虛擬儀器課程設(shè)計基于labview的函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計(2)

1、沈陽工程學(xué)院沈陽工程學(xué)院 課 程 設(shè) 計 設(shè)計題目：設(shè)計題目：基于基于 labviewlabview 的函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計的函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計 系系 別別 班級班級 測控本測控本 091091 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 學(xué)號學(xué)號 20093081032009308103 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 職稱職稱 教授教授 起止日期：起止日期： 20122012 年年 2 2 月月 2727 日起日起至至 20122012 年年 3 3 月月 2 2 日止日止 沈 陽 工 程 學(xué) 院 課程設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計任務(wù)書 課程設(shè)計題目：課程設(shè)計題目：基于基于 labviewlabview 的函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計的函數(shù)信號

2、發(fā)生器的設(shè)計 系 別 班級 測控本 091 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 職稱 教授 課程設(shè)計進行地點： f430 任 務(wù) 下 達 時 間： 2012 年 2 月 27 日 起止日期：2012 年 2 月 27 日起至 2012 年 3 月 2 日止 教研室主任 2012 年 2 月 27 日批準 基于 labview 的信號發(fā)生器的設(shè)計 1.設(shè)計主要內(nèi)容及要求 設(shè)計基于 labview 的函數(shù)信號發(fā)生器。 要求：1）掌握 ni-daq 使用方法。 2）了解函數(shù)信號產(chǎn)生方法。 3）輸出一路占空比可調(diào)的方波信號，一路函數(shù)信號（輸出信號類型可選 擇） 。2.對設(shè)計論文撰寫內(nèi)容、格式、字數(shù)的要求 （1）

3、.課程設(shè)計論文是體現(xiàn)和總結(jié)課程設(shè)計成果的載體，一般不應(yīng)少于 3000 字。 （2）.學(xué)生應(yīng)撰寫的內(nèi)容為：中文摘要和關(guān)鍵詞、目錄、正文、參考文獻等。課 程設(shè)計論文的結(jié)構(gòu)及各部分內(nèi)容要求可參照沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫規(guī) 范執(zhí)行。應(yīng)做到文理通順，內(nèi)容正確完整，書寫工整，裝訂整齊。 （3）.論文要求打印，打印時按沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫規(guī)范的 要求進行打印。 （4）. 課程設(shè)計論文裝訂順序為：封面、任務(wù)書、成績評審意見表、中文摘要 和關(guān)鍵詞、目錄、正文、參考文獻。 3.時間進度安排 順序階段日期計 劃 完 成 內(nèi) 容備注 1 2 月 27 日教師講解題目，學(xué)生查閱相關(guān)資 料 2 2 月

4、 28 日進行方案論證，確定程序流程， 熟悉ni-daq 使用方法 3 2 月 29 日程序設(shè)計 4 3 月 1 日調(diào)試程序 5 3 月 2 日撰寫論文，成果驗收 沈沈 陽陽 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院 虛擬儀器 課程設(shè)計成績評定表 系（部）：系（部）： 班級：班級： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指指 導(dǎo)導(dǎo) 教教 師師 評評 審審 意意 見見 評價 內(nèi)容 具 體 要 求權(quán)重評 分 加權(quán) 分 調(diào)研 論證 能獨立查閱文獻,收集資料；能 制定課程設(shè)計方案和日程安排。 0.15432 工作 能力 態(tài)度 工作態(tài)度認真，遵守紀律，出 勤情況是否良好，能夠獨立完 成設(shè)計工作。 0.25432 工作 量 按期圓滿完成規(guī)

5、定的設(shè)計任務(wù)， 工作量飽滿，難度適宜。 0.25432 說明 書的 質(zhì)量 說明書立論正確，論述充分， 結(jié)論嚴謹合理，文字通順，技 術(shù)用語準確，符號統(tǒng)一，編號 齊全，圖表完備，書寫工整規(guī) 范。 0.55432 指導(dǎo)教師評審成績指導(dǎo)教師評審成績 （加權(quán)分合計乘以（加權(quán)分合計乘以 1212） 分分加權(quán)分合計加權(quán)分合計 指指 導(dǎo)導(dǎo) 教教 師師 簽簽 名：名： 年年 月月 日日 評評 閱閱 教教 師師 評評 審審 意意 見見 評價 內(nèi)容 具 體 要 求權(quán)重評 分 加權(quán) 分 查閱 文獻 查閱文獻有一定廣泛性；有綜 合歸納資料的能力。 0.25432 工作 量 工作量飽滿，難度適中。 0.55432 說明

6、書的 質(zhì)量 說明書立論正確，論述充分， 結(jié)論嚴謹合理，文字通順，技 術(shù)用語準確，符號統(tǒng)一，編號 齊全，圖表完備，書寫工整規(guī) 范。 0.35432 評閱教師評審成績評閱教師評審成績 （加權(quán)分合計乘以（加權(quán)分合計乘以 8 8） 分分加權(quán)分合計加權(quán)分合計 評評 閱閱 教教 師師 簽簽 名：名： 年年 月月 日日 課課 程程 設(shè)設(shè) 計計 總總 評評 成成 績績 分分 中文摘要中文摘要 隨著電子技術(shù)、計算技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的電子測量儀器的功能和 作用已發(fā)生了質(zhì)的變化，新型的虛擬儀器應(yīng)運而生。其實質(zhì)是利用最新的計算機技術(shù) 來實現(xiàn)和擴展傳統(tǒng)儀器的功能。計算機和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個重

7、要 方向。實驗表明，設(shè)計的虛擬函數(shù)信號發(fā)生器輸出信號性能優(yōu)于普通傳統(tǒng)的信號源。 虛擬儀器是 1986 年美國國家儀器公司（ni）提供的一種新型一起概念。其基本 構(gòu)成包括計算機、虛擬儀器軟件、硬件接口模塊等。在這里，硬件僅是為了解決信號 的輸入輸出，軟件才是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵。當(dāng)基本硬件確定后，就可以通過不同的軟件 實現(xiàn)不同的功能。虛擬儀器應(yīng)用軟件集成了儀器的所有采集、控制、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果 輸出和用戶界面等功能。使傳統(tǒng)儀器的某些硬件甚至整個儀器都被計算機軟件所代替。 虛擬儀器的軟件是其最核心、最關(guān)鍵的部分，其主要功能是對硬件執(zhí)行通信和控制， 對信號進行分析和處理，以及對結(jié)果進行恰當(dāng)?shù)谋磉_和輸出等。虛

8、擬儀器的軟件開發(fā) 平臺目前主要有兩類。ni 公司的 labview 軟件開發(fā)平臺是一種專業(yè)圖形化編程軟件， 采用圖形化編程方式，結(jié)構(gòu)流程清晰，但缺點是對硬件的要求較高，比較依賴 ni 的 專用產(chǎn)品，對信號控制方式不夠靈活。 本文所述主要是虛擬函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計原理及功能。是基于 labview8.5 軟 件的設(shè)計。能夠產(chǎn)生正弦波、方波、鋸齒波、三角波等幾種波形。是以同學(xué)所接觸的 信號發(fā)生器的面板為基礎(chǔ)進行的參數(shù)設(shè)置。根據(jù)現(xiàn)實中常用信號源的基本要求，本文 設(shè)計合理的數(shù)學(xué)模型，并通過虛擬儀器和采集卡共同作用輸出該模型的物理信號。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 虛擬儀器 ni-daq 采集卡 函數(shù)信號發(fā)生器 目錄

9、目錄 1 1 設(shè)計任務(wù)描述設(shè)計任務(wù)描述 .1 1 1.1 設(shè)計題目：基于labview的函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計.1 1.2 設(shè)計要求 .1 1.2.1 設(shè)計目的 .1 1.2.2 基本要求 .1 1.2.3 發(fā)揮部分 .1 2 2 設(shè)計思路設(shè)計思路 .2 2 3 3 主程序流程圖主程序流程圖 .3 3 4 4 各部分程序框圖及前面板的設(shè)計各部分程序框圖及前面板的設(shè)計 .4 4 4.1 正弦波信號的產(chǎn)生及參數(shù)的設(shè)計 .4 4.2 方波信號的產(chǎn)生及參數(shù)的設(shè)計 .4 4.3 鋸齒波信號的產(chǎn)生及參數(shù)的設(shè)計 .5 4.4 三角波信號的產(chǎn)生及參數(shù)的設(shè)計 .6 4.5 波形控制的設(shè)計 .7 4.6 daq 助

10、手的創(chuàng)建 .7 4.7 前面板的設(shè)計 .8 5 5 多功能信號發(fā)生器工作過程分析多功能信號發(fā)生器工作過程分析 .9 9 5.1 正弦波的工作過程及波形驗證 .9 5.2 方波的工作過程及波形驗證 .9 5.3 三角波的工作過程及波形驗證 .10 5.4 鋸齒波的工作過程及波形驗證 .11 6 6 主要元器件介紹主要元器件介紹 .1212 6.1 模擬示波器 .12 6.2 ni-daq 采集卡.13 小結(jié)小結(jié) .1414 致謝致謝 .1515 參考文獻參考文獻 .1616 附錄附錄 程序框圖程序框圖 .1717 1 設(shè)計任務(wù)描述設(shè)計任務(wù)描述 1.1 設(shè)計題目：設(shè)計題目：基于基于 labview

11、 的函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計的函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計 1.2 設(shè)計要求設(shè)計要求 1.2.1 設(shè)計目的設(shè)計目的 能夠熟悉利用 labview 軟件，并用此軟件編寫程序框圖和構(gòu)造前面板。使設(shè)計的 面板更直觀，漂亮。達到虛擬儀器的功能。 1.2.2 基本要求基本要求 設(shè)計基于 labview 的函數(shù)信號發(fā)生器。 要求：1）掌握 ni-daq 使用方法。 2）了解函數(shù)信號產(chǎn)生方法。 3）輸出一路占空比可調(diào)的方波信號，一路函數(shù)信號（輸出信號類型可選擇） 。 1.2.3 發(fā)揮部分發(fā)揮部分 1） 產(chǎn)生的正弦波、三角波、鋸齒波能夠調(diào)節(jié)頻率、幅值、相位；方波能夠調(diào)節(jié)占空比。 2） 在調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上能夠?qū)㈩l率、幅值和相位

12、的值顯示出來。 2 設(shè)計思路設(shè)計思路 理解題目以后，我們又回去查閱了很多相關(guān)資料。最后確定了設(shè)計的總體思路。 用 labview 軟件設(shè)計的過程是先進行程序框圖的設(shè)計，然后再設(shè)計前面板。首先是確 定我們需要的函數(shù)信號發(fā)生器一共可以產(chǎn)生哪些波形，然后是各個波形怎樣實現(xiàn)和相 互切換。最后是怎樣來控制波形的產(chǎn)生。 從一些資料中受到啟發(fā)，我們需要解決的一共就只有四個大問題： ：與我們常用的函數(shù)信號發(fā)生器相聯(lián)系，根據(jù)儀器的功能，可以產(chǎn)生 多種波形；但是我們需要的是一種波形，所以必須做好信號相互切換的功能。因此用 case 條件結(jié)構(gòu)是最好的選擇。我可以在 case 結(jié)構(gòu)中添加多個條件分支，并用特定的數(shù) 據(jù)

13、類型表示不同的波形。在 case 結(jié)構(gòu)中的條件選擇端口加一個【文本下拉列表】 ，輸入 各個可以產(chǎn)生的波形（必須與條件分支中的標(biāo)簽一一對應(yīng)） ，這樣就可以實現(xiàn)波形的選 擇了。 ：產(chǎn)生各個波形的方法有很多。比如用公式編寫、有仿真信號生成、 還有函數(shù)生成。但是最簡單的是用【函數(shù)選板】中的【信號處理】的子選板中的【波 形生成】中的【正弦波形】 、 【方波】 、 【三角波】 、 【鋸齒波】 。但是這些控件必須自己輸 入各種參數(shù)值。 ：一個理想的函數(shù)信號發(fā)生器必須有一個開關(guān)，如我們所用到的函數(shù) 信號發(fā)生器一樣。在不需要發(fā)生器的時候就利用【開關(guān)】來控制信號的產(chǎn)生與否。因 此，只需要在 case 條件結(jié)構(gòu)的外

14、面再加一個 while 循環(huán)結(jié)構(gòu)就可以了。 ：產(chǎn)生的波形的各個參數(shù)是否滿足我們的要求，如果沒有顯示這些參 數(shù)的話，我們是不能知道的。所以只需在程序框圖中加一個顯示控件或局部變量都可 以。 以上就是整個虛擬函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計思路。 3 主程序流程圖主程序流程圖 開關(guān)開關(guān) 波形選擇波形選擇 參數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)調(diào)節(jié) 產(chǎn)生波形產(chǎn)生波形 頻率 相位 占空比 偏移量 鋸齒波 幅值 三角波 方波 開始開始 正弦波 4 各部分程序框圖及各部分程序框圖及前面板的設(shè)計前面板的設(shè)計 4.14.1 正弦波信號的產(chǎn)生及參數(shù)的設(shè)計正弦波信號的產(chǎn)生及參數(shù)的設(shè)計 產(chǎn)生波形的方法有很多，可以用【仿真信號】 、 【信號生成】等。我選擇的

15、是【波 形生成】 ，即正弦波形（） ，它一共有四個參數(shù)：頻率、幅值、相位、直流 偏移量。只要我把四個參數(shù)都設(shè)置為變量，就能實現(xiàn)各個參數(shù)的調(diào)節(jié)，進而產(chǎn)生能滿 足不同要求的波形。達到一個虛擬儀器的功能。 這只實現(xiàn)了一種波形，還有其它波形。所以就涉及到了波形的選擇。因此，我用 了 case 條件結(jié)構(gòu)。充分利用它的功能，我改變【選擇器標(biāo)簽】中的數(shù)據(jù)類型，并添加 所需要的條件分支。每一個分支就對應(yīng)一個波形。并根據(jù)這個波形的特點，選擇不同 的參數(shù)。同樣， 【分支選擇器】的數(shù)據(jù)類型必須與【選擇器標(biāo)簽】中的數(shù)據(jù)類型一致。 這樣就可以實現(xiàn)正弦波。為了使我們所得到的波形的參數(shù)更加準確，可以再添加一個 顯示控件；這

16、樣，調(diào)節(jié)參數(shù)的同時，也可以觀測它的值，看是否達到要求。 正弦波的設(shè)計原理圖如下所示： 圖 4.1.1 正弦信號程序框圖 當(dāng)然， “頻率”是有單位的。所以，我用了一個字符串函數(shù)：【格式化寫入字符串】 ， 根據(jù)要求加入了單位：“hz”。 4.24.2 方波信號的產(chǎn)生及參數(shù)的設(shè)計方波信號的產(chǎn)生及參數(shù)的設(shè)計 接下來，我設(shè)計的波形是方波。選擇【波形生成】中的方波波形（ ） ，它一共有五個參數(shù)：頻率、幅值、相位、直流偏移量、占空比。其 中，占空比尤其重要，不僅要能調(diào)節(jié)，而且要準確的顯示它的數(shù)值。同樣，把其它四 個參數(shù)都設(shè)置為變量，就能實現(xiàn)各個參數(shù)的調(diào)節(jié)，進而能滿足我們的需要。 涉及到的波形切換，用 cas

17、e 條件結(jié)構(gòu)，充分利用它的功能， 【分支選擇器】的數(shù)據(jù) 類型必須與【選擇器標(biāo)簽】中的數(shù)據(jù)類型一致。這樣既可以實現(xiàn)正弦波，也可以切換 到其它的波形。再添加一個顯示控件，調(diào)節(jié)參數(shù)的同時，也可以觀測它的值。 方波的設(shè)計原理圖如下所示： 圖 4.2.1 方波信號程序框圖 “頻率”的單位處理方法與正弦波的方法一樣即可。用一個字符串函數(shù)：【格式化 寫入字符串】 ，根據(jù)圖標(biāo)的提示和要求加入了單位：“hz”。 4.34.3 鋸齒波信號的產(chǎn)生及參數(shù)的設(shè)計鋸齒波信號的產(chǎn)生及參數(shù)的設(shè)計 與上面的方法一樣，選擇【波形生成】中的鋸齒波形（） ，一共 有四個參數(shù)：頻率、幅值、相位、直流偏移量。把四個參數(shù)都設(shè)置為變量，就能

18、實現(xiàn) 各個參數(shù)的調(diào)節(jié)。 再用一個 case 條件結(jié)構(gòu)，讓各參數(shù)值通過條件結(jié)構(gòu)的通道，并充分利用它的結(jié)構(gòu) 特點，每一個分支就對應(yīng)一個波形。并根據(jù)這個波形的特點，選擇不同的參數(shù)。同樣， 【分支選擇器】的數(shù)據(jù)類型必須與【選擇器標(biāo)簽】中的數(shù)據(jù)類型一致。這樣就可以實 現(xiàn)鋸齒波。為了使我們所得到的波形的參數(shù)更加準確，可以再添加一個顯示控件；這 樣，調(diào)節(jié)參數(shù)的同時，也可以觀測它的值。 鋸齒波的設(shè)計原理圖如下所示： 圖 4.3.1 鋸齒波信號程序框圖 “頻率”的單位處理方法與其它波形的方法一樣。用一個字符串函數(shù)：【格式化寫 入字符串】 ，根據(jù)圖標(biāo)的提示和要求加入了單位：“hz”。 4.44.4 三角波信號的產(chǎn)

19、生及參數(shù)的設(shè)計三角波信號的產(chǎn)生及參數(shù)的設(shè)計 選擇的是【波形生成】 ，即三角波形（） ，它一共有四個參數(shù)：頻 率、幅值、相位、直流偏移量。同時，把四個參數(shù)都設(shè)置為變量，就能實現(xiàn)各個參數(shù) 的調(diào)節(jié)。 還有其它波形，切換的方法前面已經(jīng)提到過。因此，用 case 條件結(jié)構(gòu)，充分利用 它的功能，改變【選擇器標(biāo)簽】中的數(shù)據(jù)類型，并添加所需要的條件分支。每一個分 支就對應(yīng)一個波形。 【分支選擇器】的數(shù)據(jù)類型必須與【選擇器標(biāo)簽】中的數(shù)據(jù)類型一 致。為了使我們所得到的波形的參數(shù)更加準確，可以再添加一個顯示控件；這樣，調(diào) 節(jié)參數(shù)的同時，也可以觀測它的值。 三角波的設(shè)計原理圖如下所示： 圖 4.4.1 三角波信號程序

20、框圖 “頻率”的單位處理方法與其它波形的方法一樣。用一個字符串函數(shù)：【格式化寫 入字符串】 ，根據(jù)圖標(biāo)的提示和要求加入了單位：“hz”。 4.54.5 波形控制的設(shè)計波形控制的設(shè)計 根據(jù)實際，當(dāng)我們在使用完信號發(fā)生器以后，必須把它關(guān)掉。所以，我們設(shè)計的 信號發(fā)生器如果沒有開關(guān)的話，就不符合要求。解決這個問題很簡單，在總的框圖外 面加一個 while 循環(huán)結(jié)構(gòu)， 【循環(huán)條件】處連接一個【開關(guān)】控件，并且選擇【真時繼 續(xù)】 。 設(shè)計如下圖所示： 圖 4.5.1 信號控制程序框圖 4.64.6 daqdaq 助手的創(chuàng)建助手的創(chuàng)建 ni-daq 主要是為被測對象提供激勵信號。根據(jù)不同的要求選擇 daq

21、 的不同功能， 例如，我們組的設(shè)計用的是 d/a 輸出；在 daq 中就是選擇【生成信號】 。具體創(chuàng)建步 驟如下： （1）在程序框圖的窗口中打開【函數(shù)】選板，執(zhí)行【測量 i/o】【daq 助手】 ， 調(diào)入 daq。 （2）如下圖所示，在【生成信號】中，選擇【模擬輸出】的【電壓】輸出，選擇 通道 ao0 或是 ao1 后，創(chuàng)建完成。 （3）后面的提示窗口，可直接點【確定】 。 圖 4.6.1 創(chuàng)建 daq 4.74.7 前面板的設(shè)計前面板的設(shè)計 無論什么儀器設(shè)備，我們首先看到的就是它的前面板，通過前面板可以直觀的看 出儀器的功能及其特點。所以前面板的設(shè)計相當(dāng)重要。我們應(yīng)當(dāng)秉持著美觀、直接、 特色

22、、規(guī)范的原則設(shè)計前面板。就如人的臉面一樣，第一印象特別重要。 下面是我設(shè)計的前面板，如圖所示： 圖 4.7.1 前面板的設(shè)計圖 5 5 多功能信號發(fā)生器工作過程分析多功能信號發(fā)生器工作過程分析 5.15.1 正弦波的工作過程及波形驗證正弦波的工作過程及波形驗證 一切準備就緒以后，點【連續(xù)運行】 ，此時【開關(guān)】為“開”的狀態(tài)，否則沒有任何 波形的輸出。程序正常運行后，轉(zhuǎn)動“頻率”、 “幅值”等參數(shù)的旋鈕，此時會發(fā)現(xiàn)顯示的 波形也隨著改變。 例如：旋轉(zhuǎn)“頻率”值為 4.9hz， “幅值”為 2.22065， “偏移量”為 1.34792， “初始相位” 為 1.21657。 驗證波形圖如下所示：

23、圖 5.1.1 正弦波的工作過程及驗證 5.25.2 方波的工作過程及波形驗證方波的工作過程及波形驗證 準備就緒以后，點【連續(xù)運行】 ，此時【開關(guān)】為“開”的狀態(tài)，否則沒有任何波形 的輸出。程序正常運行后，轉(zhuǎn)動“頻率”、 “幅值”等參數(shù)的旋鈕，此時會發(fā)現(xiàn)顯示的波形 也隨著改變。 例如：旋轉(zhuǎn)“頻率”值為 3.7hz， “幅值”為 4.8356， “偏移量”為 3.42139， “初始相位”為 3.94333， “占空比”為 50.6057。 驗證波形圖如下所示： 圖 5.2.1 方波的工作過程 圖 5.2.1 方波的驗證 5.35.3 三角波的工作過程及波形驗證三角波的工作過程及波形驗證 確定程

24、序無誤后，點【連續(xù)運行】 ，此時【開關(guān)】為“開”的狀態(tài)，否則沒有任何波 形的輸出。程序正常運行后，轉(zhuǎn)動“頻率”、 “幅值”等參數(shù)的旋鈕，此時會發(fā)現(xiàn)顯示的波 形也隨著改變。 例如：旋轉(zhuǎn)“頻率”值為 6.4hz， “幅值”為 7.83158， “偏移量”為 2.40441， “初始相位” 為 2.90392。 驗證波形圖如下所示： 圖 5.3.1 三角波的工作過程及驗證 5.45.4 鋸齒波的工作過程及波形驗證鋸齒波的工作過程及波形驗證 設(shè)計完成并確定沒錯以后，點【連續(xù)運行】 ，此時【開關(guān)】為“開”的狀態(tài)，否則 沒有任何波形的輸出。程序正常運行后，轉(zhuǎn)動“頻率” 、 “幅值”等參數(shù)的旋鈕，此時 會發(fā)

25、現(xiàn)顯示的波形也隨著改變。 例如：旋轉(zhuǎn)“頻率”值為 8.9hz， “幅值”為 3.10417， “偏移量”為 1.83658， “初 始相位”為 2.44846。 驗證波形圖如下所示： 圖 5.4.1 鋸齒波的工作過程及驗證 6 主要元器件介紹主要元器件介紹 6.1 模擬示波器模擬示波器 示波器由顯示電路顯示電路、垂直（y 軸）放大電路、水平（ x 軸）放大電路 和電源供給電路共同組成。顯示電路包括 電子槍偏、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏。 圖 6.1.1 模擬示波器 圖 6.1.2 示波器的原理圖 由示波管的原理可知，一個直流電壓加到一對偏轉(zhuǎn)板上時，將使光點在熒光屏 上產(chǎn)生一個固定位移，該位移的大小與所加

26、直流電壓成正比。如果分別將兩個直流 電壓同時加到垂直和水平兩對偏轉(zhuǎn)板上，則熒光屏上的光點位置就由兩個方向的位 移所共同決定。 如果將一個正交流電壓弦加到一對偏轉(zhuǎn)板上時，光點在熒光屏上將隨電壓的變 化而移動。這光點距離坐標(biāo)原點的瞬時偏轉(zhuǎn)值將與加在垂直偏轉(zhuǎn)板上的電壓瞬時值 成正比。如果加在垂直偏轉(zhuǎn)板上的交流電壓頻率10hz20hz 以上，則由于熒光 屏的余輝現(xiàn)象和人眼的視覺暫留現(xiàn)象，在熒光屏上看到的就不是一個上下移動的點， 而是一根垂直的亮線了。該亮線的長短在示波器的垂直放大增益一定的情況下決定 于正弦交流電壓峰一峰值的大小。如果在水平偏轉(zhuǎn)板上加一個正弦交流電壓，則會 產(chǎn)生相類似的情況，只是光點在

27、水平軸上移動罷了。如果將被測信號電壓加到垂直 偏轉(zhuǎn)板上，鋸齒波掃描電壓加到水平偏轉(zhuǎn)板上，而且被測信號電壓的頻率等于鋸齒 波掃描電壓的頻率，則熒光屏上將顯示出一個周期的被測信號電壓隨時間變化的波 形曲線。 為使熒光屏上的圖形穩(wěn)定，被測信號電壓的頻率應(yīng)與鋸齒波電壓的頻率保持整 數(shù)比的關(guān)系，即同步關(guān)系。為了實現(xiàn)這一點，就要求鋸齒波電壓的頻率連續(xù)可調(diào)， 以便適應(yīng)觀察各種不同頻率的周期信號。其次，由于被測信號頻率和鋸齒波振蕩信 號頻率的相對不穩(wěn)定性，即使把鋸齒波電壓的頻率臨時調(diào)到與被測信號頻率成整倍 數(shù)關(guān)系，也不能使圖形一直保持穩(wěn)定。因此，示波器中都設(shè)有同步裝置。也就是在 鋸齒波電路的某部分加上一個同步

28、信號來促使掃描的同步，對于只能產(chǎn)生連續(xù)掃描 （即產(chǎn)生周而復(fù)始連續(xù)不斷的鋸齒波）一種狀態(tài)的簡易示波器（如國產(chǎn)sb-10 型 示波器等）而言，需要在其掃描電路上輸入一個與被觀察信號頻率相關(guān)的同步信號， 當(dāng)所加同步信號的頻率接近鋸齒波頻率的自主振蕩頻率（或接近其整數(shù)倍）時，就 可以把鋸齒波頻率 “拖入同步”或“鎖住”。對于具有等待掃描（即平時不產(chǎn)生鋸齒波， 當(dāng)被測信號來到時才產(chǎn)生一個鋸齒波進行一次掃描）功能的示波器（如國產(chǎn)st- 16 型示波器、 sbt-5 型同步示波器、 sr-8 型雙蹤示波器等等）而言，需要在其掃 描電路上輸入一個與被測信號相關(guān)的觸發(fā)信號，使掃描過程與被測信號密切配合。 這樣，

29、只要按照需要來選擇適當(dāng)?shù)耐叫盘柣蛴|發(fā)信號，便可使任何欲研究的過程 與鋸齒波掃描頻率保持同步。 6.2 ni-daq 采集卡采集卡 可利用編程語言驅(qū)動程序函數(shù)，從而驅(qū)動數(shù)據(jù)采集卡，設(shè)計者只需正確設(shè)置輸入 參數(shù)，就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的任務(wù)，而不需要編寫代碼程序。一個典型的數(shù)據(jù)采集卡的 功能有模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字 i/o、計數(shù)器/定時器等，這些功能分別由相應(yīng)的單 元電路來實現(xiàn)。 模擬輸入是采集卡最基本的功能。它一般由多路開關(guān)、放大器、采集/保持電路， 以及 a/d 轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)，通過這些部分，一個模擬信號就可以轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。a/d 轉(zhuǎn)換器的性能和參數(shù)直接影響著模擬輸入的質(zhì)量，要根據(jù)實際需要的精度

30、來來選擇合 適的 a/d 轉(zhuǎn)換器。模擬輸出通常是為系統(tǒng)提供輸出或控制信號。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的建立時 間、轉(zhuǎn)換率、分辨率等因素都會影響模擬輸出信號。建立時間和轉(zhuǎn)換率決定了輸出信 號幅值改變的快慢。建立時間短、轉(zhuǎn)換率高的 d/a 轉(zhuǎn)換器可以提供一個較高頻率的信 號。應(yīng)該實際需要選擇 d/a 轉(zhuǎn)換器的參數(shù)指標(biāo)。 數(shù)據(jù)采集(daq)是通過 daq 卡采集數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)。通常一塊 daq 卡能實現(xiàn)多 種功能，其中包括模數(shù)轉(zhuǎn)換(a/d)、數(shù)模轉(zhuǎn)換(d/a)、數(shù)字輸入輸出(di/o)和計算器/定時 器功能。 圖 7.2 數(shù)據(jù)采集卡各接口介紹 小結(jié)小結(jié) 這一次虛擬儀器的課程設(shè)計的時間比較短，就一周時間。于是同學(xué)們都

31、緊鑼密鼓 的張羅怎樣讓自己的作品做得更好，功能更多，前面板更具有創(chuàng)意。于是同學(xué)們都積 極思考、相互交流。因此，時間就過得很快，也很有意義。 當(dāng)然過程中遇到困難時不可避免的，要想做成一個讓人滿意的作品必須對程序框 圖中的程序反復(fù)測試和修改。由于老師為了培養(yǎng)我們獨立解決問題的能力，因此一般 不參與設(shè)計。在同學(xué)的幫助下，最后終于把問題都解決了。有時侯我們也會遇到自己 確實不能解決的問題，老師還是會提出解決問題的建議，或是指點應(yīng)該改進的方向。 課程設(shè)計是對所學(xué)知識的綜合理解與應(yīng)用，它不僅要求我們對 labview 軟件特別 熟悉，而且還要求我們能夠熟練運用各個【編程】中的各種函數(shù)結(jié)構(gòu)。通過設(shè)計函數(shù) 信

32、號發(fā)生器，讓我懂得發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，并解決問題可以提高自己的能力。同時 通過分析解決問題，加深對所學(xué)知識的理解與掌握。通過這次課程設(shè)計我學(xué)到了很多 書本上永遠都學(xué)不到得東西， 在課設(shè)期間我?guī)缀趺刻於既嶒炇艺J真思考更好的辦法，將自己的想法通過程序 框圖，并在前面板上面顯示出來。很多時候我堅持認為自己的想法沒有問題，但就是 怎么也不能達到預(yù)期的結(jié)果。甚至我還懷疑是不是機器出了什么問題。當(dāng)經(jīng)過很多次 的修改、重新運行，終于成功的那一刻，內(nèi)心的成就感和自豪感是那么的強烈。 經(jīng)過這次課程設(shè)計，虛擬儀器的強大作用和它巨大的發(fā)展?jié)摿ψ屛液苷駣^。原來 人類的技術(shù)進步得那么快，為了讓損失最小，通過這種特殊的軟件來創(chuàng)造出更好的作 品。對該信號發(fā)生器所產(chǎn)生的信號進行測試，結(jié)果表明該信號源輸出正弦信號性能優(yōu) 于普通傳統(tǒng)信號源產(chǎn)生的信號。虛擬儀器不是計算機功能簡