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摘 要

：基于传统的信号发生器只能产生正弦波、方波、三角波和锯齿波4种基本波形，而且其功能一旦确定就无法更改，用户想要使用新的功能必须重新购买。本文针对传统发生器性能低、扩展性差等问题，设计了一种基于LabVIEW软件平台开发设计的虚拟信号发生器。该系统实现了基本函数波形的产生与输出，能对信号输出频率、振幅等参数进行实时调节；还可以通过操作前面板上的按钮执行相应的信号处理要求，实现任意波形的输出。此系统操作简单，可应用于教学、科研等诸多领域。

关键字：虚拟仪器，LabVIEW，信号发生器

Abstract: Based on the traditional signal generator can produce sine wave, square wave, triangular wave and sawtooth wave four basic waveform, and its function cannot change once established, users want to use the new function must buy again. Based on the traditional generator, such as low performance and poor scalability problems, we design a virtual signal generator based on LabVIEW software platform development and design. This system has realized the basic function of waveform generation and output, can the signal output real-time adjusting parameters such as frequency, amplitude; Can also through the operation button on the front panel to implement the corresponding signal processing requirement, for the arbitrary waveform output. This system operation is simple, can be applied to many fields such as teaching and scientific research.

Key words: virtual instrument ,LabVIEW, signal generator

目 录

1 前言 4

2 虚拟仪器技术 4

2.1 虚拟仪器的概念 4

2.2 虚拟仪器的结构 5

2.3图形化虚拟仪器开发平台—Labview 简介 5

2.4 LabVIEW的优点 6

3.基于声卡的虚拟仪器 7

3.1 声卡的硬件结构 7

3.2 声卡的D/A转换 8

3.3 声卡的配置 8

3.4 LabVIEW中声卡控件介绍 9

4虚拟函数信号发生器的软件设计 10

4.1 基本函数波形产生模块 10

4.2 多频信号产生模块 11

4.3 任意波形产生模块 12

4.4 噪声信号产生模块 12

5 测试情况与结果分析 13

5.1 虚拟正弦波的产生 13

5.2 其他波形的验证 15

5.3 结果分析 17

结 论 19

参 考 文 献 20

致 谢 21

1 前言

许多科研公司利用虚拟仪器进行产品检测和测量，同时基于虚拟仪器的实验室也被许多高校建立，还通过有关LabVIEW编程的课程进一步学习。例如清华大学曾利用虚拟仪器技术研发了汽车监测系统，可以对出厂的汽车发动机进行检验；华中理工大学某实验室公开展示虚拟实验室成果，对虚拟仪器的使用做出了贡献；四川联合大学也利用虚拟仪器的设计思想，成功研发出有关于航空的测试仪，将一些仪器集成，组成虚拟仪器系统，为航空事业提供了便利；同时复旦大学、上海交通大学等一批高等学府也相继研发了一批新的虚拟仪器体系用于教学活动和科学研究^[1]。

国内有专家预测随着时代的进步，虚拟仪器将会对我们的生产生活造成很大的影响。虚拟仪器系统对生产设备的实时检测势必会被国内大批企业广泛的使用，这样才能提高企业的运行效益。随着计算机信息技术的发展，微型计算机使用量的不断增长，传统的测试仪将会逐渐被器虚拟仪器取代。虚拟仪器技术的不断成熟与普及，为新世纪自动测试与电子测量仪器领域技术的发展指明了方向^[2]。

虚拟仪器技术为教学双方都提供了很好的发展空间。它的内容很新颖，反映了中国的测量技术的发展方向，涉及范围广泛，包括数学，物理测试技术，电力电子技术，计算机软件和硬件，信号处理及相关专业。它要求学生在理论与实践相结合的基础上解决一两个与测试相关的问题，并为学生的创造性学习提供了足够的空间。

目前，中国正处于一个新科学技术的蓬勃发展期，对设备的需求将持续增长。计算机近几年正以迅猛的势头席卷全国，这为虚拟仪器的发展莫定了强劲的基础。虚拟仪器作为传统仪器的替代品，市场需求量巨大。发达国家虽然在此领域起步较早，但我国与国外的发展差距并不是很大，我们应抓住这个千载难逢的发转机遇，借鉴国外发转经验，互相学习，不断提高我国虚拟仪器的技术水平，将我国的虚拟仪器产业发展水平逐步向技术先进的国家进行靠拢。

2 虚拟仪器技术

2.1 虚拟仪器的概念

虚拟仪器的概念是由美国NI 公司在20 世纪80 年代中期首先提出。计算机与仪器的组合是仪器发展的一个重要方向。虚拟仪器就是将现代计算机技术和仪器测量技术进行深层次结合的产物。它在使用计算机的同时上加一组软件和硬件,通过计算机系统强大的数据处理能力,在相关基本硬件的支持下,利用软件完成数据的采集、控制、分析、处理以及测试结果的显示,通过软、硬件的配合把传统仪器的专业化功能软件化,变成一台从外观到功能与传统硬件仪器相同的全新的仪器系统。正是由于该系统突破了传统仪器在数据处理、显示、传送、存储等方面的限制,使用者可以快捷地对仪器进行维护、扩展和升级。在这个虚拟仪器的系统中,硬件仅仅是为了实现信号的输入和输出,软件才是整个仪器系统的枢纽,使用者预想的相关功能可以通过修改软件的方法来实现^[3]。

2.2 虚拟仪器的结构

虚拟仪器的结构如图2.2所示，虚拟仪器可以用具有多种接口或仪器，连接被测控对象和计算机。

虚拟仪器系统主要由仪器硬件和应用软件两个部分组成。仪器硬件是应用软件的重要基础，是计算机的外围电路，与计算机一块组成了虚拟仪器系统的硬件环境；应用软件是虚拟仪器的核心，在基本硬件确定后，软件通过不同功能模块，赋予系统的特定功能，以实现不同的测量功能。

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