课程设计(论文)-利用Labview实现任意波形发生器的设计.doc
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1、 沈阳理工大学课程设计专用纸 No27目 录1 引言12 虚拟仪器开发软件Labview入门22.1 Labview介绍2 2.2 利用Labview编程完成习题设计33利用Labview实现任意波形发生器的设计213.1任意波形发生器的基本原理213.2任意波形发生器的编程设计及实现213.3运行结果及分析224总结255参考文献26271 引言波形发生器是一种常用的信号源,广泛应用于通信、雷达、测控、电子对抗以及现代化仪器仪表等领域,是一种为电子测量工作提供符合严格技术要求的电信号设备。随着现代电子技术的飞速发展,现代电子测量工作对波形发生器的性能提出了更高的要求,不仅要求能产生正弦波、方
2、波等标准波形,还能根据需要产生任意波形,且操作方便,输出波形质量好,输出频率范围宽,输出频率稳定度、准确度及分辨率高,频率转换速度快且频率转换时输出波形相位连续等。可见,为适应现代电子技术的不断发展和市场需求,研究制作高性能的任意波形发生器十分有必要,而且意义重大。波形发生器的核心技术是频率合成技术,主要方法有:直接模拟频率合成、锁相环频率合成(PLL),直接数字合成技术(DDS)。传统的波形发生器一般基于模拟技术。它首先生成一定频率的正弦信号,然后再对这个正弦信号进行处理,从而输出其他波形信号。早期的信号发生器大都采用谐振法,后来出现采用锁相环等频率合成技术的波形发生器。但基于模拟技术的传统
3、波形发生器能生成的信号类型比较有限,一般只能生成正弦波、方波、三角波等少数的规则波形信号。随着待测设备的种类越来越丰富,测试用的激励信号也越来越复杂,传统波形发生器已经不能满足这些测试需要,任意波形发生器(AWG)就是在这种情况下,为满足众多领域对于复杂的、可由用户自定义波形的测试信号的日益增长的需要而诞生的。随着微处理器性能的提高,出现了由微处理器、DA以及相关硬件、软件构成的波形发生器。它扩展了波形发生器的功能,产生的波形也比以往复杂。实质上它采用了软件控制,利用微处理器控制DA,就可以得到各种简单波形。但由于微处理器的速度限制,这种方式的波形发生器输出频率较低。目前的任意波形发生器普遍采
4、用DDS(直接数字频率合成)技术。基于DDS技术的任意波形发生器(AWG)利用高速存储器作为查找表,通过高速DA转换器对存储器的波形进行合成。它不仅可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波等规则波形,而且还可以通过上位机编辑,产生真正意义上的任意波形。2 虚拟仪器开发软件Labview入门2.1 Labview介绍LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument EngineeringWorkbench,实验室虚拟仪器集成环境)是一个基于G(Graphic)语言的图形编程开发环境,在工业界和学术界中广泛用作开发数据采集系统、仪器控制软件和分析软件的标准语言,对于科学研究
5、和工程应用来说是很理想的语言。它含有种类丰富的函数库,科学家和工程师们利用它可以方便灵活地搭建功能强大的测试系统。LabVIEW编程语言最主要的两个特点是图形化编程和数据流驱动: (1)图形化编程LabVIEW与VisualC+、VisualBasic、LabWindows/CVI等编程语言不同,后几种都是基于文本的语言,而LabVIEW则是使用图形化程序设计语言G语言,用框图代替了传统的程序代码,编程的过程即是使用图形符号表达程序行为的过程,源代码不是文本而是框图。一个VI有三个主要部分组成:框图、前面板和图标连接器。框图是程序代码的图形表示。 LabVIEW的框图中使用了丰富的设备和模块图
6、标,与科学家、工程师们习惯的大部分图标基本一致,这使得编程过程和思维过程非常的相似。多样化的图标和丰富的色彩也给用户带来不一样的体验和乐趣。前面板是VI的交互式用户界面,外观和功能都类似于传统仪器面板,用户的输入数据通过前面板传递给框图,计算和分析结果也在前面板上以数字、图形、表格等各种不同方式显示出来。图标是VI的图形符号,连接器则用来定义输入和输出,每一个VI都有图标和连接器。用户要做的工作就是恰当地设置参数,并连接各个子VI。编程一般步骤就是使用鼠标选取合适的模块、连线和设置参数的过程,与烦琐枯燥的文本编程相比更为简单、生动和直观。 如果将虚拟仪器与传统仪器作一类比,前面板就像是仪器的操
7、作和显示面板,提供各种参数的设置和数据的显示,框图就像是仪器内部的印刷电路板,是仪器的核心部分,对用户来讲是透明的,而图标和连接器可以比作电路板上的电子元器件和集成电路,保证了仪器正常的逻辑和运算功能。(2)数据流驱动宏观上讲,LabVIEW的运行机制已不再是传统上的冯诺伊曼式计算机体系结构的执行方式了。传统计算机语言(如C语言)中的顺序执行结构在LabVIEW中被并行机制所代替。本质上讲它是一种带有图形控制流结构的数据流模式,程序中的每一个函数节点只有在获得它的全部输入数据后才能够被执行。既然LabVIEW程序是数据流驱动的,数据流程序设计规定,一个目标只有当它的所有输入有效时才能够被执行;
8、而目标的输出只有当它的功能完全时才是有效的。于是LabVIEW中被连接的函数节点之间的数据流控制着程序的执行次序,而不像文本程序那样受到行顺序执行的约束。我们可以通过相互连接函数节点简洁高效地开发应用程序,还可以有多个数据通道同步运行,即所谓的多线程。2.2 利用Labview编程完成习题设计习题2.1写一个类正弦波发生器,要求频率和幅度可调图1 2.1前面板图图2 2.1程序面板图习题3,1新建一个VI,进行如下练习:任意放置几个控件在前面板,改变它们的位置、名称、大小、颜色等等。在VI前面板和后面板之间进行切换并排排列前面板和后面板窗口图3 3.1前后面板对照图习题3.2编写一个VI求三个
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