電子測量與虛擬儀器綜合訓(xùn)練課程設(shè)計報告(DOC)

1、電子測量與虛擬儀器綜合訓(xùn)練課程設(shè)計報告設(shè)計題目：電子測量儀器虛擬化設(shè)計班 級： 姓 名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：成 績： 江蘇理工學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2015 年11月16日至2015年12月4日目錄、/. .1.前言第 1 章 虛擬信號發(fā)生器設(shè)計 2.1.1設(shè)計要求 2.1.2 設(shè)計思路與預(yù)期功能 2.1.3 系統(tǒng)設(shè)計介紹 3.1.3.1 虛擬信號發(fā)生器的前面板設(shè)計 3.1.3.2 虛擬信號發(fā)生器的程序框圖設(shè)計 4.1.4 虛擬信號發(fā)生器的各子模塊設(shè)計 4.1.4.1 波形選擇模塊 4.1.4.2 波形生成模塊 5.1.5測試與結(jié)果 5.1.5.1 正弦波運行結(jié)果 5.1.5.2 三角波運行結(jié)果

2、6.1.5.3 方波運行結(jié)果 7.1.5.4 鋸齒波運行結(jié)果 7.1.5.5 掃描信號波形運行結(jié)果 8.1.6性能分析 8.第 2 章 虛擬雙蹤示波器設(shè)計 9.2.1設(shè)計要求 9.2.2 設(shè)計思路與預(yù)期功能 9.2.3 系統(tǒng)設(shè)計介紹 1.0.2.3.1 整體設(shè)計方案 1.02.3.2 設(shè)計步驟 112.4測試與結(jié)果 1.3.2.4.1 A通道（B通道）單獨顯示波形 1 32.4.2 A、B 兩通道同時顯示波形 1. 42.4.3 A、B 兩通道疊加顯示波形 1. 52.4.4 A-B 兩通道顯示波形 1.52.5性能分析 1.6.2.6 數(shù)據(jù)采集卡應(yīng)用 1.62.6.1采集卡 NI PCI-6

3、221 1.62.6.2 數(shù)采卡驅(qū)動 1.72.6.3 數(shù)采卡整體設(shè)計 1.92.6.4 數(shù)采卡采集 2.0第 3 章 虛擬數(shù)字頻率計設(shè)計 2.43.1設(shè)計要求 2.4.3.2 設(shè)計思路與預(yù)期功能 2.43.3 系統(tǒng)設(shè)計介紹 2.5.3.3.1前面板 2.53.3.2 程序框圖 2.53.4測試與結(jié)果 2.6.3.4.1 正弦波測試結(jié)果 2.63.4.2 三角波測試結(jié)果 2.73.4.3 方波測試結(jié)果 2.73.4.4 鋸齒波測試結(jié)果 2.8訓(xùn)練總結(jié) 2.9.參考文獻 3.0.、八前言虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展及其在國民經(jīng)濟發(fā)展中的重要作用現(xiàn)代儀器儀表技術(shù) 是計算機技術(shù)和多種基礎(chǔ)學(xué)科緊密結(jié)合的產(chǎn)物。

4、隨著微電子技 術(shù)、計算機技術(shù)、 軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，新的測試理論、測試方法、測試 領(lǐng)域以及新 的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)， 在許多方面已經(jīng)沖破了傳統(tǒng)儀器的概念， 電子測量儀器的 功能和作用發(fā)生了質(zhì)的變化。在此背景下，1986年美國國家儀器公司（National Instruments, NI）提出了虛擬 儀器（Virtual Instrument, VI）的概念。盡管迄今為止虛擬儀器還沒有一個統(tǒng)一的定 義，但是一般認為：虛擬儀器是在 PC 基礎(chǔ)上通過增加相關(guān)硬 件和軟件構(gòu)建而 成的、具有可視化界面的可重用測試儀器系統(tǒng)。本次綜合訓(xùn)練包含三個項目， 分別是虛擬信號發(fā)生器設(shè)計， 虛擬雙蹤示波器 設(shè)

5、計和虛擬數(shù)字頻率計設(shè)計。（1）虛擬信號發(fā)生器設(shè)計中，信號源波形應(yīng)該有正弦波、方波、三角波、 鋸齒波、掃頻信號等不同的波形選擇。信號的頻率、幅值、和占空比等波形參數(shù) 可按需要進行調(diào)節(jié)，并了解和掌握各功能模塊對信號發(fā)生器性能的影響。（2）虛擬雙蹤示波器設(shè)計中，要求可以對兩路信號進行觀察和測量。（3）虛擬數(shù)字頻率計設(shè)計中，要求完成頻率 /周期測量，測頻時，閘門需分為四擋可選（分別為10ms, 0.1s, 1s, 10s）;另外，測周期時，可實現(xiàn)周期倍乘， 需分為四擋可選，分別為 100，101，102，103 。第 1章 虛擬信號發(fā)生器設(shè)計1.1 設(shè)計要求（1）編寫 LABVIEW 仿真信號發(fā)生器實

6、驗程序，要求可以產(chǎn)生方波（占空 比可調(diào)）、 正弦波、三角波、鋸齒波等多種波形， 而且要求各種波形的參數(shù)可調(diào)、 可控。頻率調(diào)節(jié)范圍不小于10Hz1MHz ;信號相位0 360可調(diào)；方波占空比 可調(diào)；幅度 030v 可調(diào)；掃頻信號（信號幅度不變， 頻率線性變化 10Hz1MHz）（2）編寫程序?qū)Ω鞣N波形的有效值、全波平均值、峰值等進行測量，在全 波平均值測量時要注意程序編寫過程。 同時記錄各種關(guān)鍵的實驗程序和實驗波形 并說明。（3）界面要求：參數(shù)控制、控制按鈕、波形顯示。（4）觀察仿真結(jié)果并進行分析。（5）對該虛擬信號源進行性能評價。1.2 設(shè)計思路與預(yù)期功能本次訓(xùn)練主要是闡述虛擬信號發(fā)生器的前面

7、板和程序框圖的設(shè)計。 設(shè)計完的 信號發(fā)生器的功能包括能夠產(chǎn)生正弦波、 矩形波、三角波、鋸齒波四種信號波形； 波形的頻率、幅值、相位、偏移量及占空比等參數(shù)由前面板控件實時可調(diào)。虛擬信號發(fā)生器是基于 LabVIEW 軟件進行編程的，它使用的是圖形化編程 語言。要完成一個虛擬信號發(fā)生器首先要進行前面板的設(shè)計， 根據(jù)信號發(fā)生器所 要實現(xiàn)的功能， 在控件選板中選擇相應(yīng)的控件， 放在前面板相應(yīng)的位置上， 擺放 要使前面板看起來比較協(xié)調(diào)。 最為關(guān)鍵的是程序框圖的設(shè)計。 程序框圖的設(shè)計主 要用到函數(shù)選板， 根據(jù)本程序要實現(xiàn)的功能， 在函數(shù)選板中選擇相應(yīng)的函數(shù)， 由 于程序是多次執(zhí)行，所以需要用到循環(huán)結(jié)構(gòu)。 調(diào)

8、試程序即可得到一個信號發(fā)生器。1.3系統(tǒng)設(shè)計介紹1.3.1虛擬信號發(fā)生器的前面板設(shè)計首先在前面板需要添加兩個波形顯示窗口，用于顯示產(chǎn)生的信號，由于產(chǎn)生信號的頻率、頻率檔選擇、幅值、相位、偏移量以及當(dāng)波形為矩形波時的占空比 可調(diào)，所以要在前面板添加四個旋鈕控件。為了更準確的輸入并實時顯示這四個旋鈕控件的具體數(shù)值，需要打開控件的數(shù)字顯示項。信號波形均為可調(diào)，因此要添加一個枚舉來選擇不同的信號類型， 信號類型包括正弦波、矩形波、三角波、鋸齒波。因為程序還需要調(diào)占空比，所 以前面板上還需要輸入控件并且加上信號重置開關(guān)。由此得到信號發(fā)生器的前面 板如圖1.1所示。虛擬函數(shù)倍號發(fā)生器釆IT點馥豹R薊M題曲

9、4xn soaa購.100歐-AOlu *50 J M r 30-i JOw0 )0000汕圖1.1信號發(fā)生器的前面板分析：通過信號選擇，虛擬信號發(fā)生器可以實現(xiàn)正弦波、矩形波、三角波、 鋸齒波信號的輸出，調(diào)節(jié)旋鈕可以改變所選輸出波形的幅值、頻率、相位，控制 輸入控件可調(diào)偏移量和占空比（只有當(dāng)選擇矩形波時可調(diào)），由此可見，虛擬信號發(fā)生器很容易地實現(xiàn)了信號的調(diào)節(jié)。1.3.2虛擬信號發(fā)生器的程序框圖設(shè)計LabVIEW軟件中包括很多種函數(shù)，用戶可以從軟件中調(diào)用任意的函數(shù)供用 戶使用。本實驗涉及到正弦波形、方波波形、三角波形、鋸齒波形、循環(huán)結(jié)構(gòu)、 條件結(jié)構(gòu)、延時等函數(shù)。信號發(fā)生器的程序框圖設(shè)計如圖1.2

10、所示。圖1.2信號發(fā)生器的程序框圖分析：首先需要對前面板上的 信號類型”輸入控件的屬性進行一下設(shè)置，使 其在控件下拉列表里可以選擇 正弦波” 矩形波” 三角波” 鋸齒波”在程序 面板上添加一個條件結(jié)構(gòu)，將信號選擇”控件與其相連。按照屬性的設(shè)置，條件結(jié)構(gòu)值為0時，在條件結(jié)構(gòu)里加入一個正弦波形函數(shù)； 條件結(jié)構(gòu)值為1時加入一個三角波形函數(shù)；條件結(jié)構(gòu)值為2時加入一個方波形函 數(shù)；條件結(jié)構(gòu)值為3時加入一個鋸齒波形函數(shù)，將頻率、幅值、相位、偏移量、 占空比輸入控件分別和這五個波形函數(shù)連起來。 為了方便觀察波形變化，添加一 個時間延時函數(shù)。為了實現(xiàn)程序的連續(xù)運行，添加一個 while循環(huán)結(jié)構(gòu)。最終， 所設(shè)計

11、的信號發(fā)生器的程序框圖上圖所示。1.4虛擬信號發(fā)生器的各子模塊設(shè)計1.4.1波形選擇模塊該信號發(fā)生器的波形選擇功能由前面板上的文本下拉列表”輸入控件實現(xiàn)，現(xiàn)將其命名為 信號選擇”首先需要設(shè)置一下它的屬性，其設(shè)置情況如圖1.3所示。圖1.3信號選擇輸入控件的屬性設(shè)置1.4.2波形生成模塊本設(shè)計中用到的波形生成模塊包括正弦波形、方波波形、三角波形、鋸齒波形，如圖1.4所示。l|JkG104tasiF圖1.4波形函數(shù)ettca1.5測試與結(jié)果1.5.1正弦波運行結(jié)果正弦波運行結(jié)果如圖1.5所示圖1.5正弦信號發(fā)生器前面板分析：在前面板的 彼形選擇”中選擇正弦波，改變頻率，調(diào)節(jié)各個旋鈕數(shù)值, 觀察正弦

12、波的變化。上圖顯示的即為正弦波的顯示情形。1.5.2三角波運行結(jié)果三角波運行結(jié)果如圖1.6所示圖1.6三角信號發(fā)生器前面板分析：在前面板的 波形選擇”中選擇三角波，改變頻率，調(diào)節(jié)各個旋鈕數(shù)值, 觀察三角波的變化。上圖顯示的即為三角波的顯示情形1.5.3方波運行結(jié)果方波運行結(jié)果如圖1.7所示圖1.7方波信號發(fā)生器前面板分析：在前面板的 波形選擇”中選擇方波，改變頻率，調(diào)節(jié)各個旋鈕數(shù)值, 占空比可調(diào)，觀察方波的變化。上圖顯示的即為方波的顯示情形。1.5.4鋸齒波運行結(jié)果鋸齒波運行結(jié)果如圖1.8所示圖1.8鋸齒信號發(fā)生器前面板分析：在前面板的 波形選擇”中選擇鋸齒波，改變頻率，調(diào)節(jié)各個旋鈕數(shù)值, 觀

13、察鋸齒波的變化。上圖顯示的即為鋸齒波的顯示情形1.5.5掃描信號波形運行結(jié)果掃描信號波形如圖1.9所示圖1.9掃描信號波形前面板分析：在前面板的 波形選擇”中選擇掃描波形，改變頻率，調(diào)節(jié)各個旋鈕數(shù) 值，占空比可調(diào)，觀察掃描波形的變化。上圖顯示的即為掃描波形的顯示情形。1.6性能分析（1）本程序界面清晰，基本與實物圖相符，生動形象，對于波形輸出具有 實時的動態(tài)效果。（2）在采樣數(shù)過大時，因為界面有限的原因，產(chǎn)生的波形將會很密集，無 法辨析波形。（3）本程序?qū)π盘栴l率有要求，因為信號輸入為轉(zhuǎn)盤輸入，在頻率較小時, 信號能夠正常顯示在示波器上；但如果頻率過大，將需要調(diào)整頻率輸入的范圍。第 2 章 虛

14、擬雙蹤示波器設(shè)計2.1 設(shè)計要求（1）編寫 LabVIEW 虛擬示波器實驗程序，要求可以對兩路信號進行觀察 與測量。（2）界面要求：參數(shù)控制、控制按鈕、波形顯示。 前面板設(shè)計控制包括通道選擇控制、 垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度、 時基控制和波形顯示 控件等；通道選擇主要控制單通道 /雙通道；時基控制主要控制采集卡掃描率、 各通道的掃描次數(shù) （取樣數(shù)），波形顯示控制示波器的五種工作狀態(tài) CHA 、CHB、 CHA&CHB 、CHA+CHB 、 CHA-CHB 模式。A、B、A&B模式：通過顯示通道選擇按鍵 A和B，可以任意顯示某一通道 或兩個通道輸入信號的波形； A+B 、 A-B 模式：當(dāng)兩個通道處于選通狀

15、態(tài)時，使 用此模式顯示兩個通道信號代數(shù)相加、相減后的波形。（3）觀察仿真結(jié)果并進行分析。（4）對該虛擬示波器進行性能評價。2.2 設(shè)計思路與預(yù)期功能本設(shè)計的想法是盡量與現(xiàn)實中的面板相一致， 實現(xiàn)示波器最基本的顯示和調(diào) 節(jié)功能。所以本設(shè)計我設(shè)計了包含 CH A 和 CH B 的雙通道示波器，即雙蹤示波 器。設(shè)計時考慮的是以下幾個部分 :（1）CH A 和 CH B 通道設(shè)計及選擇。設(shè)置兩個控件控制 CH A 和 CH B 選 通狀況，分別輸入正弦波、三角波、方波和鋸齒波。（2）波形產(chǎn)生。由于沒有外界信號輸入設(shè)備，所以不能用外部數(shù)據(jù)采集的 方法輸入信號波形， 那么自己設(shè)計一個信號發(fā)生器， 使兩個通

16、道都能實現(xiàn)基本模 擬信號正弦波、三角波、方波、鋸齒波的輸入。(3) 波形顯示。采用波形圖控件。(4) 波形控制部分。包括CH A信號幅度調(diào)節(jié)和幅度偏移、CHB信號幅度 調(diào)節(jié)和幅度偏移、同時開的時候兩個信號疊加開關(guān)。(5) 停止示波器。通過while循環(huán)的停止按鈕設(shè)置示波器停止工作。2.3系統(tǒng)設(shè)計介紹2.3.1整體設(shè)計方案本設(shè)計的VI在創(chuàng)建過程中，首先創(chuàng)建前面板，然后進行程序框圖的編寫。在程序的編寫中，使用了條件結(jié)構(gòu)，while循環(huán)結(jié)構(gòu)以及常用的數(shù)據(jù)處理函數(shù)，同時還用到了信號生成控件 VI、旋鈕控件VI等多個labVIEW控件。在程序框 圖的編寫過程中，創(chuàng)建了多個labVIEW子VI，用于雙通道

17、示波器部分功能的實圖2.1虛擬雙蹤示波器前面板圖2.2虛擬雙蹤示波器程序框圖2.3.2設(shè)計步驟1. 通道A、B的選擇及波形發(fā)生在程序框圖面板上調(diào)用一個子VI，程序框圖如圖2.3所示圖2.3子VI程序框圖W2. 波形控制和調(diào)節(jié)部分2.4、圖 2.5這部分是為了獲得顯示波形的詳細信息而設(shè)計的，其結(jié)構(gòu)如圖所示。幅WvirpeHl-|rnBTl|-方?jīng)嬲贾帘葓D2.4信息顯示控件Fool- 圖2.5延遲時間分析：圖2.5是為了更清楚的觀測而設(shè)置的，運行期間信號變化很快，不利 于做詳細的觀測比較，解決該問題的方法是設(shè)置一個延遲時間模塊。3. A、B兩通道波形顯示的程序框圖設(shè)計(1) A通道單獨顯示波形如圖

18、2.6所示圖2.6 A通道單獨顯示波形分析：利用了一個條件選擇結(jié)構(gòu)，當(dāng)顯示方式選擇 A時，前面板上顯示的 只有A通道的波形；當(dāng)顯示方式選擇B時，前面板上顯示的只有B通道的波形; 當(dāng)顯示方式選擇A&B時，前面板上顯示的有AB兩通道的波形。(2) A、B兩通道顯示波形的程序框圖如圖2.7所示圖2.7 A、B兩通道顯示波形方式程序框圖分析：上圖即為A、B兩通道顯示波形方式的程序框圖，此時前面板枚舉型輸入控件選擇顯示方式，可以選擇不同的顯示方式，如 A+B、A-B、A&B。可以 更好的來觀察波形顯示的情形。2.4測試與結(jié)果2.4.1 A通道（B通道）單獨顯示波形圖(a)圖(b)SB尖:-丿* IBSE

19、 1級in!pri1itvi II圖(c)圖(d)圖2.8單通道波形顯示分析：前面板上， 顯示方式”選擇A或B, “CH A和 “CH B可分別下拉選擇正弦波、三角波、方波、鋸齒波，這時，屏幕上顯示的即為圖2.8所示的幾個波形，都是單獨顯示的，可以調(diào)節(jié)幅值、頻率來改變波形的幅值和頻率等。2.4.2 A、B兩通道同時顯示波形雙通道顯示輸入頻率fA 50Hz，fB 20Hz ；幅值UAm 2v ； U Bm 1v ;垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)為0.4v/div;時基因數(shù)為10ms/div;雙通道顯示波形如圖2.9所示。圖2.9雙通道波形顯示分析：前面板上， 通道選擇”選擇“A&B, “CH A和“CH B可分別

20、下拉選擇正弦波、三角波、方波、鋸齒波，這時，屏幕上顯示如上圖，可以調(diào)節(jié)幅值、頻率來改變波形的幅值和頻率等。兩通道的周期和幅值實際值計算如下:CHA: fA150Hz（式1-1)10ms2U Am0.2v101v（式1-2)2CHB: fB120Hz（式1-3)10ms5U Bm0.2v50.5v（式1-4)2通過計算，可見兩通道頻率、幅值的實際值與理論值的誤差不大， 所以此虛擬雙蹤示波器設(shè)計是正確的243 A、B兩通道疊加顯示波形A、B兩通道疊加波形顯示如圖2.10所示。曲塢D K圖2.10 A通道和B通道疊加顯示分析：前面板上， 通道選擇”選擇“A+H, “CHA”和“CHB可分別下拉選 擇

21、正弦波、三角波、方波、鋸齒波，這時，屏幕上顯示的即為圖 2.10所示的幾 組波形，可以調(diào)節(jié)幅值、頻率來改變波形的幅值和頻率等。2.4.4 A-B兩通道顯示波形A-B顯示波形如圖2.11所示尺時間圖2.11 A-B顯示分析：前面板上，通道選擇”選擇“4B” “CH A和“ CH B可分別下拉選擇 正弦波、三角波、方波、鋸齒波，這時，屏幕上顯示的即為圖 2.11所示的幾組 波形，可以調(diào)節(jié)幅值、頻率來改變波形的幅值和頻率等。2.5性能分析（1）本程序界面清晰，基本與實物圖相符，生動形象，對于波形輸出具有 實時的動態(tài)效果。（2）在兩通道交替顯示波形和斷續(xù)顯示波形時，波形會很快的閃動，此時 可以適當(dāng)?shù)脑?/p>

22、加延遲時間，以便更好的觀察波形的變化。（3）本設(shè)計中，兩通道都可以正常的顯示波形， 交替和斷續(xù)也都可以實現(xiàn)2.6數(shù)據(jù)采集卡應(yīng)用2.6.1 采集卡 NI PCI-6221采集卡引腳圖如圖2.12所示NI PCI/PXI-6221 (68弓|腳AIO-34AkeAl GNO33口AI9632MQNDM2ssJ1AI10AIGJNDwMSAI 11AKGNDAI 鈕2&M4AI126127AHGNDMS罠?6Al GJND2*5AI6Al 1424AUG NOAl 75723AI19AOOAl GNO鷲22AO GNDAjo gNd55巧AO 1S*NCD GhDS319F0.4POOP0.5蠶13

23、DGND Ml5117n曲口聞16P0.F0.24t15DQNDMU./14+S V図.34：13DGNDPFl4EOGNDPR祐11PFI 卯 1.0DQMD410F1F1 1/P1.1PFI誇43$OGNDPfl 3円 3428+5VPFI 4/R1 4417DRND PFI 沖 JPlFI舊也5PFI甘5RF I 6/P1J6Ptl HP t4DGNDPFI &P?.O373PlFI1n RND:補譽PFI 15/P24口 GND3S1rn 146J.hll； IMJGOTKWCr圖2.12數(shù)采卡引腳圖2.6.2數(shù)采卡驅(qū)動在Labview中應(yīng)用采集卡時需要安裝驅(qū)動 NI DAQmx, L

24、abview 版本在2014 及以上的則需要安裝驅(qū)動版本為 NI DAQmx14.5及以上。Labview中調(diào)用DAQmx模塊是采用任務(wù)形式：創(chuàng)建任務(wù) 一設(shè)置采樣時鐘一 開始任務(wù)一任務(wù)完成一停止任務(wù)一清除任務(wù)一錯誤處理。（1）創(chuàng)建任務(wù)，創(chuàng)建一個輸出通道。設(shè)置所測量的最大和最小值，輸入接線端配置，物理通道一一指定用于生成 虛擬通道的物理通道。DAQmx物理通道常量包含系統(tǒng)已安裝設(shè)備和模塊上的全 部物理通道。terminal configuration懾小電壓2最大電壓21111WtLftnK I1輔出信號物湮通iiM電壓司| ruruL.圖2.13虛擬物理通道圖(2) 輸出接線端配置：物理通道用

25、采集卡上空閑的I/O端口。(3) 采樣時鐘設(shè)置：設(shè)定采樣時鐘源為采卡時鐘，OnboardClock；設(shè)定采樣模式為連續(xù)采樣；設(shè)定頻率為輸出信號頻率的100倍左右。圖2.14采樣時鐘程序框圖(4) 寫入波形數(shù)據(jù)：設(shè)置通道為 一模擬波形單通道多采樣(5) 開始任務(wù)的控件說明如圖2.15所示。DAQmx Start Taslcvi任努/鍛道輸入DnQlmx劉施于圖2.15開始任務(wù)控件(6) 任務(wù)完成與否？：使用while循環(huán)來判斷如圖2.16所示圖2.16采樣時鐘程序框圖(7) 停止一清除一錯誤處理如圖2.17所示圖2.17采樣時鐘程序框圖2.6.3數(shù)采卡整體設(shè)計1.前面板如圖2.18所示Jo1 圖

26、2.18數(shù)采卡前面板2.程序框圖如圖2.19所示圖2.19數(shù)采卡程序框圖2.6.4數(shù)采卡采集1X25-Q詰皿也1-dI丿 f OJl0J1M/tdill悶M2 Bl、- :皿HOLIn3I F| 廚g46|A|ft MB1$1；1HUB:h iAIKJ AiL斯肘祁9：1.信號發(fā)生器產(chǎn)生正弦波如圖2.20所示。002(I601X-O9164D14 I20- 30 160 P如 o2 I O圖2.20正弦波產(chǎn)生波形圖2.21正弦波產(chǎn)生波形2.信號發(fā)生器產(chǎn)生鋸齒波如圖2.22所示圖2.22鋸齒波產(chǎn)生波形圖2.23鋸齒波產(chǎn)生波形3.信號發(fā)生器產(chǎn)生方波如圖2.24所示。圖2.24方波產(chǎn)生波形4.信號刖

27、間圖2.25方波產(chǎn)生波形圖2.26三角波產(chǎn)生波形圖 2.26 三角波產(chǎn)生波形分析：從以上幾組采集到的波形對比看出， 信號發(fā)生器生成的波形與數(shù)據(jù)采 集卡采集到的波形不盡相同，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因有可能是信號傳輸中存在噪 聲，噪聲是不可避免的，只能通過一些辦法來減小噪聲從而讓輸出波形更直觀、 更美觀。第 3 章 虛擬數(shù)字頻率計設(shè)計3.1 設(shè)計要求（1）編寫 LABVIEW 虛擬數(shù)字頻率計實驗程序， 要求可以對方波、 正弦波、 三角波、鋸齒波等多種周期信號進行頻率的測量。頻率調(diào)節(jié)范圍可調(diào)。（2）界面要求：參數(shù)控制、控制按鈕、測量頻率顯示。（3）頻率測量的閘門為四擋可選： 10ms、0.1s、 1s、1

28、0s。（4）周期測量倍率： 100、101、102、103 。（5）觀察仿真結(jié)果并進行分析。（6）對該虛擬數(shù)字頻率計進行性能評價。3.2 設(shè)計思路與預(yù)期功能 （1）頻率計：所謂頻率計就是指用來測量輸入信號頻率的儀器。 （2）測量原理： 通過測量多個采樣周期的的周期，于是我們可以得到各個周期內(nèi)信號的頻 率，然后用多周期求平均值的方法得出所求信號的頻率。至于頻率的相對誤差， 我們可以通過數(shù)組的前N個周期內(nèi)的平均頻率減去前 N-1個周期內(nèi)的平均頻率， 然后除以所求得的頻率即可。信號的頻率計算公式我們用的最常見的為 Fs=1/T,其中T是指信號的周期。 我們通過波峰檢測模塊得到各周期波峰所在時刻的數(shù)組

29、，然后用循環(huán)實現(xiàn)數(shù)組內(nèi) 后一項減前一項，得到另外一個數(shù)組。將該數(shù)組內(nèi)各元素進行求倒等處理， 得到 各個周期內(nèi)的信號頻率。為了使測量結(jié)果更精確，我們利用多周期平均計算方法 計算信號頻率。3.3系統(tǒng)設(shè)計介紹3.3.1前面板前面板重要組成部分：波形器、函數(shù)信號發(fā)生器模塊、原信號輸出頻率、幅 值、相位調(diào)節(jié)、方波占空比、門控調(diào)節(jié)、信號類型選擇、測量頻率輸出、位置輸圖3.1虛擬數(shù)字頻率計前面板3.3.2程序框圖程序框圖重要組成部分：基本函數(shù)信號發(fā)生器模塊、波形輸出模塊、波峰檢 測模塊、數(shù)組長度測量及數(shù)組索引、條件選擇結(jié)構(gòu)、 FOR循環(huán)結(jié)構(gòu)、FOR循環(huán) 中移位寄存器等。如圖3.2所示。圖3.2虛擬數(shù)字頻率計

30、程序框圖3.4測試與結(jié)果3.4.1正弦波測試結(jié)果正弦波測試波形如圖3.3所示。圖3.3正弦波測試結(jié)果分析：圖中頻率為3Hz,門控為1ms,幅值為10，方波占空比50342三角波測試結(jié)果三角波測試波形如圖3.4所示。圖3.4三角波測試結(jié)果分析：圖中頻率為3Hz,門控為1ms,幅值為10,方波占空比503.4.3方波測試結(jié)果方波測試波形如圖3.5所示圖3.5方波測試結(jié)果分析：圖中采樣頻率為150Hz，門控為1ms，幅值為9,方波占空比50344鋸齒波測試結(jié)果鋸齒波測試波形如圖3.6所示。圖3.6鋸齒波測試結(jié)果分析：圖中頻率為3Hz,門控為1ms,幅值為10,方波占空比50訓(xùn)練總結(jié)在這三周的綜合訓(xùn)練中使用虛擬儀器軟件平臺 LabVIEW 的編程方法和調(diào)試 技術(shù)，來完成虛擬信號發(fā)生器、虛擬雙蹤示波器、虛擬數(shù)字頻率計的制作。首先，在學(xué)習(xí)和掌握電子測量技術(shù)中有關(guān)信號發(fā)生的基本組成和工作原理的 基礎(chǔ)上，運用學(xué)習(xí)過的 LabVIEW 編程技術(shù)，采用 LabVIEW 軟件完成一個信號 發(fā)生器的制作， 該信號發(fā)生器能夠輸出不同的波形， 并能夠改變其相應(yīng)參數(shù)。 通 過設(shè)計與仿真，進一步熟悉和掌握了信號發(fā)生器的基本組成以及各部分的作用， 并了解和掌握各功能模塊對信號發(fā)生器性能的影響，同時熟悉與掌握使用 LabVIEW 設(shè)計虛擬儀器的一些基本方法和編程技術(shù)。其次，在學(xué)習(xí)和掌握