计算机虚拟仪器技术
课程论文
题目：虚拟信号发生器
学生姓名：杨敏
学院：自动化学院
专业及班级：电气1203班
学号：0121211350313
日期：2015.1.13
目录
1. 设计要求 (3)
2. 设计思路 (3)
3. 设计过程 (4)
3.1 程序主vi的实现 (4)
3.2程序分布设计思路 (5)
4. 测试结果及分析 (10)
5.总结与体会 (11)
6.参考文献 (11)
基于labview软件编程，实现虚拟信号发生器的功能，模拟出满足要求的常见信号，且信号可调。
2.设计思路
通过上网查找资料，总结了信号发生器的功能要求，信号发生是指产生所需参数的电测试信号的仪器。信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用，各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示，能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波，并且各种信号的幅值，频率，初相，直流偏移量都可以进行调节。
设计一个虚拟信号发生器首先要进行前面板的设计，前面板的设计主要需要考虑到所设计的信号发生器实现什么功能，再根据这些功能，在控件选板中选择相应的控件，放在前面板相应的位置上，摆放也有一定的讲究，使前面板看起来比较协调，通过网上信号发生器的图片，我对前面板的设计有了大概的理解。再者是后面板的设计。后面板的设计要用到函数模板，根据本程序需要实现的功能，在函数选板中选择相应的函数，并通过函数之间的协调配合来实现设计的要求。
3.1程序主vi的实现
信号发生器主界面的前面板设计如图3-1。
图3-1 信号发生器主界面信号测试界面的前面板设计如图3-2。
图3-2 信号测试界面
信号发生器后面板总体设计如图3-3所示。
图3-3 信号发生器后面板设计图
3.2程序分布设计思路
1）.电源按钮功能的设计
电源按钮设计为一个大圆形开关按钮，不按时断开
电源，电源信号灯和信号发生器主界面的指示灯都熄灭，
主界面任何操作皆无效，测试界面示波器无波形。按下
电源按钮时电源信号灯亮，信号发生器正常工作。 电源按钮功能是通过一个条件结构实现的，即通过电源按钮控制条件结构的运行，电源按钮‘真’时如图3-3所示，电源按钮‘假’时如图3-5所示。
图3-4 电源按钮
图3-5 电源按钮‘假’控制原理图
2）.波形选择及其指示灯设计
输出波形由一个旋钮控制，并且主界面有对应的指示灯进行指示（如图3-6）。旋钮在不同位置输出的不同值用来控制一个条件结构的不同选择，进而实现不同指示灯的亮熄（如图3-7）。
图3-6 波形选择旋钮及指示灯
图3-7 波形选择指示灯原理图
输出信号频率在0-10MHz之间可调，频率旋钮0-100可调，频率倍数滑杆共有‘x1’‘x10’‘x100’‘x1k’‘x10k’‘x100k’共六档可调（如图3-8）。频率显示有‘Hz’‘kHz’‘MHz’三种自动显示模式，并有对应指示灯（如图3-9）。频率可调原理如图3-10所示。
图3-8频率旋钮及频率倍数滑杆
图3-9 输出频率显示
图3-10 输出频率可调原理图
输出信号幅值旋钮在0-100V之间可调，并且衰减旋钮有‘0dB’‘20dB’‘40dB’‘60dB’四档可调且有对应指示灯（如图3-11），幅值显示有‘V’‘mV’两种自动显示模式也有对应指示灯（如图3-12）。幅值可调原理如图3-13所示。
图3-11 幅值旋钮、衰减度旋钮及其指示灯
图3-12输出幅值显示
图3-13 输出幅值可调原理图
5).常见信号产生及其部分特性可调的设计
输出信号是由四种波形生成函数产生，由波形选择旋钮控制条件结构，旋钮不同位置对应的值控制条件结构输出不同的波形生成函数。如图3-14所示，各种信号的初相、直流偏移量皆有旋钮可调，对于方波信号，其占空比也有旋钮可调。信号产生设计原理图如图3-15所示。
图3-14 输出信号的初相、偏移量调节旋钮
及方波信号的占空比调节旋钮
图3-15 常见信号产生原理图
4.测试结果及分析
打开软件，进入主界面。为了避免频率过高导致波形图显示错误，
先设置采样频率Fs=20MHz和采样数n=2000000。设置完成后，按下电源按钮，按照所需要信号的种类、幅值、频率及各种特性调节对应的调节旋钮。
例如，需要幅值V=4.2V,频率f=1.2kHz,占空比k=60%，初相φ
°，直流偏移量σ=0的方波。虚拟信号发生器的模拟输出入图0=30
4-1所示。
图4-1 模拟方波输出
5.总结与体会
由于平时课程任务紧，这次课程设计从选题到完成报告一共花了大概两周的零散课余时间。在确定做信号发生器以后，我先花了一段时间熟悉labview的界面操作，在动手设计的过程中我在网络上查阅了大量的资料，在信号产生的选择上我一开始准备用基本函数发生器，因为它可以产生各种不同的函数波形，但后来由于波形指示灯的问题决定用条件结构和四种不同波形产生函数来构成信号生成部分。电源按钮的作用效果一开始总是不够理想，在仔细思考过后，我采用了现在使用的方法才达到预期的效果。幅值衰减效果也花费我不少时间去改进。整个课程设计下来，我对labview有了更高的认识，操作的熟练度有了明显的提高。
6.参考文献
1.Wonder Wave 系列任意波形发生器说明书，制造商：Tabor
2.《Labview程序设计与应用（第二版）》杨乐平李海涛杨磊编著
3. 《LabVIEW虚拟仪器程序设计与应用》刘其和编著
本科课程论文评阅表
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