双通道虚拟信号发生器设计.docx
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双通道虚拟信号发生器设计
虚拟仪器课程设计报告
题目:
双通道虚拟信号发生器设计
双通道虚拟信号发生器设计
一、课程设计说明:
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。
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。
本课题基于虚拟仪器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、公式波及是否加噪声信号。
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、频率及幅值可调;
2、偏置量及方波的占空比可调;
3、可调整幅值、相位、频率;调整后无须重新启动(但是有组合按键);
4、在产生的信号中可以加入高斯白噪声。
5、可以设置通道选项,可以选一个通道,也可以选两通道。
6、公式波信号:
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。
7、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。
8、采样频率和采样数课设置。
9、波形颜色可以控制,可以显示出:
红色,黄色,蓝色等三种颜色。
这里采用了事件结构来编写,在下面会介绍的。
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;
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。
CH1
频率调节
幅值调节
偏移量调节
占空比调节
相位调节
五、双通道虚拟信号发生器的函数发生部分组成框架如下所示:
六、系统登录模块如下所示:
用户名:
七、双通道虚拟信号发生器的实现:
7.1:
双通道虚拟信号发生器的前面板如下所示:
图3-1程序设计前面板
通道1,通道2框图:
图3-2通道1框图图3-3通道2框图
由图可知,由此
产生正弦信号、三角波、方波、锯齿波及公式波信号。
通过选择其中一波形即可在波形显示器里输出。
通过框图
可设置波形的幅值,频率,相位,偏置量等参数,从而产生所需要的波形。
注:
两个通道生成的波形之间不受影响,可独立操作。
当波形为方波时,框图
用来改变方波的占空比。
框图
里显示波形的数学公式。
波形图中可通过改变框图
中的设置来加入高斯白噪声,以实现对波形的干扰。
框图
用来设置信号的采样平率以及波形中的采样点数。
通过框图
可以设置波形的颜色及公式的颜色。
框图
用来结束程序的运行。
八、双通道虚拟信号发生器的程序设计。
双通道虚拟信号发生器是利用两个通道的独立性分别产生正弦信号、三角波、方波、锯齿波或公式波信号。
两个通道产生的信号在同一个示波器(Graph)中显示波形,但彼此互不干扰。
另外,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。
8.1:
通道1及通道2设计如下所示。
设计的思路:
采用一个簇常量,将幅值,频率,相位,采样率,偏置量,波形选择,公式等放进簇常量,在采用条件结构即可。
8.2:
通道选择模块如下所示:
设计思路:
采用条件结构。
8.3:
颜色改变模块如下所示。
设计思路:
此结构采用事件结构。
8.4:
是否加噪声模块。
设计思路:
采用事件结构。
8.5:
登录模块设计如下所示。
设计思路:
采用事件结构和消息对话框。
8.6:
整体结构设计:
锯齿波信号发生设计框图如下:
公式波信号发生设计框图如下:
正弦波信号发生的设计图如下:
三角波信号发生的设计图如下:
方波信号发生的设计图如下:
九、测试模块。
9.1:
登录测试。
9.2:
通道选择测试。
9.3:
是否加噪声。
9.4:
颜色改变。
9.5:
为两通道的信号以及参数分别设置及运行结果:
通道1:
偏置1,频率10Hz,幅度1V,相位10;
通道2:
偏置0,频率1Hz,幅度2V,相位0.
9.6:
为原信号及参数加入高斯噪声后的运行结果:
通道1:
偏置0,频率10Hz,幅度1V,相位10;
通道2:
偏置0,频率1Hz,幅度2V,相位0;
加入1.00的高斯白噪声.
十:
心得与体会。
LABVIEW有很多优点:
第一,在测量方面:
用户也可以十分方便地找到各种适用于测试测量领域的LabVIEW工具包。
这些工具包几乎覆盖了用户所需的所有功能,用户在这些工具包的基础上再开发程序就容易多了。
第二,在控制与测试方面LabVIEW拥有专门用于控制领域的模块----LabVIEWDSC。
除此之外,工业控制领域常用的设备、数据线等通常也都带有相应的LabVIEW驱动程序。
第三,除了以上两种应用领域,LabVIEW还包含了多种多样的数学运算函数,特别适合进行模拟、仿真、原型设计等工作。
在设计机电设备之前,可以现在计算机上用LabVIEW搭建仿真原型,验证设计的合理性,找到潜在的问题。
在高等教育领域,有时如果使用LabVIEW进行软件模拟,就可以达到同样的效果,使学生不致失去实践的机会。
这是一门实践性很强的课,很多知识是从书上看来的,觉得自己已经掌握的一些理论知识,但真到实际做东西的时候,就会觉得困难重重,这时再去查书,便有了对知识的更深层次的理解,其次遇到问题可以上网搜索,很多问题都可以迎刃而解,而且很多网友都有自己独特的见解,在他们的讨论中看到了很多有用的东西。
在我们以后的工作中,我们要尽量运用labview这门工具,因为它能给我们带来很大的方便,而且节约很多成本。
在以后的工作和学习中,我要更深入的了解这门工具。
争取在这方面有更大的进步,因为这门工具对我们来说是很重要的,我们必须掌握好这门工具。
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