 (12) 3.1 关于LabVIEW (12) 3.2 LabVIEW的工作原理 (12) 3.3 LabVIEW开发环境 (13) 3.3.1 LabVIEW 8.2 启动界面 (14) 3.3.2 LabVIEW 8.2 前面板和流程图设计窗口 . 14 3.3.3 LabVIEW 8.2的三大选板 (18) 4 虚拟示波器设计 (26) 4.1 虚拟示波器的程序设计 (26) 4.1.1数据采集 (26) 4.1.2数据处理 (27) 4.1.3结果显示 (33) 4.2 前面板设计 (34) 4.3 小结 (35) 结束语 (37) 致谢 (38) 参考文献 (39)
1 前言 随着计算机技术、大规模集成电路技术和通信技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大变化。从最初的模拟仪器发展到现在的数字化仪器、嵌入式系统仪器和智能仪器;新的测试理论、测试方法不断应用于实际;新的测试领域随着学科门类的交叉发展而不断涌现;仪器结构也随着设计思想的更新而不断发展。仪器技术领域的各种创新积累起来使现代测量仪器的功能和作用发生一质的飞跃。尤其是以计算机为核心的设计思想以及仪器系统与计算机软件技术的紧密结合，导致了仪器的概念发生了突破性的变化，出现了一种全新的仪器概念——虚拟仪器（Virtual Instrumentation,VI）。 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。 1.1问题的提出 在高等院校电工及电子类课程中，实验是一种重要的教学手段，学生通过做实验，可以加深对所学知识的理解，增强学习的兴趣，提高动手能力，锻炼在实践中发现问题、分析问题和解决问题的能力。 但是，近年来各大高校纷纷扩招，学生人数急剧增加，实验室的设备和规模都难以满足需要，实验室常规设备有的己经老化，有的技术上有些落后，在当前学校经费较少的情况下，如果大量增加常规仪器、仪表的配置，学校财力难以支付。又因为基础实验室是面向所有的工科专业，任务异常繁重，实验室常常只能应付学生按教学大纲要求做一些最简单的验证实验，学生很少有机会去反复熟悉常用仪器仪表的使用，更很少有机会做设计性实验，这对调动学
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
北京工业大学课程设计报告 模电课设题目基于运放的信号发生器设计 班级：1302421 学号：13024219 姓名：吕迪 组号：7 2015年 6月
一、设计题目 基于运放的信号发生器设计 二、设计任务及设计要求 （一）设计任务 本课题要求使用集成运算放大器制作正弦波发生器，在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自激震荡而产生正弦波输出的电路。经过波形变换可以产生同频三角波、方波信号。（二）设计要求 基本要求：使用LM324，采用经典振荡电路，产生正弦信号，频率范围,360Hz～100kHz。输出信号幅度可调，使用单电源供电以及增加功率。 （三）扩展要求 （1）扩大信号频率的范围； （2）增加输出功率 （3）具有输出频率的显示功能。 三、设计方案 （一）设计框图 （二）设计方案选择思路 我们在模电课上学过几种正弦波振荡器的基本电路，包括RC串并联正弦波振荡器、电容三点式正弦波振荡器以及电感三点式正弦波振荡器。因为题目要求设计基于运放的正弦波发生器，我们就确定将RC串并联网络正弦波振荡器作为我们设计的基础电路，因为此振荡器适用于频率在1MHz一下的低频正弦波振荡器而且频率调节方便，我们打算先通过计算搭建RC 正弦波振荡电路，测试基本电路达到的频率及幅值范围，再在这一基础上进行放大，使频率及幅值与设计要求相符合，因此设计出了二级反向放大这一模块。最后，为了提高电路的输出功率，减小电路的输出阻抗，再设计电压跟随器这一模块来完善整个电路。由此，我们确定出三个模块：RC正弦波振荡电路，二级反向放大电路，电压跟随器，并准备从基础模块入手，分模块实现，并根据实际情况不断调整改进原先的设计方案。 （三）元器件清单 芯片：LM324*2 40106*1 二极管：1N4148*2 电容：10μF*1、10nf *4 电阻：2k*1 、10k*4、51k*1 、82k*1 、91k*1 、100k滑动变阻器*1、220k*1 电位器：50k双联*1、10k*2、50k*1 （四）芯片资料
苏州科技学院 毕业设计开题报告 设计题目任意信号发生器的硬件设计（基于89C51实现）院系电子与信息工程学院 专业电子信息工程 班级电子0911 学生姓名XXXXXXX 学号 设计地点 指导教师 2013 年3月31 日
设计题目：任意信号发生器的硬件设计（基于89C51实现）课题目的、意义及相关研究动态： 一、课题目的： 信号发生器是一种能产生模拟电压波形的设备，这些波形能够校验电子电路的设计。信号发生器广泛用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域,它是一种可以产生正弦波，方波，三角波等函数波形的一起，其频率范围约为几毫赫到几十兆赫，在工业生产和科研中利用信号发生器输出的信号，可以对元器件的性能鉴定，在多数电路传递网络中，电容与电感组合电路，电容与电阻组合电路及信号调制器的频率，相位的检测中都可以得到广泛的应用。因此，研究信号发生器也是一个很重要的发展方向。 常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，但这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC值很大，这样不但参数准确度难以保证，而且体积和功耗都很大，而本课题设计的函数信号发生器，由单片机构成具有结构简单，价格便宜等特点将成为数字量信号发生器的发展趋势。 本课题采用的是以89c51为核心，结合 DAC0832实现程控一般波形的低频信号输出，他的一些主要技术特性基本瞒住一般使用的需要，并且它具有功能丰富，性能稳定，价格便宜，操作方便等特点，具有一定的推广作用。 二、课题意义： （1）任意信号发生器主要在实验中用于信号源，是电子电路等各种实验必不可少的实验设备之一，掌握任意信号发生器的工作原理至关重要。 （2）任意信号发生器能产生某些特定的周期性时间任意波形（正波、方波、三角波）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫任意信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。 （3）本课题主要研究开发一个基于51单片机的实验用任意信号发生器，不但成本较低而精度较高，最重要的是开发简单易于调试，具有一定社会价值和经济价值。 （4）任意信号发生器作为一种常见的电子仪器设备，既能够构成独立的信号源，也可以是高新能的网络分析仪，频谱仪以及自动测试装备的组成部分，任意信号发生器的关键技术是多种高性能仪器的支撑技术，因为它是能够提高质量的精密信号源及扫描源，可使相应系统的检测过程大大简化，降低检测费用并且提高检测精度。
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：
《电子技术课程设计》 题目：多功能信号发生器 院系：电子信息工程 专业：xxxxxxxx 班级：xxxxxx 学号：xxxxxxxx 姓名：xxx 指导教师：xxx 时间：xxxx-xx-xx
电子电路设计 ——多功能信号发生器目录 一..课程设计的目的 二课程设计任务书(包括技术指标要求) 三时间进度安排(10周~15周) a.方案选择及电路工作原理； b.单元电路设计计算、电路图及软件仿真； c.安装、调试并解决遇到的问题； d.电路性能指标测试； e.写出课程设计报告书； 四、总体方案 五、电路设计 (1)8038原理, LM318原理, (2)性能\特点及引脚 (3)电路设计,要说明原理 (4)振动频率及参数计算 六电路调试 要详细说明(电源连接情况, 怎样通电\ 先调试后调试,频率调试幅度调试波行不稳调试 七收获和体会
一、课程设计的目的 通过对多功能信号发生器的电路设计，掌握信号发生器的设计方法和测试技术，了解了8038的工作原理和应用，其内部组成原理，设计并制作信号发生器能够提高自己的动手能力，积累一定的操作经验。在对电路焊接的途中，对一些问题的解决能够提高自己操作能力随着集成制造技术的不断发展，多功能信号发射器已经被制作成专用的集成电路。这种集成电路适用方便，调试简单，性能稳定，不仅能产生正弦波，还可以同时产生三角波和方波。它只需要外接很少的几个元件就能实现一个多种波、波形输出的信号发生器。不仅如此，它在工作时产生频率的温度漂移小于50×10-6／℃;正弦波输出失真度小于1％,输出频率范围为0.01Hz~300kHz;方波的输出电压幅度为零到外接电源电压。因此，多功能信号发生器制作的集成电路收到了广泛的应用。 二、课程设计任务书(包括技术指标要求) 任务：设计一个能产生正弦波、方波、三角波以及单脉冲信号发生器。 要求： 1．输出频率为f=20Hz~5kHz的连续可调正弦波、方波和三角波。 2．输出幅度为5V的单脉冲信号。 3．输出正弦波幅度V o= 0~5V可调，波形的非线性失真系数γ≤
基于LabVIEW 的虚拟示波器的设计 The Design of Oscillograph 1设计目的与内容 1、掌握利用A/D转换和计算机资源实现示波器的设计方法。 2、设计虚拟示波器。 3、建立NI-DAQmx仿真设备，选择E系列中的NI PCI-6071E数据采集卡的仿真模块，通过DAQmx物理通道识别，产生模拟信号，然后基于LabVIEW开发平台设计实现虚拟示波器。基本可以实现仪器的性能与可靠性，可以方便的对其编程, 实现对数据的采集、实时显示、数字滤波、截波显示、波形存储、波形回显、频谱分析等多种功能。 2虚拟示波器的软件设计 虚拟仪器的软件设计由两部分组成：前面板和流程图。在前面板，输入用输入控件(Control)来实现，程序运行的结果由输出控件(Indicator)来完成。流程图是完成程序功能的图形化源代码，通过它对信号数据的输入和输出进行指定，完成对信号采集及分析处理功能的控制。 2.1虚拟示波器的原理及功能 虚拟示波器是在传统示波器体系结构的基础上，借鉴其功能原理设计的。基本原理为：硬件上利用采集卡采集信号，软件上利用NI提供的DAQmx READ采集信号，然后通过‘波形图’进行实时显示。这就实现了一个最基本的示波器，信号显示后又利用‘写入测量文件’将波形保存为LVM文件。这就实现了基本的“存储”功能，反之通过‘读取测量文件’可以将LVM读取显示，从而完成“回显”功能。由于在硬件上是以PC机以及采集卡为基础的，所以本示波器在采样极限速率，带宽，分辨力等参数上受到限制。而程序响应时间上则依赖于PC的配置以及程序的执行效率。 本次设计的虚拟示波器所包含的功能主要有以下几个方面。 实时显示：通过采集卡采集信号并能对输入信号实时显示在PC机终端上。 数字滤波：采用数字IIR滤波器对信号进行滤波处理并实时显示，同时可以任意设置滤波器的最佳逼近函数类型、滤波器类型、阶次、上下截止频率等参数。 截波显示：即可满足波形的瞬态显示，同时也可以将瞬态波形进行保存。 波形存储：可随时将原始信号或处理后信号以LabVIEW特有的LVM文件格式存储在本地硬盘上，便于日后分析或处理。其中瞬态信号在截波后以BMP图片格式存储在本地硬