LabVIEW-波形发生器精讲

沈阳理工大学课程设计专用纸No I1 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。

虚拟仪器技术电 子 测 量 技 术EL ECT RO NIC M EA SU REM EN T T ECHN O LO GY第29卷第5期2006年10月基于LabVIEW 的波形发生器陈永明 王红超 李继芳 黄元庆(厦门大学机电系厦门361005)摘 要:传统信号发生器只能产生正弦波、方波、三角波和锯齿波4种基本波形,虚拟波形发生器不仅能产生这些基本波形,还可以输出任意波形且价格低廉,可以满足高校实验室教学的需要。

文中详细介绍了基于L abV IEW 的虚拟波形发生器的组建方法,重点阐述了虚拟波形发生器的软面板和应用程序的设计。

关键词:波形发生器;虚拟仪器;LabV IEWVirtual function generator based on LabVIEWChen Y ongm ing Wang Ho ng chao L i Jifang H uang Yuanqing(T he M echanic and E lectr on ic Engineering of Xiam en University,Xiamen 361005)Abstract:T he traditional sig na l g enerat or device can only output the sine wav e,the squarewav e,the tr iang le w ave and t he saw -toot h w ave.T he v ir tual functio n g enerat or can not o nly have these basic pr ofiles,but also may output r andom w aves w ith inex pensive prices,can satisfy the need o f univer sity labo rato ry teaching.T his paper thor oughly intro duces t he method of building v ir tual functio n g ener ator based on L abV IEW,and mainly sets for th o n the desig n o f so ft panel and application.Keywords:funct ion generato r;v irt ual inst rument;L abVI EW*基金项目:厦门大学创新团体发展计划(IR T XM U 200606)资助项目0 引 言信号发生器作为科学实验所必不可缺少的装置,被广泛地应用到教学、科研等各个实验领域。

沈阳航空航天大学课程设计（论文）题目基于labVIEW的任意波形发生器设计班级 34070102学号 *************学生姓名余洪伟指导教师于明月沈阳航空航天大学课程设计任务书课程名称虚拟仪器课程设计院（系）自动化学院专业测控技术与仪器班级34070102 学号2013040701060 姓名余洪伟课程设计题目基于LabVIEW的任意波形发生器设计课程设计时间: 2016 年7 月4 日至2016 年7 月15 日课程设计的内容及要求：1. 内容任意波形发生器是仿真实验的最佳仪器，任意波形发生器是信号源的一种，它具有信号源所有的特点。

基于此，利用LabVIEW 设计一个任意波形发生器。

2. 要求（1）可以产生三种以上波形（如正弦、锯齿、方波、三角波等），波形的幅值及频率可以调节；（2）可以实现不同波形的转换并显示；（3）可以实现波形数据的存储及回放；（4）虚拟仪器前面板的设计美观大方、操作方便。

指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日目录0. 前言 (1)1. 总体方案设计 (1)2.程序流程图 (2)3. 程序框图设计 (3)3.1波形的产生及参数的设计 (3)3.1.1 正弦波 (3)3.1.2方波 (4)3.1.3锯齿波 (4)3.1.4三角波 (5)3.1.5公式波形 (6)3.2波行转换设计 (6)3.3噪声波形实现 (7)3.4波形的存储与回放 (8)4. 前面板的设计 (9)5.调试过程与结果显示 (10)5.1波形的调试 (10)5.1.1 正弦波的工作过程及波形验证 (10)5.1.2 方波的工作过程及波形验证 (11)5.1.3 三角波的工作过程及波形验证 (12)5.1.4 锯齿波的工作过程及波形验证 (12)5.1.5 公式波形的工作过程及波形验证 (13)5.2 波形的存储与回放 (14)5.3噪声波形的显示 (15)t6 结论 (15)参考文献 (16)附录 (17)课设体会 (18)基于LabVIEW的任意波形发生器设计余洪伟沈阳航空航天大学自动化学院摘要：随着电子技术、计算技术和网络技术的高速发展，传统的电子测量仪器的功能和作用已发生了质的变化，新型的虚拟仪器应运而生。

电子测量设计实验报告
实验题目：虚拟波形发生器班级：09--2
姓名：
学号：
一、LabVIEW设计目标
1.虚拟波形发生器可以产生方波，正弦波和三角波
2.产生的波形可以调节幅度，相位，幅度
二、LabVIEW设计原理
虚拟波形发生器模块的信号生成是利用系统函数生成包括方波，正弦波，三角波等各种规则波形以及频率或者幅值变化的复杂波形，从而为信号的分析和处理提供条件和基础，这些信号经过多功能数据采集卡转换为模拟信号（D/A转换），其实现过程是，首先通过检查面板上用户选择的波形类型，频率及幅值，跳转到相应的程序执行语句中，生成所需波形的数字量，然后调用LabVIEW中的数据采集部分的库函数进行D/A转换，转换后的模拟量通过D型连接器CN,输出到示波器上来观察所得到的波形。

用图形化编程语言LabVIEW来设计波形发生器，主要依靠LabVIEW库函数中提供的Basic Function Generation 子VI。

通过在前面板上信号选择按钮来实现选择各种波形。

同时可以调节幅度，相位，频率，然后把信号发生器产生的信号从数据采集卡的D/A通道送出。

三、LabVIEW设计过程
1.前面板设计
波形发生器的前面板主要由以下几个部分构成：波形选择，幅度选择，相位选择，频率选择。

2.程序框图构成
四、LabVIEW设计结论与问题讨论。

超低频任意波形信号发生器设计(LabVIEW)摘要本文介绍了广泛应用于虚拟仪器程序设计的LabVIEW图形化集成开发平台，指出了它相对于传统程序设计语言的优点。

探讨了在LabVIEW环境下,基于LabJackU12数据采集卡的任意波形发生器的设计,描述了LabJackU12的功能、特性、驱动及软硬件开发环境。

并给出了该波形发生器在上述硬件的基础上,利用LabVIEW来编写驱动程序和软面板的方法。

系统主要功能包括产生各种标准波形, 利用鼠标绘制任意波形, 波形编辑, 波形的模拟输出等, 具有操作简单、人机界面友好、软件可读性、可维护性好和系统易于升级等特点,能满足实际测试的各种需要。

基于虚拟仪器技术的测量仪器设计方法,是设计虚拟仪器系统以替代传统仪器,实现仪器快速开发的有效途径，有效地解决了在超低频率情况下信号发生的问题。

关键词:超低频任意波形LabVIEW LabJackU12 数据采集卡Design ofUltra-low Frequency Arbitrary Waveform SignalGenerator（LabVIEW）ABSTRACTIt combined computer hardware, measurement and its hardware, and software of virtual instrument. LabVIEW, a graphics integrated development environment widely used in virtual instruments design, is introduced. Its advantages relative to the traditional program languages are presented. In this paper , The Design of Arbitrary Waveform Generator was analyzed base on LabJack DAQ card, with LabVIEW. LabJackU12’s function, peculiarity, drivers and condition of soft - hardware was written. Based on these hardware, the method that The arbitrary waveform generator applies graph programming language LabVIEW to program drive and soft - panel was introduced. The main functions of the system includes generating conventional waves, using mouse to draw arbitrary waves, editing waveform and waveform analog out, and so on. And it has advantages of simple operation, kind interface between computer and users, readable and maintainable block program, and easily upgrade. The system can satisfy the requirements of many pratical testing. Finally, The design method of analyzed instruments based on Virtual instrument technology is the availability way of celerity development instruments , this paper helps the instruments instead, To effectively solve the ultra low frequency signal in the case of the problem.Key Words：U ltra-low Frequency Arbitrary Waveform Generator LabVIEW LabJack U12 DAQ(Data acquisition) Card目录第一章概述 (1)1.1 课题设计的意义及要求 (1)1.1.1 意义 (1)1.1.2 要求 (1)1.2 虚拟仪器的概念及特点 (2)1.2.1虚拟仪器的概念 (2)1.2.2虚拟仪器的特点 (2)1.3 超低频的概况和实现方法 (3)1.3.1 超低频概念 (3)1.3.2 超低频实现方案和推到公式 (3)1.3.3 超低频在程序中的应用 (3)第二章LabVIEW和LabJack (4)2.1 LabVIEW简介 (4)2.1.1 LabVIEW概念 (4)2.1.2 LabVIEW编程语言的特点 (4)2.2 LabJack数据采集卡 (5)2.2.1 硬件安装 (5)2.2.2 软件安装 (5)2.2.3 硬件说明 (5)第三章方案的选择与设计 (6)3.1 方案的选择 (6)3.1.1 任意波形发生器简介 (6)3.1.2 非虚拟的任意波形发生器 (8)3.1.3 虚拟的任意波形发生器 (8)3.2 设计的原理以及模块的划分 (8)3.2.1 硬件部分 (8)3.2.2 软件部分 (9)3.2.3 仪器总体设计思想 (10)3.2.4 设计模块的划分 (10)第四章任意波形发生器的软件设计 (12)4.1 任意波形发生器前面板的设计 (12)4.1.1 波形图指示器的创建以及属性的设置 (12)4.1.2 功能按钮的创建以及属性的设置 (13)4.1.3 数字控件和指示器的创建以及属性的设置 (13)4.1.4 通道编辑菜单的创建以及属性的设置 (14)4. 2 任意波形发生器框图程序的设计 (15)4.2.1 while循环 (15)4.2.2 本地变量 (16)4.2.3 case结构 (17)4.2.4 创建波形 (17)4. 7 任意波形绘制VI前面板的设计 (22)4.7.1 输入控件的创建以及属性的设置 (22)4.7.2 输出指示器的创建以及相应功能的实现 (23)4.7.3 用来绘制并显示波形的簇的创建以及相关的注意事项 (23)4. 8 任意波形绘制VI框图程序的设计 (24)4.8.1 初始波形簇通道的创建 (24)4.8.2 不同通道波形颜色的分配 (25)4.8.3 初始化波形图的属性 (25)4.8.4 判断波形图中的鼠标位置是否移动 (26)4.8.5 记忆鼠标的前一次位置值 (27)4.8.6 波形的显示和输出 (27)4. 9绘制新点子VI前面板的设计 (28)4. 10绘制新点子VI框图程序的设计 (28)4.10.1 判断数组中是否存在波形数据 (29)4.10.2 数组中不存在波形数据的情况 (30)4.10.3绘制新点方向的确定 (30)4.10.4 数组中存在波形数据的情况 (31)第五章系统的运行与调试 (32)5.1 调试中遇到的错误 (32)第六章结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)天津理工大学2012届本科毕业设计说明书第一章概述1.1 课题设计的意义及要求1.1.1 意义仪器设计是电信专业的一个主要分支，而虚拟仪器技术是仪器技术和计算机技术深层次相结合的产物，已经成为21世纪测试技术和仪器技术发展的主要方向。

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。

《虚拟仪器课程》课程设计题目：任意波形发生器学院名称：电气工程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计地点：设计时间：2011-12-12～2011-12-18目录一、labVIEW介绍 (3)二、任意波形发生器的设计 (4)2．1小组任务分配 (4)2．2 仪器功能描述 (4)2．3任意波形发生器发生器的前面板 (4)2．4任意波形发生器的程序框图构成 (5)2. 5 波形产生设计 (6)三、设计小结 (11)一、labVIEW介绍LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument EngineeringWorkbench，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，对于科学研究和工程使用来说是很理想的语言。

它含有种类丰富的函数库，科学家和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：（1）图形化编程LabVIEW和Visual C++、Visual Basic、LabWindows/CVI等编程语言不同，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，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／连接器。

框图是程序代码的图形表示。

LabVIEW的框图中使用了丰富的设备和模块图标，和科学家、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的相似。

多样化的图标和丰富的色彩也给用户带来不一样的体验和乐趣。

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、表格等各种不同方式显示出来。

一、前言虚拟仪器是一种新型的测试仪器，由于其硬件结构简单，主要依靠软件来实现各种测试功能，使用起来更加方便、功能更加强大，所以应用越来越广泛。

虚拟仪器彻底改变了传统仪器由生产厂家定义功能的模式，而是在少量附加硬件的基础上，由用户定义仪器功能。

因为它的运行主要依赖软件，所以修改或增加功能、改善性能都非常灵活，也便于利用PC的软硬件资源和直接使用PC的外设和网络功能。

虚拟仪器不但造价低，而且通过修改软件可增加它的适应性，进而延长它的生命周期，是一种具有很好发展前景的仪器。

与传统仪器相比，虚拟仪器具有高效、开放、易用灵活、功能强大、性价比高、可操作性好等明显优点。

传统的台式任意函数发生器价格高昂, 仪器面板单调、繁杂,单台使用, 以致数据存储、处理不方便, 以 LabVIEW为代表的软件的出现, 轻松的用虚拟仪器技术解决了这些问题, 虚拟仪器技术是以计算机为核心, 由用户设计仪器面板, 通过软件实现仪器功能, 实现信号数据的运算、分析和处理, 并可利用I/O 接口设备完成信号的采集、测量与调试, 用户可随意设计需要的仪器, 并随时根据需要, 通过更新相关软件设置来改进和扩充仪器的性能。

因此在LabVIEW平台上设计了一套任意函数发生器，是很有意义的。

二﹑总体方案设计2.1方案比较、方案论证方案一:直接数字合成图2.1 数字合成任意波形发生器方框图它的工作过程是：振荡器产生高频脉冲波形，经分频器得地址计数器的计数频率，若地址计数器为Ⅳ位(模值=2 )，则把波形的一个周期分为2 个等间隔数据点(抽样点)存入数据存储器，地址计数器不断地循环计数，存储器内数据被逐个读出，经D／A转换器和低通滤波器，可得所需波形。

该方法的特点是每一周期波形的点数是固定的，每一周期内点与点的相位间隔相同。

但两个相邻周期波形之间的两个点的时间间隔与其他点之间的相位间隔有可能不同。

当计数器的位数增加时，这种相邻间隔的误差可以忽略。

用该方法产生波形，其波形频率由两方面决定：(1)波形的频率由地址计数器的计数时钟决定，当波形存储的点数一定时，计数器的计数时钟频率越快，读出一周期波形数据的时间就越短，输出波形的频率就越高，反之则波形频率低； (2)波形的频率也由组成一周期波形的点数来确定，当地址计数器的时钟频率一定时，一周期波形的点数越多，读完一周期波形所需的时间越长，波形频率就低，反之则高。

基于LabVIEW平台的任意波形发生器计算机控制1刘静宜　1丁晓亮　2黄瑜1首都国际机场信息管理技术部(100621)　2北京海洋兴业科技有限公司(100081)摘要:本文介绍了运用G PI B接口和虚拟仪器开发平台LabVIEW设计开发的AFG320任意波形发生器的计算机控制软件,实现了AFG320的计算机控制,扩展了AFG320的功能。

关键词:任意波形发生器　G PI B　LabVIEWSoftw are for AFG320Arbitrary W aveform G enerator B ased on LabVIEW Abstract:　A control s oftware based on the G PI B interface and LabVIEW for the AFG320arbitrary waveform generator is described in this paper.The s oftware realizes the com puter con2trol of AFG320and extends the functions of AFG320.K eyw ords:　Arbitrary waveform generator,G PI B,LabVIEW.引言 飞速发展的现代科学技术对测试测量提出越来越高的要求,主要表现在测试任务多、精度高、速度快等方面,例如汽车驾驶室模拟仿真测试,传统仪器手工操作、单台使用的工作方式已经不能满足其需求,有效的解决方法就是组建自动测试系统。

为了将目前广泛使用的台式任意波形发生器仪器集成到自动测试系统中,我们为泰克公司的AFG320任意波形发生器设计了计算机控制软件。

该软件的优点是:界面友好、操作简单、功能强大、响应迅速,不仅实现了该仪器所有本地控制,而且还能实现任意波形绘制、编辑、存储、打印、输出功能。

计算机控制软件设计 AFG320是泰克公司生产的一款高性能的任意波形发生器。