多路信號發(fā)生器和雙通道虛擬示波器設(shè)計(3)

1、內(nèi)蒙古科技大學虛擬儀器課程設(shè)計說明書題 目：一、多路信號發(fā)生器 二、虛擬示波器一、多路信號發(fā)生器1.設(shè)計題目: 多路信號發(fā)生器2設(shè)計目的：了解、熟悉并掌握虛擬儀器的相關(guān)知識；完成所要求的實驗內(nèi)容。3.設(shè)計要求: (1)可以輸出任意一種以下的信號：正弦波信號、方波信號、鋸齒波信號或三角波信號，且可輸出雙路信號。 (2)信號頻率、幅值、占空比、相位和偏移量可調(diào)。 (3)設(shè)置成雙通道。4.設(shè)計思路:采用基本函數(shù)信號發(fā)生器生成兩路信號，用while循環(huán)循環(huán)采集兩路信號，產(chǎn)生波形并將其用波形圖顯示。5設(shè)計實現(xiàn)過程 （1）條件結(jié)構(gòu)的分層設(shè)計及while循環(huán)從“程序框圖”面板中點擊右鍵，然后按照“編程”“結(jié)

2、構(gòu)”“條件框圖”的順序，拖到面板中如圖示：將其設(shè)置為共六層，包括“三角波信號”、“方波信號”、“鋸齒波信號”、“正弦波信號”、“正弦&方波”及“默認”層。 按上述順序在“條件結(jié)構(gòu)”并列位置找到“while循環(huán)”，如圖示：再在while循環(huán)結(jié)構(gòu)中選擇函數(shù)發(fā)生器，如圖所示；再單擊“波形生成”圖標，找出“基本函數(shù)發(fā)生器”圖標如圖所；將其拖放到程序框圖中， 分別用于通道一、二及雙通道產(chǎn)生波形信號。（2）函數(shù)模塊基本參數(shù)設(shè)置在前面板中，擊右鍵，從Express中的數(shù)值輸入控件中，選擇數(shù)值輸入控件，并將其拖入前面板中，之后，按住Ctrl鍵不放，一次拖動復制八個，并分別命名為“頻率1”、“幅值1”、

3、“幅值2” 、“頻率2”、“相位1”，“相位2”、“占空比1”“占空比2”。然后在程序框圖中分別將此八個控件與函數(shù)發(fā)生器模塊一、二相連，如圖4所示。 設(shè)置采樣信息，再在前面板輸入文本控件中選擇文本下拉列表，作為通道選擇。如下圖： （3）DAQ數(shù)據(jù)采集卡的配置配置信號采集通道在程序框圖中擊右鍵，在函數(shù)選板的“輸入”子目錄中打開“DAQ Assistant”，然后配置采集信號類型（Acquire Signals），選擇“Analog InputVoltage”單擊進入，再選擇“Dev1(PCI-6221) ai0,ai1” 單擊“Finish”，進入配置選板，選擇“Terminal Configu

4、rationRSE”,再“Timing settings”中設(shè)置“Acquisition ModeContinuous Samples”然后單擊“Run”看是否能夠采集到信號，若不能，再重復上述步驟，直至能采集到信號才完成通道配置。（如圖7）配置信號輸出通道在程序框圖中擊右鍵，在函數(shù)選板的“輸入”子目錄中打開“DAQ Assistant”，然后配置采集信號類型（Generate Signals），選擇“Analog OutputVoltage”單擊進入，再選擇“Dev1(PCI-6221) ai0,ai1” 單擊“Finish”，進入配置選板，選擇“Terminal Configuration

5、RSE”,再“Timing settings”中設(shè)置“Generation ModeContinuous Samples”然后去掉采樣點與采樣率的默認值，最后單擊“OK”即完成信號輸出通道配置。（如圖8）（4）整體結(jié)構(gòu)細節(jié) 由while循環(huán)中的基本函數(shù)信號發(fā)生器發(fā)送數(shù)據(jù)，產(chǎn)生波形信號，通過信號的合并，一同輸給波形顯示控件。如圖：將雙通道的信號寫入，while 循環(huán)使信號連續(xù)采樣，生成連續(xù)波形，布爾開關(guān)控制啟停。如圖：完成多路信號采集，和輸出波形（5）采樣，調(diào)節(jié)，輸出，顯示 調(diào)節(jié)采樣回去的波形，進行頻率、幅值、相位、占空比的設(shè)定。程序圖如圖6調(diào)試過程 在調(diào)試發(fā)現(xiàn)在雙通道中運行不正常，但幅值和頻率

6、都可調(diào)，只是只輸出單通道，在查找錯誤的時候發(fā)現(xiàn)，在雙通道的DAQ設(shè)的通道是一個ai0。而在板卡上的連線選擇的是ai0,ai8。每個信號配置都需要一個通道，故將原來的單通道西號配置改成雙通道ai0,ai1.。并且采樣點數(shù)過少，波形顯示變化較慢，故將采樣點數(shù)設(shè)置在1000以上。7面板布局（如下圖所示）前面板布局8程序框圖9總結(jié)打開電源，運行程序，由于我沒有設(shè)計通道選擇，輸出波形是雙路同步輸出，所以波形圖同時顯示兩路波形。分別給兩個通道選擇信號類型，調(diào)節(jié)參數(shù)直至符合要求，在前面板的“信號顯示”控件中可看到采集回來的信號，完成了設(shè)計。二、虛擬示波器1、示波器功能主要功能包括：雙通道信號輸入、觸發(fā)控制、

7、通道控制、時基控制、波形顯示、參數(shù)自測量等。本次設(shè)計的數(shù)據(jù)采集的功能與普通示波器一樣；波形顯示模式：通道 A或B 、A+B及AB同時檢測；電壓參數(shù)測量，時間/頻率參數(shù)測量，數(shù)據(jù)存儲與回放，測量結(jié)果顯示等。2、主要功能模塊虛擬示波器器主要由軟件控制完成信號的采集、處理和顯示。系統(tǒng)軟件總體上包括數(shù)據(jù)采集、波形顯示、參數(shù)測量等模塊。3、波形顯示模塊軟件提供了三種波形顯示模式：*A B A&B 模式：通過顯示通道選擇按鍵可以任意顯示某一通道或兩通道輸入信號的波形；*AB模式：當兩通道都處于選同狀態(tài)時，使用此模式來顯示雙通道波形*A+B 模式：當兩通道都處于選通狀態(tài)時使用此模式來顯示兩通道信號帶

8、數(shù)相疊加后的波形。4、示波器前面板設(shè)計虛擬示波器的界面圖，分為波形顯示區(qū)和操作面板區(qū)。波形顯示區(qū)橫軸表示時間，縱軸表示幅值。單元格當前時間和幅值也可通過操作面板的“時間”框、“幅值”框顯示。操作區(qū)有：顯示模式轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)采集配置，時基控制，數(shù)據(jù)處理等。數(shù)據(jù)采集是調(diào)節(jié)波形幅值，波形周期和選擇顯示的波形是哪個通道的，先是波形的類型等。時基控制是選者掃描率，掃描數(shù)，選擇手動、自動等。設(shè)計這部分時,主要考慮操作簡潔,用戶能通過面板上的各種按鈕、開關(guān)等控鍵來控制虛擬示波器的工作。由于波形顯示控件的刻度有可能不符合要求，可在顯示器模板上點擊鼠標右鍵,對其進行屬性設(shè)置,如根據(jù)示波器的頻率與幅度值的變化, 利用

9、工具模板中的文字工具,對顯示器橫(時間) 、縱(幅度) 坐標的刻度重新設(shè)置。1 前面板設(shè)計 圖1 波形顯示控件圖2 時基幅值控制圖3 數(shù)據(jù)存儲與回放 圖4 通道選擇 圖5 信號測量 圖6 按鈕 開關(guān)圖7采集信號2程序框圖設(shè)計 最外面是開始采集的while和條件結(jié)構(gòu)圖9 while和條件結(jié)構(gòu)While循環(huán)內(nèi)部包括很多部分，包括數(shù)據(jù)采集， 數(shù)據(jù)測量，數(shù)據(jù)存儲與回放1、存儲 回放數(shù)據(jù)存儲為“真”時，將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)回放為“真”時，將數(shù)據(jù)讀取2、 通道選擇通道設(shè)置的是數(shù)字輸入控件，將控件的表示方法改為“U16”的16為整型，由于示波器需要雙通道，所以建立一個條件循環(huán)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建四個層次，第一個（標號為1）

10、，是數(shù)據(jù)A的信號通過，第二個是數(shù)據(jù)B 的信號通過，三是數(shù)據(jù)A 和B 同時通過，四是A B 信號的疊加 采集數(shù)據(jù)A的 信號 同步采集A和B 的信號 A B的疊加信號3、創(chuàng)建XY標尺屬性節(jié)點單擊后面板的波形顯示控件，選擇“屬性節(jié)點”，選擇X標尺（或Y標尺）中的“范圍選項”，從中選擇“最大值、最小值、增量”等，將圖標拖至程序框圖中，圖表顯示為“讀取”類型，不符合要求，將整個圖標改為“寫入”，右鍵單擊圖標，第一行既是。之后定義各個變量參數(shù)，是指符合要求，框圖如下：5、數(shù)據(jù)讀盤由下圖可見，是剛才采集的通道疊加的波形信號。測量的疊加信號測量的雙通道信號6、采集，信號配置，統(tǒng)計While循環(huán)外是設(shè)置的采樣信

11、息，采樣率，采樣數(shù)還有信號通道配置，完成基本設(shè)定后，就可以進行采集數(shù)據(jù)了，通過波形顯示控件，觀測波形大小，周期，但不能顯示測量數(shù)據(jù)的均值、算術(shù)平均值、初值時間等，所以還應(yīng)該添加數(shù)據(jù)統(tǒng)計控件，如下圖：7、整體框圖如下：示波器前面板如下程序框圖如由于框圖過大，只顯示一部分8、 調(diào)試調(diào)試過程很不順利，首先就是數(shù)據(jù)存儲與回放功能的實現(xiàn)，在設(shè)計與調(diào)試時總出現(xiàn)錯誤，比如“用戶文件錯誤”“無法檢測到波形”等等，還有一個疏忽，就是在創(chuàng)建X Y 標尺時，設(shè)計輸入變量時，屬性節(jié)點提示錯誤，經(jīng)過檢查，是由于數(shù)據(jù)既存在DEL格式，又存在無符號整型，使得發(fā)生數(shù)據(jù)錯誤。幾經(jīng)調(diào)試，終于成功檢測到波形，但有一點很遺憾，就是數(shù)據(jù)存儲與回放功能不盡如人意，只能順序回放存儲的數(shù)據(jù)，卻不能即存即放，文件到達結(jié)尾會自動跳出程序，不解。九.設(shè)計總結(jié)：通過學習這門課程以及這次的設(shè)計，我熟悉了LbVIEW編程環(huán)境及其特點，也學會了