利用Labview实现任意波形发生器的设计DOC

1、沈阳理工大学课程设计专用纸NoIII目录TOC o 1-5 h z1引言1虚拟仪器开发软件Labview入门2Labview介绍2 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 利用Labview编程完成习题设计3 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 利用Labview实现任意波形发生器的设计21 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 3.1任意波形发生器的基本原理213.2任意波形发生器的编程设计及实现213.3运行结果及分析22总结25 HYPERLINK l b

2、ookmark14 o Current Document 参考文献26沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸 ii iNoi1引言iIIII波形发生器是一种常用的信号源，广泛应用于通信、雷达、测控、电子对抗以1I及现代化仪器仪表等领域，是一种为电子测量工作提供符合严格技术要求的电信号:I设备。随着现代电子技术的飞速发展，现代电子测量工作对波形发生器的性能提出1I了更高的要求，不仅要求能产生正弦波、方波等标准波形，还能根据需要产生任意:I波形，且操作方便，输出波形质量好，输出频率范围宽，输出频率稳定度、准确度1及分辨率高，频率转换速度快且频率转换时输出波形相位连续等。可见，为适应现

3、:代电子技术的不断发展和市场需求，研究制作高性能的任意波形发生器十分有必0要，而且意义重大。I波形发生器的核心技术是频率合成技术，主要方法有：直接模拟频率合成、锁I相环频率合成(PLL)，直接数字合成技术(DDS)。I传统的波形发生器一般基于模拟技术。它首先生成一定频率的正弦信号，然后I再对这个正弦信号进行处理，从而输出其他波形信号。早期的信号发生器大都采用I谐振法，后来出现采用锁相环等频率合成技术的波形发生器。但基于模拟技术的传I统波形发生器能生成的信号类型比较有限，一般只能生成正弦波、方波、三角波等I少数的规则波形信号。随着待测设备的种类越来越丰富，测试用的激励信号也越来I越复杂，传统波形

4、发生器已经不能满足这些测试需要，任意波形发生器(AWG)就是，I在这种情况下，为满足众多领域对于复杂的、可由用户自定义波形的测试信号的日：I益增长的需要而诞生的。随着微处理器性能的提高，出现了由微处理器、D/A以及I相关硬件、软件构成的波形发生器。它扩展了波形发生器的功能，产生的波形也比1I以往复杂。实质上它采用了软件控制，利用微处理器控制D/A，就可以得到各种简:I单波形。但由于微处理器的速度限制，这种方式的波形发生器输出频率较低。目前:TOC o 1-5 h zi的任意波形发生器普遍采用DDS(直接数字频率合成)技术。基于DDS技术的任意波形I发生器(AWG)利用高速存储器作为查找表，通过

5、高速D/A转换器对存储器的波形进1I行合成。它不仅可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波等规则波形，而且还可以iI通过上位机编辑，产生真正意义上的任意波形。1沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸 No22虚扌以仪器开发软件Labview入门FIIILabview介绍IIIILabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringworkbench，实验室虚拟仪器集成环境）是一个基于G（Graphic）语言的图形编程开发环境，在工业界I和学术界中广泛用作开发数据采集系统、仪器控制软件和分析软件的标准语言，对I于科学研究和工程应用来说是很理想的语言

6、。它含有种类丰富的函数库，科学家和I工程师们利用它可以方便灵活地搭建功能强大的测试系统。LabVIEW编程语言最主|要的两个特点是图形化编程和数据流驱动：I（1）图形化编程：IIILabVIEW与VisualC+、VisualBasic、LabWindows/CVI等编程语言不同，I后几种都是基于文本的语言，而LabVIEW则是使用图形化程序设计语言G语言，用I框图代替了传统的程序代码，编程的过程即是使用图形符号表达程序行为的过程，I源代码不是文本而是框图。一个VI有三个主要部分组成：框图、前面板和图标2I连接器。框图是程序代码的图形表示。丨ILabVIEW的框图中使用了丰富的设备和模块图标，

7、与科学家、工程师们习惯的I大部分图标基本一致，这使得编程过程和思维过程非常的相似。多样化的图标和丰I富的色彩也给用户带来不一样的体验和乐趣。【I前面板是VI的交互式用户界面，外观和功能都类似于传统仪器面板，用户的I输入数据通过前面板传递给框图，计算和分析结果也在前面板上以数字、图形、表I格等各种不同方式显示出来。1II图标是VI的图形符号，连接器则用来定义输入和输出，每一个VI都有图标和I连接器。用户要做的工作就是恰当地设置参数，并连接各个子VI。编程一般步骤I就是使用鼠标选取合适的模块、连线和设置参数的过程，与烦琐枯燥的文本编程相比更为简单、生动和直观。如果将虚拟仪器与传统仪器作一类比，前面

8、板就像是仪器的操作和显示面板，提供各种参数的设置和数据的显示，框图就像是仪器内部的印刷电路板，是仪器的核心部分，对用户来讲是透明的，而图标和连接器可以比作电路板上的电子元器件I和集成电路，保证了仪器正常的逻辑和运算功能。N03(2)数据流驱动宏观上讲，LabVIEW的运行机制已不再是传统上的冯诺伊曼式计算机体系结构的执行方式了。传统计算机语言(如C语言)中的顺序执行结构在LabVIEW中被并行机制所代替。本质上讲它是一种带有图形控制流结构的数据流模式，程序中的每一个函数节点只有在获得它的全部输入数据后才能够被执行。既然LabVIEW程序是数据流驱动的，数据流程序设计规定，一个目标只有当它的所有

9、输入有效时才能够被执行；而目标的输出只有当它的功能完全时才是有效的。于是LabVIEW中被连接的函数节点之间的数据流控制着程序的执行次序，而不像文本程序那样受到行顺序执行的约束。我们可以通过相互连接函数节点简洁高效地开发应用程序，还可以有多个数据通道同步运行，即所谓的多线程。利用Labview编程完成习题设计习题2.1写一个类正弦波发生器，要求频率和幅度可调图12.1前面板图沈阳理工大学课程设计专用纸No 沈阳理工大学课程设计专用纸No 6图22.1程序面板图习题3,1新建一个VI,进行如下练习：任意放置几个控件在前面板，改变它们的位置、名称、大小、颜色等等。在VI前面板和后面板之间进行切换并

10、排排列前面板和后面板窗口回回S35322356时间62010I试版试用版|m険3.1.vi前面板a3.i.vi程序框图文件(D扁辑童看(V)项目()揍作9)工MCD窗口世DW(H)|。|團|OiT|117pt应用程序字体卜11II話一|画司I知|卜1搜素转盘文件(E)编辑查看也项目()提作9)工具CD窗口呦曙助|o|副回廨阳卜d世了卜亦应E|卜4TV转盘H图33.1前后面板对照图习题3.2编写一个VI求三个数的平均值，如右图所示。要求对三个输入控件等间隔并右对齐，对应的程序框图控件对象也要求如此对齐。添加注释分别用普通方式和高亮方式运行程序，体会数据流向。单步执行一遍S3.2.vi前面扳*文件

11、褊辑s(Vi项目操作回工具CE窗口险嵇助(W文昨扁辑迥(V项目(B援柞回工具CD奇口曲帮助凹H4ll画医口甘upt应用程序字体H舷炖1U搜索A11|习题4.1写一个VI判断两个数的大小，如右图所示：当AB时，指示灯亮沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸 N07习题4.2写一个VI获取当前系统时间，并将其转换为字符串和浮点数。这在实际编程中会经常遇到图84.2前面板图扭未命窖5程序框囹文件（E遍辑WGfl项目曰援作回工具窗口险帮助凹艮圳1了pt应用程序字林*|丽Hi兀T舔司甥|卜I隻至丄I厠时间标识获取日期/时间（彩浮舷图94.2程序面板图rrrNo8习题4.3写一个温度监测器，

12、如右图所示，当温度超过报警上限，而且开启报警时,报警灯点亮。温度值可以由随即数发生器产生。图104.3前面板图交件迥编辑w（v）项目曰援柞回工具窗口陋帮助凹ii医加17pt应用程序字体-*JC厂1CC-1图114.3程序报警上限面板图报罰沈阳理工大学课程设计专用纸No 沈阳理工大学课程设计专用纸No 图155.1程序面板图1011习题4.5给定任意x,求如下表达式的值cosxy=x5+ex图124.5前面板图习题5.1利用顺序结构和timing面板下的tickcountVI,计算for循环产生一个长度为20000点的随机波形所需的时间图145.1前面板图1.VIE编辑iyi项目回援作回工具窗口

13、呦帮助凹)|甘1了pt应用程序宇体H新II峰|2Qooo|nJ口口口口口口口口!口口口口口口!口口口口口口口口口口口口习题5.2为第4章习题4添加一个While循环和定时器，实现连续的温度采集监测1001D0-;1|5D-nIIdeS-文件旧褊辑查巷凹项目凹操作回工具CD窗口(W)帮助凹逵4.4.vi程序框囹0|團|冋廨副応时-鳏17pt应用程序字体I-貌7帰报菩上限报割丁停止S图175.2程序面板图沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸图216.1程序面板图i3图216.1程序面板图i3图195.3程序面板图i2Noi2习题5.3计算学生三门课（语文，

14、数学，英语）的平均分，并根据平均分划分成绩等级。要求输出等级A,B,C,D,E。90分以上为A，8089为B,7079为C,6069为D，60分以下为ENoi3习题6.1为第5章的习题2连续温度采集监测添加报警信息，如下图所示，当报警发生时输出报警信息，例如“温度超限！当前温度78.23C”，正常情况下输出空字符串。图206.1前面板图1CC-1沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸Noi4图256.3程序面板图i5图256.3程序面板图i5图236.2程序面板图i4习题6.2将一些字符串和数值转换成一个新的字符串输出的字符串是GPIB命令字符串，它可以

15、用来进行串行通信图226.2前面板图Noi5习题6.3用FOR循环创建一个数组，并用图形显示输出的数组。图246.3前面板图沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸图297.1程序面板图i7图297.1程序面板图i7图276.4程序面板图i6Noi6习题6.4利用簇模拟汽车控制，如右图所示，控制面板可以对显示面板中的参量进行控制。油门控制转速，转速=油门*100，档位控制时速时速=档位*40,油量随VI运行时间减少Noi7习题7.1利用随机数发生器仿真一个0到5V的采样信号，每200ms采一个点，利用实时趋势曲线实时显示采样结果。图287.1前面板图沈阳理

16、工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸图317.2程序面板图i8图317.2程序面板图i8Noi8习题7.2在习题1的基础上再增加1路电压信号采集，此路电压信号的范围为5到10V图307.2前面板图002CC一停止S1DE：LAra厂T沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸图337.3程序面板图i9图337.3程序面板图i9Noi9习题7.3利用随机数发生器仿真一个0到5V的采样信号，每200ms采一个点，共采集50个点，采集完后一次性显示在WaveformGraph上532210220230250逵探设第七章习题(3).vi前面板文彳牛(E)褊辑(E查看凹项目(B擾柞回

17、工具CD窗口世)帮助凹-I搜索17pt应用程序字体-波形圏200时闫图327.3前面板图500cJ7波形图200-1沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸 No20习题7.4在习题3的基础上再增加1路电压信号采集，此路电压信号的范围为5到10V,米样间隔是50ms，共米100个点。米样完成后，将两路米样信号显示在同一个WaveformGraph中图347.4前面板图图357.4程序面板图No213利用Labview实现任意波形信号发生器的设计iIII3.1任意波形信号发生器的基本原理:任意信号发生器用来产生频率为20Hz200kHz的正弦信号（低频）。除具有电压输出外，有I的还有

18、功率输出。所以用途十分广泛，可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。另外，在校准电子电压表时，它可提供交流信号电压。低频信号发生器的原理：系统包括主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器（输出变压器）和指示电压表。主振级产生低频正弦振荡信号，经电压放大器放大，达到电压输出幅度的要求，经输出衰减器可直接输出电压，用主振输出调节电位器调节输出电压的大小。xxxxxxxx（课题名）的编程设计及实现3.2.1编程设计前面板中细分的话可以按照一般波形输出和公式波形输出，一般波形包括正弦II波，锯齿波、

19、方波，公式波形指的是在公式栏中输入公式能画出公式的波形。:沈阳理工大学课程设计专用纸No 沈阳理工大学课程设计专用纸No 沈阳理工大学课程设计专用纸232350 No22文件旧镰辑（E查看00项目凹擾作工具QD窗口酸帮助凹.|會|躊|口偏移星相位j-lumM1却lobe!=Sb3-札23=511=3.3运行结号1_果及分析nginfo图37程序设计图占空比1.2彳哼止園11；试用版*rrr幅值相悝J言号J10采样信息甞上偏移昼0士空比J图37方波输出图图38正弦波输出图图40公式波形输出沈阳理工大学课程设计专用纸沈阳理工大学课程设计专用纸 N0254总结rI我觉得自己这学期学习虚拟仪器这门课设还是收获颇丰的。作为一名测控技术专业的学生，我觉得自己十分有必要了解并熟练地掌握用虚拟仪器来解决实际问题。在做大作业的过程当中，我对前半学期学到的理论知识有了更深的理解，但我也明显感觉到自己还是需要更多的实战练习。同时，这次选作任意波形发生器这一题目只用到了部分功能，LabVIEW还是非常强大的