虛擬儀器課程設(shè)計(jì)報(bào)告--基于虛擬儀器的信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)

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1、基于虛擬儀器的信號(hào)發(fā)生器虛擬儀器課程設(shè)計(jì)報(bào)告——基于虛擬儀器的信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)組員：XXX班級(jí)：XXXXXXX專業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器學(xué)院：機(jī)電學(xué)院指導(dǎo)老師：XXXXXX12基于虛擬儀器的信號(hào)發(fā)生器目錄一、設(shè)計(jì)要求1二、設(shè)計(jì)思路1三、前面板設(shè)計(jì)1四、后面板的程序框圖設(shè)計(jì)3五、設(shè)計(jì)結(jié)果6六、結(jié)果分析10七、發(fā)現(xiàn)問題及解決方案10八、設(shè)計(jì)總結(jié)1112基于虛擬儀器的信號(hào)發(fā)生器基于虛擬儀器的信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)要求（1）能產(chǎn)生正弦、方波（占空比可調(diào)）、鋸齒波、三角波，幅度、相位、頻綠可調(diào)；（2）最大輸出頻率：100KHz，最大幅度10V;(3)幅度、相位、頻率均連續(xù)可調(diào)；（4）界面美觀，操作方便；（

2、5）模擬輸出通過示波器觀察以上功能；二、設(shè)計(jì)思路（1）總體設(shè)計(jì)思路根據(jù)設(shè)計(jì)要求，先做出一個(gè)單通道的信號(hào)發(fā)生器，在LabVIEW界面上運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)基本的要求，即可以顯示各種波形而且幅度頻率等連續(xù)可調(diào)，然后再加上一個(gè)信號(hào)發(fā)生器，將它們進(jìn)行捆綁，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)同時(shí)顯示的雙通道信號(hào)發(fā)生器功能，最后利用數(shù)據(jù)采集卡和DAQ助手連接到示波器，檢驗(yàn)結(jié)果是否和LabVIEW界面上運(yùn)行的結(jié)果吻合。（2）要求分析對(duì)于要求1：可以采用基本函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，就可以產(chǎn)生相應(yīng)的波形。對(duì)于要求2：由于采集卡的限制，當(dāng)達(dá)到100KHz的時(shí)候，波形會(huì)有所失真，這個(gè)時(shí)候需要調(diào)節(jié)相應(yīng)的采樣頻率可以使波形得到相應(yīng)改善。對(duì)于要求3：設(shè)置

3、一個(gè)旋鈕按鍵就可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)。對(duì)于要求4：可以在修飾中根據(jù)自己的需要做相應(yīng)的裝飾。對(duì)于要求5：可以使用DAQ助手和數(shù)據(jù)采集卡來實(shí)現(xiàn)輸出，在示波器上顯示。三、前面板設(shè)計(jì)前面板是用戶接口即交互式界面用于用戶輸入各種控制參數(shù)觀察輸出量和顯示輸出信號(hào)波形，在前面板中使用了各種仿真圖標(biāo)、旋鈕開關(guān)等，并以數(shù)字顯示或?qū)崟r(shí)波形圖等控件模擬真實(shí)儀器的面板，在使用中直接通過鼠標(biāo)和鍵盤設(shè)定信號(hào)的相關(guān)參數(shù)。我們?cè)O(shè)計(jì)的雙通道信號(hào)發(fā)生器的前面板如下圖所示：主要由以下幾部分組成：12基于虛擬儀器的信號(hào)發(fā)生器（1）信號(hào)類型選擇部分：包括四種波形的選擇（正弦波、三角波、方波、鋸齒波）。（2）頻率調(diào)節(jié)部分：包括一個(gè)頻率調(diào)

4、節(jié)數(shù)值旋鈕控件，一個(gè)頻率顯示的數(shù)值顯示控件，頻率檔位選擇控件以及兩個(gè)頻率單位顯示的布爾控件。（3）幅度、相位、占空比調(diào)節(jié)部分：分別包括一個(gè)幅度、相位、占空比調(diào)節(jié)數(shù)值旋鈕控件以及數(shù)值顯示控件。（4）波形顯示部分：包含一個(gè)輸出波形的波形圖控件。12基于虛擬儀器的信號(hào)發(fā)生器四、后面板的程序框圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)應(yīng)與前面板功能相對(duì)應(yīng)，我們?cè)O(shè)計(jì)的雙通道信號(hào)發(fā)生器程序框圖如下：儀器的各功能實(shí)現(xiàn)子程序如下：（1）儀器的啟動(dòng)和停止采用while循環(huán)結(jié)構(gòu)。（2）頻率調(diào)節(jié)與現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)：頻率調(diào)節(jié)主要是進(jìn)行頻率檔位選擇和頻率微調(diào)，其設(shè)計(jì)思路為當(dāng)頻率檔位選擇枚舉控件的值滿足條件結(jié)構(gòu)中的某一條件時(shí)，與該條件對(duì)應(yīng)的程

5、序開始執(zhí)行，依據(jù)“頻率=頻率微調(diào)值×頻率檔位”的規(guī)律生成頻率，因?yàn)橐獫M足最大輸出頻率為100KHz，而微調(diào)控件為0-10，所以設(shè)置五個(gè)頻率檔位，分別為：x1，x10，x100，x1000，x10000。頻率顯示不僅顯示程序生成的頻率值而且能夠根據(jù)頻率的單位是hz還是khz進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，其設(shè)計(jì)思路為若頻率值大于1000hz則將頻率值除以1000后輸送到頻率顯示控件，同時(shí)代表khz單位的布爾指示控件置于true如圖4.1所示，反之則將頻率值直接輸送到頻率顯示控件，并將代表hz單位的布爾指示控件置于true如圖4.2所示：12基于虛擬儀器的信號(hào)發(fā)生器圖4.1頻率檔位為100，頻率值大于1000

6、Hz時(shí)的程序框圖圖4.2頻率檔位為100，頻率值小于1000Hz時(shí)的程序框圖（1）信號(hào)的生成與顯示設(shè)計(jì)：信號(hào)生成利用了基本函數(shù)發(fā)生器可產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、鋸齒波4種信號(hào)。這4種信號(hào)的生成分別由信號(hào)選擇控件完成。生成信號(hào)所需的參數(shù)包括信號(hào)類型、信號(hào)頻率、信號(hào)幅度、相位、采樣頻率、采樣點(diǎn)數(shù)以及方波占空比，這些參數(shù)由前面板輸入控件設(shè)定并且都有顯示控件。信號(hào)顯示是通過波形圖控件實(shí)時(shí)生成的波形，要實(shí)現(xiàn)雙通道信號(hào)顯示則通過一個(gè)合成信號(hào)通道即可，再接上波形圖。12基于虛擬儀器的信號(hào)發(fā)生器由上圖可知，我們?cè)O(shè)計(jì)的信號(hào)發(fā)生器的采樣頻率是根據(jù)信號(hào)頻率的變化而變化的，即采用了一個(gè)簇的捆綁，將信號(hào)頻率的10

7、0倍給到采樣率，采樣點(diǎn)則取常量1000.上圖為實(shí)現(xiàn)雙通道信號(hào)的顯示12基于虛擬儀器的信號(hào)發(fā)生器（1）實(shí)現(xiàn)輸出到示波器上的顯示：利用DAQ助手，設(shè)置好輸出通道，采樣率和采樣點(diǎn)，連接到界面，并通過數(shù)據(jù)采集卡連接到示波器，運(yùn)行并調(diào)節(jié)界面界面，觀察示波器上的顯示結(jié)果是否吻合。五、設(shè)計(jì)結(jié)果1、LabVIEW界面上運(yùn)行結(jié)果如下：（1）單通道正弦波（2）單通道方波12基于虛擬儀器的信號(hào)發(fā)生器（1）雙通道三角波和鋸齒波2、示波器運(yùn)行結(jié)果如下：（1）