49labvIEW课程设计报告(双通道虚拟信号发生器设计)

1电气与自动化工程学院课程设计评分表课程名称：虚拟仪器技术课程设计设计题目：双通道虚拟信号发生器设计班级：测控092学号：160509219姓名：王志祥项目评分比例得分课程设计平时表现20%课程设计答辩40%课程设计报告40%课程设计总成绩指导老师：谢启2012年7月13日2常熟理工学院电气与自动化工程学院《虚拟仪器技术》课程设计题目：双通道虚拟信号发生器设计姓名：王志祥学号：160509219班级：测控092指导教师：谢启起止日期：2012.7.9~2012.7.13目录31、课程设计任务书···························································42、总体设计方案·····························································82.1、虚拟仪器概念与传统仪器概念主要区别··································82.2、虚拟仪器labvIEW图形化程序的组成和特点······························92.3、为什么选择虚拟仪器LabVIEW图形化软件开发平台来设计双通道虚拟信号发生器········································································132.4、双通道虚拟信号发生器的总体结构图···································133、双通道虚拟仪器信号发生器的工作原理、功能以及使用说明····················143.1、双通道虚拟仪器信号发生器的工作原理·································143.2、双通道虚拟仪器信号发生器的前面板操作说明···························143.2.1、信号发生器的开启与关闭········································153.2.2、通道选择·····················································153.2.3、波形选择与波形参数设置·······································153.2.4、噪声的选择与参数设置··········································153.2.5、正弦波的有效值和相位差显示····································164、程序流程图、框图程序的设计及功能实现方法································164.1、程序流程图·························································164.2、框图程序的设计及功能实现方法·······································174.2.1、波形的选择与产生··············································174.2.2、选择是否加入噪声以及噪声的参数设置···························194.2.3、正弦波的有效值和相位差的测量与显示····························204.2.4、通道选择与显示················································215、调试、运行及其结果·······················································225.1、调试································································225.2、源程序·····························································235.3、运行结果：··························································276、收获、体会······························································307、参考文献································································314《虚拟仪器技术》课程设计任务书(一)题目：双通道虚拟信号发生器设计一、课程设计任务对于任何测试来说，信号的生成非常重要。例如，当现实世界中的真正信号很难得到时，可以用仿真信号对其进行模拟。常用的测试信号包括：正弦波、三角波、方波、锯齿波、各种噪声信号以及由多种正弦波合成的多频信号。信号发生器在测量中应用非常广泛，它可以产生不同频率的正弦信号、方波、三角波、锯齿波等，其输出的幅值和直流偏置也可以根据需要进行调节。信号发生器种类繁多，专用信号发生器是专门为某种特殊的测量而研制的，如电视信号发生器、编码脉冲信号发生器等；通用信号发生器按输出波形可分为正弦信号发生器、脉冲信号发生器、函数发生器和噪声发生器等，其中正弦信号发生器最具普遍性和广泛性。LabVIEW虚拟仪器技术软件开发平台提供了丰富的信号产生函数。本题目通过编写适当的LabVIEW程序，设计与实现一个双通道虚拟信号发生器。本课题通过虚拟仪器LabVIEW图形化软件开发平台，设计一种双通道虚拟信号发生器，要求所设计的双通道虚拟信号发生器可以产生和显示正弦信号、三角波、方波、锯齿波及公式波信号。具体指标与要求如下：(一)正弦信号、三角波、方波、锯齿波信号1、频率范围：0.001Hz～100KHz；2、幅值：0～10V，可选；3、直流偏置：0～2.25V，可选；4、可调整幅值、相位、频率；调整后无须重新启动（提示：用循环结构）；5、在产生的信号中可以加入高斯噪声。6、当两个通道都选择产生正弦信号时，要求可对产生的两个通道的正弦信号分别计算有效值及它们之间的相位差。(二)公式波信号5当选择产生公式波信号时，可以通过信号发生器前面板输入相应的公式，从而得到相应的波形信号。(三)通道1、通道2可以分别产生正弦信号、三角波、方波、锯齿波或公式波信号。通过设置一个“退出”按钮来退出程序。两个通道产生的信号必须在同一个示波器(Graph)中显示波形，但彼此互不干扰。每个通道可以对波形进行单独控制，分别可以选择产生输出正弦信号、方波信号、三角波信号、锯齿波信号或公式波信号。并可以对采样信息，频率，幅值以及相位参数进行调节控制，方波还可以控制占空比。(四)不能采用快速VI，正弦信号、三角波、方波、锯齿波信号的产生不能采用下面的VI，尽量使用底层VI。二、课程设计目的通过本次课程设计使学生具备：1）了解现代仪器科学与技术的发展前沿；2）学习和掌握虚拟仪器系统组成和工作原理；3）掌握虚拟仪器LabVIEW图形化软件设计方法与调试技巧；4）培养学生查阅资料的能力和运用知识的能力；5）提高学生的论文撰写和表述能力；6）培养学生正确的设计思想、严谨的科学作风；7）培养学生的创新能力和运用知识的能力。三、课程设计要求1、了解和掌握整个虚拟仪器平台的系统组成、工作原理、各单元功能和应用背景；2、根据设计任务进行文献资料的检索，根据各种独立测量仪器的功能和工作原理，确定虚拟仪器功能，制定设计方案和设计虚拟仪器面板；3、利用虚拟仪器LabVIEW软件，编写与调试虚拟仪器的图形化程序；4、撰写完整的课程设计报告。四、课程设计内容1、双通道虚拟信号发生器前面板设计；2、双通道虚拟信号发生器框图程序设计。6五、课程设计报告要求报告中提供如下内容：1、目录2、正文（1）课程设计任务书；（2）总体设计方案(包括虚拟仪器概念与传统仪器概念主要区别，虚拟仪器LabVIEW图形化程序的组成和特点，为什么选择虚拟仪器LabVIEW图形化软件开发平台来设计双通道虚拟信号发生器，双通道虚拟信号发生器的总体结构图等)；（3）简述所设计的双通道虚拟信号发生器的工作原理及自己的设计结果所实现的功能，针对前面板要有操作使用说明，以便他人能够正确使用所设计的双通道虚拟信号发生器；（4）程序流程图、框图程序的设计及功能实现方法等；（5）调试、运行及其结果；要求有双通道虚拟信号发生器设计的源程序和运行结果等。3、收获、体会4、参考文献六、课程设计进度安排本课程设计共需1周时间，其具体安排见下表:时间上午下午星期一课程设计动员、布置课程设计任务查找与消化相关资料、总体方案设计星期二软件设计软件设计星期三软件设计软件设计星期四系统调试系统调试及性能分析与总结、撰写课程设计报告星期五完成课程设计报告并上交答辩7七、课程设计考核办法本课程设计满分为100分，从课程设计平时表现、课程设计报告及课程设计答辩三个方面进行评分，其所占比例分别为20%、40%、40%。82、总体设计方案2.1、虚拟仪器概念与传统仪器概念主要区别虚拟仪器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NILabVIEW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。虚拟仪器由用户定义，而传统仪器则功能固定且由厂商定义。每一个虚拟仪器系统都由两部分组成——软件和硬件。对于当前的测量任务，虚拟仪器系统的价格与具有相似功能的传统仪器相差无几，甚至比它少很多倍。而且，由于虚拟仪器在测量任务需要改变时具有更大的灵活性，因而随着时间的流逝，节省的成本也不断累计。不使用厂商定义的、预封装好的软件和硬件，工程师和科学家获得了最大的用户定义的灵活性。传统仪器把所有软件和测量电路封装在一起利用仪器前面板为用户提供一组有限的功能。而虚拟仪器系统提供的则是完成测量或控制任务所需的所有软件和硬件设备，功能完全由用户自定义。此外，利用虚拟仪器计数，工程师和科学家们还可以使用高效且功能强大的软件来自定义采集、分析、存储、共享和显示功能。这里有一些体现虚拟仪器灵活性的例子：(1)一个应用，不同的设备在这个例子中，一位工程师正在实验室的台式计算机PCI总线上使用NILabVIEW和M系列DAQ设备开发一个应用程序，以创建一个直流（DC）电压和温度测量应用。在完成了系统构建之后，他需要在一个生产层PXI系统上配置应用程序以完成新产品的测试。或者，他可能需要应用程序具有便携性，所以他选择了NIUSBDAQ产品来完成任务。在这个例子中，无论是何种选择，在这三种情况下，他都可以仅在同一个程序中使用虚拟仪器而无需改变代码。(2)许多应用程序，一个设备假设有另外一个工程师，刚刚完成了一个利用最新的M系列DAQ设备和积分编码器测量电机位置的项目。他的下一个项目是监视和记录这个电机的功率。即使任务完全不同他也可以重用同样的M系列DAQ设备。他所需要做的就是使用虚拟仪器软件开发出新的应用程序。9此外，如果需要的话，项目既可以与一个单一的应用程序结合也可以运行在一个单一的M系列DAQ设备。虚拟仪器的重要概念就是驱使实际虚拟仪器软件和硬件设备加速的策略。NI致力于适应或使用诸如Microsoft、Intel、AnalogDevices、Xilinx以及其他公司的高投入技术。NI使用Microsoft在操作系统（OS）和开发工具方面的巨大投资。在硬件方面，NI基于AnalogDevices在A/D转换器方面的投资。基本上，虚拟仪器系统是基于软件的，所以如果只要是可以