labview虚拟波形发生器讲解

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1.前言

1.1课题的研究背景

信号源有很多种,包括正弦波信号源、函数发生器、脉冲发生器、扫描发生器、任意波形发生器、合成信号源等。随着电子技术的迅速发展和科研,生产对信号源的广泛需求,信号发生器发展迅速,性能日益提高,功能也越来越丰富。

早期的信号发生器主要是由模拟振荡电路构成,这种信号发生器输出的信号稳定度小高,用电位器调节给定的参数误差较大,小能担当复杂系统的调试与测试工作。1980年代出现了单片机,信号发生器逐渐向数字化发展,发展趋势是以单片机、DSP, CPLD,FPGA等可编程器件为平台,结合直接数字合成(DDS)技术,将合成后的信号通过D/A转换为模拟信号,再加上滤波电路而形成的数字信号发生器,它具有高精度、稳定性好、输出灵活的特点。

信号发生器是一种最悠久的测量仪器,早在1920年代电子设备刚出现时它就产生了。随着通讯和雷达技术的发展1940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。同时还出现了可用来测量脉冲电路或用作脉冲调制器的脉冲信号发生器。由于早期的信号发生器机械结构比较复杂,功率比较大,电路比较简单,因此发展速度比较慢。直到1964年才出现第一台全晶体管的信号发生器。

自1960年代以来信号发生器有了迅速的发展,出现了函数发生器,这个时期的波形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,由于模拟电路的漂移较大,使其输出的波形的幅度稳定性差,而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点,并且要产生较为复杂的信号波形则电路结构非常复杂。

自从1970年代微处理器的出现以后,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。软件控制波形的一个最大缺点就是输出波形的频率低,这主要是由CPU的上作速度决定的,如果想提高频率可以改进软件

程序减少其执行周期时间或提高CPU的时钟周期,但这些办法是有限度的,根本的办法还是要改进硬件电路。

随着现代电子、计算机和信号处理等技术的发展,极大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。目前信号发生器的基础就是直接数字合成技术,用高速存储器做查询表,通过数字形式存入的波形,由高速数/模转换器产生所需要的波形。

2.方案

要充分合理而又有效的利用资源,来完成一个功能较为完善的虚拟波形显示器,经过考虑,查阅资料,提出以下方案:

本虚拟波形信号发生器的开发,基于LABVIEW这个软件开发平台。根据LABVIEW的特点结合实际波形的需求,确定总体设计思想:实现多功能,将常规波形信号发生器的四种波形信号、多频波信号等功能集成到一起实现输出波形种类的多样化;2创建友好界面,实现输出波形相关参数的调整与同步显小及幅度频谱分析:摄实现输出波形的采样点数据的存储。

软件设计是虚拟波形信号发生器设计的核心。根据上述总体设计思想,将该系统软件设计分成属性设置信号产生、波形显示和数据存储四大模块。

在虚拟仪器的软件开发平台---LABVIEW上,根据设计要求,在VI程序的控制模板和波形模板上选择相应的控制件和显示件以及所涉及到的波形,利用所选定的目标项分别实现各子模块的功能,最终实现虚拟波形显示器。

3.软件设计

3.1 LabVIEW开发平台

LabV1EW(laboratory virtual instrument engineering workbench)是一种图形化的编程语言和开发环境,被公认为是标准的数据采集和仪器控制软件。它为设计者提供了一个便捷、轻松的设计环境,利用它设计者可以象搭积木一样,轻松组建个测量系统或数据采集系统,并任意构造自己的仪器

面板,而无需进行任何繁琐的计算机程序代码的编写,从而可以大大简化程序的设计。 Lab VIEW与VC++, VisualBasic, LabWindows/CVI等编程语言不同,后者采用的是基于文本语言的程序代码,而LabVIEW则是使用图形化程序设计语台-G,用对话框代替了传统的程序代码。LabVIEW所运用的设备图标与科学家、工程师们习惯的大部分图标基本一致,这使得编程过程和思维过程非常相似。用Lab VIEW设计的虚拟仪器可以脱离LabVIEW开发环境,最终用户看见的是和实际的硬件仪器相似的操作面板。

LabVIEW包含有专门用于设计数据采集程序和仪器控制程序的功能库和开发工具库。LabVIEW的程序设计实质上就是设计个个的“虚拟仪器”,“VIs(VirtualInstruments)"。在计算机显示屏幕上利用功能库和开发工具库产生一个前面板(frontpanel),在后台则利用图形化编程语言编制用于控制前面板的程序。程序的前面板具有与传统仪器类似的界面,可接受用户的鼠标指令。一般来说,每一个VI都可以作为其它VI的调用对象,其功能类似于文本语言的子程序。

LabVIEW是带有可扩展功能库和子程序库的通用程序设计系统。它提供了用于GPIB设备控制、VXI总线控制、串行口设备控制、以及数据分析、显示和存储的应用程序模块。LabVIEW可调用Windows动态链接库和用户自定义的动态链接库中的函数。LabVIEW的C1N节点使用户可以使用由其它语言,如ANSIC,编译的程序模块,使LabVIEW成为一个开放的开发平台。LabVIEW 还直接支持动态数据交换(DDE)、结构化查询语言((SQL)、TCP和UDP网络协议等。此外,LabVIEW还提供了专门用十程序开发的工具箱,使得用户能够设置断点,动态执行程序来观察数据的传输过程,以及进行方便的调试。

LabVIEW的运行机制就宏观上讲已经不再是传统上的冯·诺依曼计算机体系结构的执行方式。传统的计算机语言(如C)中的顺序执行结构在LabVIEW 中被并行机制所代替:从本质上讲,它是一种带有图形控制流结构的数据流模式,这种方式确保程序中的节点只有在获得它的全部数据后才能执行。也就是说,在这种数据流程序的概念中,程序的执行是数据驱动的,它不受操作系统、计算机等因素的影响

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输入有效时才能执行;而目标的输出,只有当它的功能完全时刁是有效的。这样,LabVIEW中被连接的对话框之间的数据流控制着程序的执行次序,而小象文本程序受到行顺序执行的约束。从而可以通过相互连接功能对话框快速简洁地开发应用程序,甚至还可以有多个数据通道同步运行。

LabVIEW的核心是VI} VI有一个人机对话的用户界面一前面板((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T器(indicators)则模拟了仪器的输出装置并显T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,Lab VIEW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。首先,从功能菜单中选择需要的功能方框,将之置于面板上适当的位置;然后用导线(初res)连接各功能方框在对话框中的端口,用来在功能方框之间传输数据。这些方框包括了简单的算术功能,高级的采集和分析VI以及用来存储和检索数据的文件输入输出功能和网络功能。

用LabV1EW编制出的图形化V1是分层次和模块化的「4]。我们可以将之用于顶层((top level)程序,也可用作其它程序或子程序的子程序。一个VI用在其它V工中,称之为sub VI } sub VI在调用它的程序中同样是以一个图标的形式出现的。LabVIEW依附并发展了模块化程序设计的概念。用户可以把一个应用题目分解为一系列的子任务,每个子任务还可以进一步分解成许多更低一级的子任务,直到把一个复杂的题日分解为许多子任务的组合。首先设计subVI完成每个子仟务,然后将之逐步组合成能够解决最终问题的Vlo

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,设计者无需写仟何文本格式的代码,是真正的工程师的语台‘。

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。

④32bit的编译器编译生成32bit的编译程序,保证用户数据采集、测试和测量力案的高速执行。

⑤囊括了DAQ, GPIB, PXI, VXI, RS-232/485在内的各种仪器通信总线标准

3.2 Labview的主要功能和特点;

虚拟仪器的概念是美国N1公司(National 1nstrument)在20世纪80年代中期提出来的。最有代表性的是其推出的Labview (Laboratory Virtuallnstrument Engineering Workhench)一实验室虚拟仪器工程平台。它是世界上第一个采用图形化编程技术的而向仪器的32位编译型程序开发系统,它的目标就是简化程序的开发工作,提高编程效率。

虚拟仪器与传统仪器相比具有许多优点:对测试量的处理和计算可史复杂日‘处理速度史快,测试结果的表达方式史加丰富多样,可以方便地存储和交换测试数据,价格低,技术史新快。它的最大特点就是把山仪器生产厂家定义仪器功能的方式转变为山用户自己定义仪器功能,满足多种多样的应用需求。山于虚拟仪器的测试功能、而板控件都实现了软件化,任何使用者都可通过修改虚拟仪器的软件来改变它的功能和规模,这充分体现了软件就是仪器的设计思想。

Labview使用可视化技术建立人机界而,提供了许多仪器而板中的控制对象,如表头、旋钮、开关及坐标平而图等。用户可以通过使用编辑器将控制对象改变为适合自己工作领域的控制对象。Labview的高级软件库具有强大的数据处理能力,包括信号的产生、数据信号处理、测量、数据滤波、概率统计、线性代数、曲线拟合、数值分析等多种软件分析功能。应用Labview 直观的图形化开发环境和功能强大的数据分析库函数,可以非常灵活地为教学中的测量原理设计各种虚拟仪器,进行直观的演示,教学效果明显改善,使理论教学与实践史好的紧密结合,教学史生动、史形象、史直观,达到事半功倍的效果。Labview支持多种操作系统平台,在任何一个平台上开发的Labview应用程序可直接移植到其它平台上。

3.3 控制软件的功能

1.对每路信号的波形进行选择,并输入波形特征(包括幅值、频率、相位以及谐波次数、频率、幅值);

2.根据相应的波形以及所输入的特征,生成原始的波形数据;

3.将原始的波形数据用波形显示出来,供用户进行参考;

图1:软件的模块图

按照软件的功能,可将程序划分成几大模块:

1.波形选择和特征输入模块;

2,波形数据产生模块;

3.数据处理模块;

4.显示模块;

3.4程序设计

作为实例,木文中的多路信号发生器产生4种常用的波形:正弦波(带任意次谐波)、方波、三角波、锯齿波,下面将分别阐述波形数据产生模块的设计方法:

(1)前面版的设计

属性设置模块}要是为信号产生模块服务的。根据设计要求在控制模板上选择相应的控件放在前面板上,按规定设置性能指标,完成属性设置。属性设置前面板如图2所小。其}要属性设置有:信弓-类烈切换、信号的输出频率、幅度、偏移量、初相角、占空比等参量的控制。这些属性通过仪器前面板实现参数选定。

(2)根据传统信号发生器而板控键的功能,利用Labview中的控制模板,分别在设计而板上放入模拟实际信号发生器控键的数据输入控键、显示器、数据输出控件、开关、选择器.显示器用于显示输出的信号波形,数据输入控键用于输出信号的信号频率、采样频率、采样数、振幅和相位,数据输出控键则用于选择信号类型。

图2:前面板的数值控制键

打开Labview前面板编辑窗口,点击鼠标右键,显示控制模板,选择G raph>>Wavefovmgraph,作为信号发生器的显示器.在显示器模板上点击鼠标右键,对其进行属性设置,如根据被显示波形的频率与幅度值的变化,利用工具模板中的文字工具,对显示器横(时间)、纵(幅度)坐标的刻度重新设置.用Graph控键设计的显示器是完全同步的,波形稳定。

3.4.1参数设置控件

(1)在前而板的设计窗口中,打开控制模块执行All controls>>Numeric>>Knob操作,得到幅值等控制旋钮.

(2)将光标移至旋钮单击右键选择属性(Yroper-ties)选项,在随后弹出的对话框中的外观(A ppear-an州选项的标签中将这些旋钮分别命名为“频率调节”“幅度调节”和“相位调节”等。

(3)最后定义精度.根据频率和幅度的数值范围,我们将其精度定义为双度浮点型(DBL).具体操作仍然是在属性(Properties)选项的数据范围(Datarange)选项中的Representation内完成。

3. 4. 2输出波形选择按钮

用一个while结构来控制波形的产生。可以选择输出为正弦信号或是方波信号、三角波、调制信号等。具体操作为:

在前而板的设计窗口中,打开控制模块,执行All Control-ring& Enum -Text ring,修改名称为Wave select(波形选择).然后右键点击Properties

选择Edit Items项,在表格中添加和编辑sine wave、triangel、square wave 等,并设置其先后顺序。

3.4.3波形显示控件

这个控件用来显示所产生的波形。执行Controls>>Graph>>Waveform Chart操作,调入所选图标。其横轴为时间轴,纵轴为电压轴。

注意:控件参数设置应考虑到采样频率f,信号频率f一个周期采样点n。与总点数N=Samples的关系:f=nf x ,所以办的最大值应该是被测信号频率井的最大值,且N>>n。

图3:程序的前面板

图4:波形的选择

3.5程序框图图的设计

对于虚拟信号发生器而言,它的主要功能就是为我们提供激励信号,所以在流程图设计中,我们首先要选择产生信号的图标以及用于产生信号的case结构和循环控制的while循环.

3.5.1程序图标的调入

(l)在流程图设计窗口中打开(Function)模块,执行All functions>>structures>>While loop调入While loop循环,控制程序的运行.

(2)执行structures>>case structures调入case循环,用于控制产生不同信号的运行.

(3)执行All functions>>Analyze>>SignalProcessing >>Signal Generation操作,分别调入Triangle Wave. vi(三角波).Sine Wave. vi(正弦波)、Square Wave. vi(方波).Basic Function Generator等图标.

(4)执行All Functions>>Numeric>>Multiple/ Add分别调入乘法器和加法器.

3.5.2程序设计

(1)频率设置.在模拟电路范围,信号频率以Hz或周期来测量,但是在数字系统中我们使用数字频率,它是模拟频率和采样频率之比,如卜所示:数字频率=模拟频率/采样频率

采样间隔也是信号产生的必要条件,在遵循抽样定理的基础上,我们需要给出采样频率和采样点数,用以产生信号.数字频率山除法器的输出提供,该除法器完成了信号频率和采样频率之比的运算,将所需要的数字频率输出送给信号发生图标.同时,我们还要用一个乘法器将常数10和W bile循环的循环记数器进行乘法运算用于给出波形的采样间隔,便于显示.

(2)信号产生.在不同的case结构中,编写相应的信号产生程序.

(3)信号的输出.采用YC1- 6014型卡,信号采用中一端输出方式,山模拟输出通道0输出.

图5:软件的程序框图

图6:选择波形的CASE结构

3.5.3波形数据产生和处理模块设计

作为实例,木文中的多路信号发生器产生4种常用的波形:正弦波(带任意次谐波)、方波、三角波、锯齿波,下面将分别阐述这儿种波形数据产生模块的设计方法。

3.5.4正弦波形数据产生模块

正弦波形是电力系统最常见的、仿真和实验中最常用到的波形,针对实际系统中可能存在的多次谐波,设计中添加了产生任意次谐波,以便实验及仿真中使用。

1.单一波形数据的产生

在LabVIEW环境下,产生正弦波的方法有很多,包括使用Simulate SignalExpress VI, Sine VI、公式节点等,考虑到数据的精确性和控制方便,设计中使用了公式节点。

LabVIEW的程序描述能力虽然足够强大,但对于一些复杂算法完全依赖图形代码来实现会过于繁琐,而公式节点(Formula Node)正好可以补充这个缺点3]。公式节点是一种结构,允许用户使用类似于多数文本编程语言的句法,所使用的语句类似于C语言代码「钊,提供参数的输入和输出接口,输入或者输出的参数必须是数值型数据。

在LabVIEW的对话框中,放置公式节点,在节点中间的代码输入框中输入如下代码:

y=sin(a* t+b)+e * sin(d * a* t);

其中参数a代表角频率,由频率乘以2:得来;参数b代表相位,由用户输入的相位(0360)除以180并乘以二得来;参数d代表谐波次数;参数e代表谐波分量;参数f代表谐波相位,采用与相位相同的处理方法;参数t代表时间参量,由频率的倒数除以循环总次数并乘以循环因子。这样产生的波形数据幅值为1,这样做是为了方便数据进行进一步处理。

2.波形点数组的产生

首先要初始化一个一维包含360个元素的数组,数组所有元素为0,将数组引入到循环次数为360次的For循环中。For循环有种特殊的功能,称为白动索引(Auto-Indexing)功能。当数组连接到循环结构的边框时,将默认打开自动索引功能,数组将在每次循环中顺序输入一个值,该值在原数组中索引与当次循环的重复端子值相同,也就是说数组在循环内部将变为标量兀素〔气将标量兀素与上面生成的y值相加,所得的值将按照索引值顺序保存在自动索引中,当循环结束,即可生成新的、幅值为1的波形数据数组,从自动索引的输出端子引出。

所得到的数组,根据DSP处理数据的需要,将数组元素控制在07500之间。首先采用Array Max & Min函数,提取数组元素中的最大值,引入一个

新的360次的循环,用数组元索逐一除以最大值后,乘以3750再加上3750并取整,输出循环后就生成新的波形数值数组。

用Insert Into Array函数分别将幅值和频率分别添加到数组的前两个位置,数组元素变成362个。

由于频率需要进行除法运算,如果为0,将会产生程序错误。同时,由于在产生单一波形数据时没有引入幅值,这样即使幅值为0同样会产生相应的数据。为确保数组元素产生的可靠性,避免误输入引起的错误数据,程序中使用了选择结构(Case Structure),对幅值和频率是否等于0做出判断,只有当幅值和频率同时不为0时,数组将被按照上述方法进行处理;如果幅值或频率为0时,数组将不被处理。从而有效地保证了数据的准确性。

由于产生正弦波形的VI在主程序中将被做为子VI使用,因此有必要创建相应的接口。Lab VIEW提供了连接器来帮助创建了VI,将前面板控制器和指示器都配置好,将对话框按照上面所述连接好,保存为sine.vi。右键点击前面板右上角的小图标,在卜拉菜单中选择show connector,如图2-4,分别按照输入和输出端子,用鼠标对控制器和指示器与。onnector的端了进行连接。然后右键点击图标,再下拉菜单中选择edit icon,在图框中编辑图标,如图2-5,然后保存文件。这样在主程序中就口」以调用了sine子VI了。

3.5.5波形数据产生模块

方波、三角波、锯齿波的波形数据处理方式与正弦波相同,所不同的正弦波是

用公式计算而来,而这三种波形采用是在公式节点内采用编程语言描述波形特征。

1.方波

公式节点中的程序代码如下:

float d;

d=t+c;

i f(d>=a)

d=d-a ;

if(d}=a/2)

y=1;

else i坟d>a/2)

Y=一1;

参数t为输入时间因子,c为输入偏移量,参数a为周期,Y为输出波形点数值,d为定义的浮点变量。考虑到时间因子t加上偏移量c,可能会大于a,因此如果大于a,将用d减去a}保证d小于a0

2.三角波

公式节点中的程序代码:

float d;

d=t+c;

if(d>=a)

d=d-a ;

if(d}=a/2)

y=((4 * d)/a-1);

else if(d>a/2)

Y一(1一(4*(d一a/2))/a);

参数与力一波参数相同,不再赘述。]

3.锯齿波

公式节点中的程序代码:

float d;

d=t+c;

if(d>=a)

d=d-a ;

y=((2*d)/a-1);

参数与方波参数相同,不再赘述。

2.5.6波形显示模块设计

波形显示模块,是按照所输入的波形特征将波形按照时间t和波形点Y 值显示出来,供用户参考。

课题中采用XY Graph Express Vl来显示完整的曲线数据。XY Graph 不要求水平坐标等问隔分布,并且可以描述一对多的映射关系。在绘制单曲线时,可以接受两种数据组织格式:

(1)由x数组和Y数组打包生成的簇(LabVIEW中一种数据格式,和C++的

结构类似)。绘制曲线时把相同索引的x和y数组元素值作为一个点,按索引顺序连接所有的点,生成波形图。

(2)由簇组成的数组,每个数组元素都是由一个x坐标值和一个Y坐标值打

包生成。绘制曲线时,按照数组索引顺序连接数组元素解包后组合而成的数据坐标·点}J1。

图7:正弦波的绘制

设计中将采用第一种方案。在循环中波形点数据y将乘以幅值,然后从循环中引出,将在自动索引那里生成一个波形点数组;同时将时间因子t也将从循环中引出,生成一个时间点数组。把t数组和Y数组用Convert to Dynamic Data将数组打包成簇,引入到XY Graph Express VI,绘制波形。

*波形选择和数据输入模块设计

这两部分模块是控制程序中重要部分,用户在使用多路信号发生器的控制程序时,首先需要前面板中控制按钮中,选择相应的波形,然后点击输入

参数,在弹出的对话框中输入相应的参数,程序将按照参数产生相应的波形数据数组,并在XYGraph的前面板指示器中绘制出对应的波形。

3.5.7数据输入模块

在数据输入模块中,我们采用了Prompt User for Input Express VI, Prompt Userfor Input Express VI的功能是当输入的bool型变量为ture 时,弹出对话框。在对框中输入参数,参数的输出端子通过连线连接到相应子VI的输入端子上。

图8:波形参数的设置1

Message to Display可供用户添加提示信息;Inputs用于指定需要用户输入参数的名称和数据类型;Buttons to Display指定对话框中的第一按钮的名称及第二按钮是否被显示和它的名称。以锯齿波的设置为例,如上图所示,三个输入参数的名称分别为幅值、频率、相位,将数据类型都选择为Number,在First button name的图框中填写确定,将Display second button 前边的图框用鼠标选中,在Second buttonname的图框中填写取消,在Window Title中填入输入波形特征,然后点击确定,完成设置,在程序运行的时候就可以显示如图2-9的对话框。

图9:波形参数的设置2

程序中,采用push button作为前面板上的触发按钮,命名为“参数输入”

该按钮为bool型,默认值为fal se,当程序运行时,按下该按钮,输入值改变为ture}放开后输入值再次变为false。在对话框中,将它与Prompt User for Input Express V1的输入用连线连接,当程序进入循环后,点击参数输入按钮就可触发Prompt User forInput Express VI,弹出对话框。

Prompt User for Input Express VI的输出端口中“确定”输出为bool 型数值,当输入完参数,点击确定时,该值变为ture。将该输出端口与Case Structure的case selector端子相连接,将对应的波形子VI放置在Case Structure中,在Ture的框图中,引入的参数与波形子VI的输入相连接;在False的框图中,引入的参数和子VI的输入不相连。这样,当按下参数输入按钮,输入完参数,点击确定之后,参数就被送入到相应的子VI中,完成参数输入的过程。

以上过程需要程序在循环中实现,为此,我们采用定时循环(Timed Loop)来实现,右键点击定时循环的边框,在菜单中选择Configure Timed Loop,在弹出的对话框中将定时源CTimed Source、循环周期(Period)、循环启动偏移(Offset)、优先级(Priority);循环名称(Loop Name)和延迟循环处理模式(Mode)按照需要进行设置,然后将上面所述的全部的框图放置到定时循环内,就可以实现参数输入。

3. 程序调试

利用快捷工具栏中的运行、高亮、执行、中一步执行、断点设置等进行程序调试。如果存在语法错误,则启动“运行”按钮时,该按钮将变成一个

折断的箭头,程序不能执行。点击该按钮,将弹出错误清中一窗口,中一击其中任一错误项目,再单击“Find”按钮,出错对象就会变成高亮。

慢速跟踪程序执行。中一击“高亮执行”按钮,再单击“运行”按钮,程序就以较慢的速度运行。被执行代码高亮显示,没被执行的代码灰色显示。根据数据流状态,跟踪程序执行。

断点与单步执行。用工具模板上的“断点”工具单击希望设置或清除断点的地方,可中止程序执行,从而以单步执行方式查看数据。设置探针。通过设置探针查看框图程序流经某一根连接线的数据值。数据观察。当检验观察中发现有错误时,中一击"Highlight Execution”按钮,观察数据流中各个节点的数值。

进行命名存盘。

程序的运行结果如下:

图10:三角波的显示

图10:锯齿波的显示

图11:正弦波的显示

图12:占空比30%的方波的显示

图13:占空比45%的方波的显示

基于LabVIEW的虚拟示波器设计

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

利用Labview实现任意波形发生器的设计

沈阳理工大学课程设计专用纸No I

1 引言 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要,而且意义重大。 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、锁相环频率合成(PLL),直接数字合成技术(DDS)。 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越复杂,传统波形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技术的任意波形发生器(AWG)利用高速存储器作为查找表,通过高速D/A转换器对存储器的波形进行合成。它不仅可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波等规则波形,而且还可以通过上位机编辑,产生真正意义上的任意波形。

LabView虚拟示波器实验报告

虚拟仪器结课作业 班级:自动化10-2 学号:1067106235 姓名:范丽媛

摘要 虚拟仪器技术是现在计算机系统和仪器系统相结合的产物,是当今计算机辅助测试领域的一项重要技术。它推动着传统仪器朝着数字化,智能化,模块化,网络化的方向发展。 本文所设计出的虚拟仪器成本低、通用性强,在对采样频率要求不高的情况 下,可以用声卡取代数据采集卡进行采样,充分利用了价格低廉的声卡进行数据 采集。文章阐述了虚拟仪器的概组成及特点,重点介绍了采用图形化编程软件 LabVIEW设计虚拟示波器方法以及他的波形显示、参数显示等功能。 本文所设计的虚拟示波器经过测试可以对信号正确的采集和显示,达到了本 次虚拟示波器的设计要求。 关键词:LabVIEW、虚拟仪器、示波器

目录 摘要 (2) 设计题目:虚拟示波器 (4) 第1章虚拟仪器的概述 (4) 1.1虚拟仪器的概念 (4) 1.2虚拟仪器的构成 (4) 1.3虚拟仪器的优点 (6) 第2章虚拟示波器的原理 (7) 2.1 示波器的基本原理 (7) 2.2 实现过程 (7) 2.2.1前面板设计 (7) 2.2.2程序框图 (8) 2.2.3设计while循环 (8) 心得体会 (10)

设计题目:虚拟示波器 第1章虚拟仪器的概述 1.1虚拟仪器的概念 虚拟仪器是指通过应用程序将计算机、软件的功能模块和仪器硬件结合起来,用户可以通过友好的图形界面(通常叫做虚拟前面板,简称前面板)来操作这台计算机就像在操作自己定义、自己设计的一台个人仪器一样,从而完成对被测信号的采集、分析、判断、显示、数字存储等。虚拟仪器以透明的方式,通过软件对数据的分析处理、表达以及图形化用户接口,把计算机资源(如微处理器、显示器等)和仪器硬件(如A/D、D/A、数字I/O、定时器、信号调理等)的测试能力和控制能力结合起来。虚拟一起突破了传统仪器以硬件为主体的模式,实际上使用者是在操作具有测试软件的电子计算机进行测量,犹如操作一台虚设的电子仪器。 虚拟仪器技术的实质是充分利用最新的计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能。软件是虚拟仪器的关键,当基本硬件确定以后,就可以通过不同的软件实现不同的功能。用户可以根据自己的需要,设计自己的仪器系统,满足多种多样的应用要求。利用计算机丰富的软、硬件资源,可以大大突破传统仪器的数据的分析、处理、表达、传递、存储等方面的限制,达到传统仪器无法比拟的效果。它不仅可以用于电子测量、测试、分析、计量等领域,而且还可以用于进行设备的监控以及工业过程自动化。虚拟仪器还可以广泛用于电力工程、物矿勘探、医疗、振动分析、声学分析、故障诊断及教学科研等多个方面。 1.2虚拟仪器的构成 虚拟仪器从构成要素上讲,由计算机、应用软件和仪器硬件等构成;从构成分式上讲则由以DAQ板和信号调理为仪器硬件而组成的PC-DAQ测试系统,或已GPIB,VXI,Serial和Field bus等标准总线仪器为硬件组成的GPIB系统、VXI 系统、串口系统和现场总线系统等多种形式。 (1) PC-DAQ插卡式的VI 这种方式用数据采集卡配以计算机平台和虚拟仪器软件,便可构成各种数据采集和虚拟仪器系统。它充分利用了计算机的总线、机箱、电源以及软件的便利,其关键在于A/D转换技术。这种方式受PC机机箱、总线限制,存在电

labview曲线图与波形图控件的组成

曲线图与波形图控件的组成 曲线图与波形图有很多强大的特色功能,通过掌握对这些功能的应用,你可以自定义自己的曲线。在本文中将讲解如何运用与配置这些曲线图的选项。 一个曲线图的组成元素如下图所示: 其中每个组件的说明如下: 1——曲线图例(Plot legend) 2——光标(Cursor) 3——分度标记(Grid mark) 4——小分度标记(Minor-grid mark) 5——曲线图工具栏(Graph palette) 6——光标移动器(Cursor mover) 7——光标图例(Cursor legend) 8——比例图标(Scale legend) 9—— X轴刻度(X-scale) 10——Y轴刻度(Y-scale) 11——曲线图标记(Label) 玩转比例尺 波形图与曲线图都能自动调整它们的水平与垂直方向的刻度比例以对绘于其上的数据点作出反应,也就是说比例尺能够按最大的分辨率调整自己以显示数据曲线上的所有数据点。你可以在曲线图或波形图对象上面点击鼠标右键,在右键弹出菜单中的X Scale菜单或Y Scale菜单里面对AutoScale X或AutoScale Y选项进行设置就可以将自动比例尺调整功能关闭或打开。在比例图标(Scale Legend)里面我们也可以对自动比例尺调整进行设置(在后面我们会讲到这些)。在LabVIEW中,默认是将曲线图控件的自动调整功能启用的,而波形图控件这是默认关闭的。不过,通过启用这个选

项可能会使波形图或曲线图更新缓慢,缓慢程度与计算机的处理性能和显示性能有关,缓慢的原因是每条曲线的新比例在每次数据更新的时候都要重新计算一次。 X与Y轴比例尺菜单 X与Y轴的比例尺都有一个用来设置的子菜单,如下图所示: 通过选择该菜单中的AutoScale选项,就可以关闭或打开自动比例尺功能。 一般情况下,当你执行自动比例尺功能的时候,比例尺就设定为输入数据的实际数值范围。如果你想要让LabVIEW 将比例尺显示为更好看的数值,可以启用菜单中的Loose Fit选项。在启用该选项之后,比例尺上的数值就成为比例尺增量的整数倍值。比如,你的比例尺的增量为5,那么比例尺的最大最小值就是5个倍数而不是实际的数值范围。 Formatting...选项就会打开一个曲线图属性对话框,并显示该对话框的格式与精度页面(Format and Precision),如下图所示。在这里就可以配置比例尺上的数字的格式。 在Scale标签页里面,如下图所示。可以对如下选项进行设置:

基于LabVIEW的虚拟示波器设计

本科毕业论文(设计)题目基于LabVIEW的虚拟示波器设计

基于LabVIEW的虚拟示波器设计 摘要 虚拟仪器技术发展很快,以美国国家仪器公司为代表的一批厂商已经在市场上推出了基于虚拟仪器技术而设计的商品化仪器产品。在美国虚拟仪器系统及其图形编程语言,已作为各大学理工科学生的一门必修课。虚拟仪器发展至今已经算是比较成熟,和传统仪器相比有明显的优势虚拟仪器技术拥有强大的模块化硬件和高效灵活的软件使其能完成各类测试、测量和自动化的应用,极大的提高了产品开发和生产效率。 本次虚拟示波器设计软件是基于美国NI公司的LabVIEW。LabVIEW在是在计算机上进行数据采集、数据分析处理。实现虚拟示波器的功能主要有从外界采样模拟信号,转化为相应的数字信号,在计算机上实现波形的显示,并能够进行简单的波形处理,可以显示波形的最大值、最小值、平均值,并能够根据需要放大波形的倍数,最后进行调试完成。 关键词:LabVIEW 虚拟仪器虚拟示波器

Design of Oscillogrape based on LabVIEW Xing Long Directed by Jia Sumei[Lecturer] ABSTRACT Virtual instrument technology is developing rapidly now,national instruments as a representative of a number of manufacturers have been launched in the market based on virtual instrument technology and design instrument the commercialization of the products.Virtual instrument system in the United States and its graphical programming language,has been as a required course for the university of science and engineering students.Since the virtual instrument development is very mature, and has obvious advantage in comparison to traditional instruments virtual instrument technology has a strong modular hardware and highly efficient and flexible software can make it do all kinds of test, measurement and automation applications, greatly improve the efficiency of product development and production. The virtual oscilloscope design software is based on the NI company LabVIEW. LabVIEW is in on the computer for data acquisition, data analysis and processing. Realize the function of the virtual oscilloscope mainly include sampling analog signals from the outside

基于Labview虚拟示波器的毕业设计说明

徐州工业职业技术学院 毕业设计(论文)任务书 课题名称基于Labview虚拟示波器的设计课题性质 班级通信111

论文真实性承诺及指导教师声明 学生论文真实性承诺 本人郑重声明:所提交的作品是本人在指导教师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,内容真实可靠,不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为,本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。 毕业生签名:日期: 指导教师关于学生论文真实性审核的声明 本人郑重声明:已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核,确定其内容均由学生在本人指导下取得,对他人论文及成果的引用已经明确注明,不存在抄袭等学术不端行为。 指导教师签名:日期:

摘要 随着电子计算机技术和软件开发技术的日新月异,电子计算机在数据的实时分析和处理,显示,存贮等方面的优势与传统的仪器相比越来越明显。与此同时,随着计算机性价比的不断提升,传统仪器的价格又长期居高不下,再加上传统仪器的功能单一,发展虚拟仪器已经成为一个不可阻挡的历史潮流。美国NI 公司在这种大环境下,率先发起了对虚拟仪器的研究开发,推出了Labview软件开发平台。 本课题在掌握了虚拟仪器的基本结构及信号处理的相关知识基础之上,设计了一套虚拟示波器。对虚拟仪器的概念,结构,发展趋势进行了相关分析。介绍了与信号处理相关的基础知识,主要是傅里叶变换。虚拟仪器主要由硬件和软件两个部分构成。本文对虚拟示波器的硬件即数据采集卡进行了初略的介绍,对其软件部分进行了详细研究。在此基础上完成了频谱分析模块,存储模块,显示模块,滤波模块,测量模块的设计。 关键词:虚拟仪器虚拟示波器频谱分析数据采集

基于Labview模板

基于Labview的虚拟示波器设计 院部:电气与信息工程学院 学生姓名:邓静 专业:自动化 班级:自本1004班

第1章绪论 1.1虚拟仪器的基本概念 电子测量仪器发展到今天,总体上经过了四个历程,按出现的时间顺序依次为;模拟仪器,数字仪器,智能仪器,虚拟仪器。其中,为了与虚拟仪器区别开来,我们又把前三种称为传统仪器。虚拟仪器是电子计算机技术与现代测量技术深层次结合的产物,是用户在普通PC机上,应用各种软件平台,根据自身的需要,设计和定义的软硬件相结合的一种测量仪器。利用计算机强大的图形显示功能,建立虚拟仪器的控制面板,用户通过对面板的操作实现对虚拟仪器的操作,就像操作一台普通的测量仪器一样。 1.2虚拟仪器的构成 从构成要素上讲,虚拟仪器主要由计算机,仪器硬件(如数据采集卡)和应用软件构成;从总线标注上讲,包括有PC-DAQ系统,GPIB系统,VXI系统等。 1.3虚拟仪器的较传统仪器的优势 (1)传统仪器的控制面板只有一个,在这个操作面板上,需要放置各种按钮,容易导致混乱和混淆。而虚拟仪器可以有多个控制面板,各个面板之间的切换十分方便,使每个面板变得简单,从而提高了操作的正确性和方便性。 (2)虚拟仪器大量用应用软件来替代传统仪器中的硬件,从而使仪器的硬件变得简单。 (3)虚拟仪器使仪器的功能可以有用户自定义,而不是只能由厂家来定义,从而使得仪器更加好用,方便。 (4)由于用软件替代硬件,仪器的更新升级大都只要更新软件,从而使得仪器的升级换代更加迅速,研发周期缩短。 (5)虚拟仪器的发展可与计算机的发展同步,与网络及周边设备同步。 1.4虚拟仪器的现状及发展方向 虚拟仪器的概念最初是由美国国家仪器公司(National Instruments Corp,简称NI)于1986年提出,NI公司在80年代研制和推出了许多总线系统的虚拟仪器,后来,美国HP公司,Tektronic公司,Racal公司也在此方面有了很多进展。虚拟仪器在国外发展很快,以NI公司为首的很多公司已经在市场上推出了大量基于虚拟仪器技术的电子仪器产品。据“世界仪表及自动化”杂志预测,虚拟仪器在21世纪中期将占到仪器市场50%左右的份额。虚拟仪器在本世纪发展很快,大有取代传统仪器的趋势。 近年来,世界很多公司推出了不少虚拟仪器软件开发平台,使仪器的使用者可以开发组建自己需要的虚拟仪器。其中,比较具有代表性的是NI公司Labview 平台和Labwindows/CVI平台。相比而言,Labwindows是为熟悉C语言的传统软

基于labview的信号发生器

实验课程名称:虚拟仪器实验 试验项目名称:基于labview的信号发生器的设计实验者:专业班级: 一实验目的 1熟悉Labview的软件操作环境; 2了解VI设计的方法和步骤,学会简单的虚拟仪器的设计; 3利用Labview制作一个信号发生器,能够生成至少三种波形,而且频率、幅值、相位、占空比(方波)可调; 4学会公式节点的使用并产生波形。 二实验要求 1利用Labview设计一个波形发生器并能产生至少三种波形信号。 2波形的频率,幅值,相位,占空比(方波)可调 三实验设备 1 PC机一台 2 labview软件包一个 四实验原理 本实验波形信号由公式产生,通过1000次for循环和编辑公式节点,产生所需要的正弦波,方波和三角波。 1.正弦波 公式节点内容:y=A*sin(w*i+p); y为输出纵坐标值,A为输入幅值,w为与输入频率转化成的角频率,p为输入相位转化成的初始相位。 2.方波 公式节点内容:if (i

y=3*A-4*i*A/n; y为纵坐标输出值,A为三角波的输入幅值,公式节点执行的次数即为连入公式节点的i的值,i和n的值由输入频率和输入相位转化而来,因此来影响输出波形信号的频率和初始相位。 五实验步骤 1.先新建VI,在前面板添加四个旋钮,分别将标签改为“频率”,“幅值”, “占空比”,“相位”,添加一个波形图,文本下拉列表按钮,和一个停止按钮。 2.编辑文本下拉列表按钮,在属性的编辑项中添加“正弦波”,“方波”, “三角波”三项内容,并将图标标签改为“波形选择”。 3.程序框图中,通过“结构”栏插入“while”,“case”置入合适位置,在 “case”右键鼠标添加分支,再与波形选择图标相连。 4.在“case”内部,通过编辑“for”循环和公式节点以及数学运算,产生相 应的波形信号。 5.将程序框图中的各旋钮图标连入case结构中 6.程序框图中添加“等待时钟”,并将其左端连接常量“1000”,stop按钮 与while循环的停止图标连接。 7.查看“运行”图标能否运行,若无提示错误,则选择连续运行,观察各波 形信号是否标准,调节各旋钮看能否改变波形信号的相应参数,切换波形并重复操作,若设计符合要求,则保存实验现象截图。 8.保存VI.

LabVIEW环境下基于声卡的虚拟示波器软件设计_图文(精)

第24卷第3期计算机应用与软件 Vol 124,No .32007年3月Computer App licati ons and Soft w are Mar .2007 收稿日期:2004-10-25。全国教育科学十五规划项目 (ECB030477。吕红英,助教,主研领域:虚拟仪器技术,远程实验技术。 LabV I E W 环境下基于声卡的虚拟示波器软件设计 吕红英 1,2 吴先球2刘朝辉2陈俊芳 2 1 (华南农业大学理学院广东广州510642 2 (华南师范大学物理与电信工程学院广东广州510631 摘要基于计算机声卡的虚拟仪器成本低、通用性强,在对采样频率要求不高的情况下,可以用声卡取代数据采集卡进行采样 和输出。利用虚拟仪器开发工具软件Lab V I E W 及其数字声音记录节点,研制出基于声卡的虚拟双踪数字存储示波器,其功能和界面都与真实示波器相同。重点阐述了数据采集、触发控制、显示控制几个主模块的设计方法。关键词虚拟仪器声卡Lab V I E W 虚拟示波器 SO FT W ARE D ES I GN O F V I RTUAL O SC I LLO SCO PE BASED

O N SO UND CARD UND ER LabV I E W L üHongying 1,2W u Xianqiu 2L iu Zhaohui 2Chen Junfang 2 1 (College of Sciences,South China Agricultural U niversity,Guangzhou Guangdong 510642,China 2 (School of Physics and Teleco mm unication Engineering,South China N or m al U niversity,Guangzhou Guangdong 510631,China Abstract The vitrual instru ment based on PC s ound card has the virtues of l ow cost and powerful generality,and the s ound card can take the p lace of the p lug 2in data 2acquisiti on board on l ow 2frequency conditi on .I n this article,the virtual double 2traced st orage oscill oscope based on s ound card,whose functi on and interface were designed according t o the actual oscill oscope,was devel oped using virtual instru ment s oft w are Lab V I E W and its digital s ound record nodes .The designs for severalmain modules such as data acquisiti on,triggering contr ol and dis p lay con 2tr ol were chiefly expounded . Keywords V irtual instru ment S ound card Lab V I E W V irtual oscill oscope 1引言 随着计算机技术和虚拟仪器技术的发展,虚拟仪器逐渐成 为现代仪器的发展方向,其中大部分虚拟仪器都是基于各种数

基于LABVIEW的虚拟示波器设计【文献综述】

毕业设计开题报告 电子信息工程 基于LABVIEW的虚拟示波器设计 [前言] 虚拟仪器[1]技术就是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。自1986年问世以来,世界各国的工程师和科学家们都已将LABVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节,从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间,并提高了产品开发和生产效率。使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连,分析数据以获取实用信息,共享信息成果,有助于在较大范围内提高生产效率。虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。 20年来,无论是初学乍用的新手还是经验丰富的程序开发人员,虚拟仪器在各种不同的工程应用和行业的测量及控制的用户中广受欢迎,这都归功于其直观化的图形编程语言。虚拟仪器的图形化数据流语言和程序框图能自然地显示您的数据流,同时地图化的用户界面直观地显示数据,使我们能够轻松地查看、修改数据或控制输入。 虚拟仪器的出现使测量仪器领域的一个突破,它彻底改变了传统的仪器观,从根本上更新了测量仪器的概念,带给了人们一个全新的仪器观念。虚拟仪器代表着测量仪器发展的最新方向和潮流,是未来仪器产业发展的一大趋势[2][3]。[主题] 1.仪器发展过程 1.1 传统硬件仪器 20世纪30年代初,HP公司创始人、斯坦福大学的Hewlett和Packard在现今的硅谷研制出了第一台信号产生器。传统硬件仪器经历了大半个世纪的发展,经历了从模拟式到数字式,到现今智能化仪器的发展历程。传统硬件仪器由决定仪器功能、性能和技术指标的电子板卡、带有插槽的底盘、装有各类控件的面板、

显示器和机箱等五部分构成。传统硬件仪器是硬件或以硬件为主的仪器,即使是智能仪器,其中固化的软件也只是辅助性的。传统硬件仪器是一个封闭系统,一经厂家制造完毕,不能随意改动,灵活性较低。无论是对技术的进步还是对市场的需求,其响应速度都比较慢,这在很大程度上阻碍了仪器科学和仪器。[4] [5] 1.2虚拟仪器 虚拟仪器技术是随着现代计算机技术、信息技术、现代测量技术的发展而出现的新技术。它是通过应用程序将计算机资源(微处理器、存储器、显示器)和仪器硬件(A/D、D/A、数字I/O、定时器、信号调理器)的测量功能结合起来,形成的测量装置或测试系统。用户通过友好的图形界面(称为虚拟面板)操作计算机,就像操作传统仪器一样,通过库函数实现仪器模块间的通信、定时、触发,以及数据分析、数据表达,并形成图形化接口。行业的快速发展。 2.虚拟仪器国内外研究现状 虚拟仪器概念最早是由美国国家仪器公司在1986年提出的,但其雏形可以追溯到1981年由美国西北仪器系统公司推出的APPLE II为基础的数字存储示波器,但是由于当时计算机软件开发水平的限制,编写个人仪器的驱动程序和人机交互接口是一项专门的技术工作,必须由专业厂商才能完成,这种状况使得个人仪器的推广和应用没有形成工业标准。从20世纪80年代中期开始,微软公司WINDOWS操作系统的出现,使得计算机操作系统的图形支持功能得到很大提高。1986年,美国国家仪器公司推出了图形化的虚拟仪器编程环境LABVIEW,标志着虚拟仪器设计软件平台基本成型。国际上,从1988年陆续有虚拟仪器产品面市,当时有五家制造厂已达95家共生产1000多种虚拟仪器产品,销售额达2.93亿美元,占整个仪器销售额73亿的4%。美国是虚拟仪器的诞生地,也是全球最大的虚拟仪器制造国,生产虚拟仪器的主要厂家有HP公司目前生产100多种型号的虚拟仪器,TEKTRONIX公司目前生产约80多种型号的虚拟仪器,此外还有NI 公司、KEITHELY公司等。 LABVIEW作为虚拟仪器开发系统的杰出代表,在我国虽然引进的时间不长,但是现在已经被认识和推广、应用,它促进了中国测试领域的技术革命,在研究及教育领域都得到了迅速推广。它在许多企业、科研单位被用于产品测试和测控系统,另外,包括一些著名高校在内的许多学校不仅建立了基于虚拟仪器的实验

LabVIEW中的波形数据

LabVIEW 中的波形数据 与其他基于文本模式的编程语言不同,在LabVIEW 中有一类被称为波形数据的数据类型,这种数据类型更类似于“簇”的结构,由一系列不同数据类型的数据构成。但是波形数据又具有与“簇”不同的特点,例如它可以由一些波形发生函数产生,可以作为数据采集后的数据进行显示和存储。这一节将主要介绍创建波形数据以及处理波形数据的方法。 1 波形数据的创建 LabVIEW 中的波形数据既可以由一些用于产生波形的函数、VIs 以及Express VIs 生成,也可以由数据采集函数从数据采集卡中采集数据而得到。下面主要介绍用函数、VIs 以及Express VIs 生成波形数据的方法。 在LabVIEW 中,与创建波形数据相关的函数、VIs 以及Express VIs 主要位于函数选板中的波形(Waveform )子选板以及信号处理(Signal Processing )子选板中,两个选板分别如图6-19以及图6-20所示。 下面介绍一些常用的用于产生波形数据的函数、VIs 以及Express VIs 的使用方法。 1.基本函数发生器函数(Basic Function Generation.vi ) 基本函数发生器函数可以产生正弦波、锯齿波、方波和三角波四种波形,并可以任意设图6-19 波形子选板 图6-20 信号处理子选板

定波形的频率、幅值、相位以及偏移量(叠加的直流分量)等属性。 图6-21所示的程序演示了基本函数发生器函数产生多种波形的方法,在例程中,用户可以指定波形的类型(正弦波、锯齿波、方波或三角波)、幅值、频率、相位以及叠加的直流分量的幅值等属性,根据这些属性生成相应的波形。 程序的后面板如图6-22所示。 2.调谐与噪声波形发生函数(Tones and Noise Waveform.vi ) 调谐与噪声波形发生函数用以产生多个一定频率、幅值、相位的正弦信号叠加的波形数据,同时可以模拟噪声和直流分量,并叠加到已有的波形数据上面。 图6-23与图6-24所示的程序演示了调谐与噪声波形发生函数的使用方法。程序中用一个频率10Hz 和一个频率为1Hz ,幅值均为10V ,相位均为0度的两路正弦波叠加,并将叠加后的波形展示于波形图形(Waveform Graph )控件中加以显示。 图6-21 基本函数发生器函数演示程序的前面板 图6-22 基本函数发生器函数演示程序的后面板

基于LabVIEW的虚拟示波器设计毕业设计

目录 1.设计要求 0 1.1主要功能模块 0 图1 功能结构框图 0 1.1.1 数据采集模块 0 1.1.2 波形显示模块 0 1.1.3 参数测量模块 (1) 1.1.4 频谱分析模块 (1) 1.1.5 数据存储和回放模块 (1) 1.2 主要控制结构 (1) 1.2.1 测量控制结构 (1) 1.2.2 自动调整扫描率控制结构 (1) 2.虚拟仪器设计方案 (2) 3.虚拟仪器设计步骤 (3) 3.1 DAQ数据采集模块: (4) 3.2 模拟采集模块 (5) 3.3 波形显示模块 (6) 3.4参数测量模块 (8) 3.4.1频谱分析模块 (9) 3.5 数据存储和回放模块 (11) 3.6 波形打印模块 (12) 3.7主要控制结构 (13) 3.7.1测量控制结构 (13) 3.7.2自动调整扫描率控制结构 (14) 4.总结 (15) 5.参考文献 (16) 6.附录: (17)

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

LabView虚拟示波器实验报告

内蒙古科技大学 LabVIEW结课作业 项目名称:虚拟示波器 专业:10级自动化2班 学号:1067106217 姓名:宋健 指导老师:肖俊生

前言 随着电子科学技术的发展,微电子集成电路技术、计算机技术、通信技术、测控技术互相渗透,互相融合而形成了新型的电子信息技术。经过二十多年的发展,虚拟仪器(Virtual Instrument,简称VI)的概念已逐步为工业界和学术界所认识,成为21实际测试技术与仪器技术发展的一个重要方向,并且在研究、制造和开发等总舵领域得到广泛应用。 虚拟仪器技术是测试技术和计算机技术相结合的产物,是以计算机为基础,配以相应测试功能的硬件作为信号输入输出的接口,利用虚拟仪器软件开发平台(如LabVIEW、LabWindows/CVI)在计算机的屏幕上虚拟出仪器的面板并实现相应的功能,使得使用者在操作计算机时就像在操作一台自己设计得测试仪器。虚拟仪器的出现,打破了传统仪器由厂家定义,用户无法改变的工作模式,使得用户可以根据自己的需求,设计自己的仪器系统,给用户提供了一个充分发挥自己才能和想象力的空间,实质上代表了一种创新的仪器设计思想。与传统仪器相比,虚拟仪器具有性价比高、开放性好、智能化程度高、界面友好、使用方便、模块化和网络化的优点,在很多领域大有取代传统仪器的趋势。

虚拟仪器包括硬件和软件两个基本要素,硬件功能是获取被测的物理信号,提供信号传输的通道;软件则是实现数据采集、分析、处理、显示等功能,并将其集成为仪器操作与运行的一体化环境。总体而言,虚拟仪器硬件以VXI、PXI 等先进的计算机接口总线发展为标志,而软件技术则是以VISA、SCPI、IVA等标准和LabVIEW、LabWindows/CVI等先进开发平台为核心,构成一个完整的虚拟仪器技术体系。 示波器是以短暂扫迹的形式显示一个量的瞬时值的仪器,也是一种测量、观察、记录的仪器,在科研和实验室中应用十分广泛。传统的模拟示波器把需要观察的两个电信号加至示波管的X、Y通道以控制电子束的偏移,从而获得荧光屏上关于两个电信号关系的显示波形。这种模拟示波器体积大、重量轻、成本高、价格贵,并不适合于对非周期的、单次信号的测量。基于多功能DAQ卡和LabVIEW平台开发的虚拟数字示波器,具有结构简单、开发成本低等优点,在众多领域已得到广泛应用。 一.LabVIEW软件简介 LabVIEW是一种图形化的编程语言,它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受,视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和

labview数组、簇和图形的区别

数组是同类型元素的集合。一个数组可以是一维或者多维, 如果必要,每维最多可有231-1个元素。可以通过数组索引访问 其中的每个元素。索引的范围是0到n – 1,其中n是数组中 元素的个数。图3-1所显示的是由数值构成的一维数组。注意 第一个元素的索引号为0,第二个是1,依此类推。数组的元素 可以是数据、字符串等,但所有元素的数据类型必须一致。 图3-1数组示意图 簇(Cluster)是另一种数据类型,它的元素可以是不同类 型的数据。它类似于C语言中的stuct。使用簇可以把分布在流 程图中各个位置的数据元素组合起来,这样可以减少连线的拥挤 程度。减少子VI的连接端子的数量。 波形(Waveform)可以理解为一种簇的变形,它不能算是一种有普遍意义的数据类型,但非常实用。 3.2数组的创建及自动索引 3.2.1创建数组 一般说来,创建一个数组有两件事要做,首先要建一个数组的“壳”(shell),然后在这个壳中置入数组元素(数或字符串等)。 如果需要用一个数组作为程序的数据源,可以选择 Functions?Array?Array Constant,将它放置在流程图中。然后 再在数组框中放置数值常量、布尔数还是字符串常量。下图显示 了在数组框放入字符串常量数组的例子。左边是一个数组壳,中 间的图上已经置入了字符串元素,右边的图反映了数组的第0个 元素为:”ABC”,后两个元素均为空。 图3-1数组的创建 在前面板中创建数组的方法是,从Controls模板中选择 Array & Cluster,把数组放置在前面板中,然后选择一个对象 (例如数值常量)插入到数组框中。这样就创建了一个数值数组。 也可以直接在前面板中创建数组和相应的控制对象,然后将

基于FPGA和LabVIEW的任意波形发生器设计

1 绪论 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要,而且意义重大。 1.1 波形发生器的发展及现状 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、锁相环频率合成(PLL),直接数字合成技术(DDS)。 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越复杂,传统波形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技术的任意波形发生器(AWG)利用高速存储器作为查找表,通过高速D/A转换器对存储器的波形进行合成。它不仅可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波等规则波形,而且还可以通过上位机编辑,产生真正意义上的任意波形。

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