基于LabVIEw的信號發(fā)生器的設(shè)計
0 引言
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/193254.htm信號發(fā)生器是許多電子設(shè)備特別是測試設(shè)備必備的一部分,用以輸入基準源信號給被測設(shè)備,通過接收被測設(shè)備返回的信息,分析研究被檢測設(shè)備的情況。衡量或評定一個信號發(fā)生器的精度時,主要是對其中最基本和最重要的部分即正弦信號進行檢測。檢測正弦信號性能的重要指標是頻率準確度和頻率穩(wěn)定度、信噪比和諧波畸變。
編程對工程技術(shù)人員來說比較麻煩,LabVIEW軟件用圖形編程語言,直觀簡單、易于操作。用戶使用LabVIEW可以隨意創(chuàng)建程序,并把它當作子程序調(diào)用,以創(chuàng)建更復(fù)雜的程序,且調(diào)用的層次沒有限制LabVIEW這種創(chuàng)建和調(diào)用子程序的方法,使創(chuàng)建的程序結(jié)構(gòu)模塊化,更易于調(diào)試、理解和維護。同時,LabVIEW能夠虛擬很多常規(guī)儀器,通過計算機仿真完成不同的功能,這樣既可節(jié)省設(shè)備投人的開支,又提高了效率。因此,基于LabVIEW實現(xiàn)多功能信號發(fā)生器具有重大意義。
1 信號發(fā)生器的軟件設(shè)計思路
設(shè)計一個虛擬信號發(fā)生器首先要進行前面板的設(shè)計,前面板的設(shè)計主要需要考慮到所設(shè)計的信號發(fā)生器實現(xiàn)什么功能,再根據(jù)這些功能,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,擺放也有一定的講究,使前面板看起來比較協(xié)調(diào)。再者是后面板的設(shè)計。后面板的設(shè)計要用到函數(shù)模板,根據(jù)本程序需要實現(xiàn)的功能,在函數(shù)選板中選擇相應(yīng)的函數(shù),由于程序不是只執(zhí)行一次,所以要涉及到循環(huán)結(jié)構(gòu),本文的程序用到的循環(huán)結(jié)構(gòu)有while循環(huán)結(jié)構(gòu)、條件結(jié)構(gòu)。程序調(diào)試成功后就產(chǎn)生一個虛擬信號發(fā)生器。
2 信號發(fā)生器的前面板設(shè)計
首先應(yīng)該添加三個波形顯示窗口,前面兩個窗口用于顯示兩路基本信號的顯示,并為前兩個窗口分別配置兩個旋鈕,用于控制信號的幅值和頻率,再分別為這兩個窗口配置一個下拉菜單選擇控件,用于選擇信號的類型,可供選擇的信號類型有正弦波、三角波、方波和鋸齒波。第三個窗口用于顯示信號的功率頻譜,并且為第三個窗口添置兩個下拉選擇框,用于選擇窗和濾波器,可以進行加窗和濾波。最后,為了可以方便觀察信號,必須設(shè)置一個停止按鈕,可以方便地控制和觀察靜態(tài)的信號波形。為了方便記錄數(shù)據(jù),可以在信號波形顯示的上方添加一個空白的框,在框中記錄實驗的數(shù)據(jù)。信號發(fā)生器的前面板設(shè)計如圖1所示。
3 信號發(fā)生器的后面板設(shè)計
由于本文設(shè)計的信號發(fā)生器可以顯示信號的功率頻譜,所以需在程序框圖中添加一個快速傅里葉變換控件。由于需要加窗和濾波器,因此必須在程序框圖中添加兩個循環(huán)結(jié)構(gòu),這兩個循環(huán)結(jié)構(gòu)分別用于加窗的控制和濾波器的選擇控制。由于有兩路信號,所以在while循環(huán)中,添加兩個窗和兩個濾波器,可供選擇的窗有uniform,Hanning窗,Hamming窗,Blackman-Harris,Exact-Blackman,Blackman,F(xiàn)lattop和4 Term Black-Harris??晒┻x擇的濾波器有Butterworth和Chebyshev。兩個循環(huán)結(jié)構(gòu)的輸出分別接至FFT功率譜模塊,F(xiàn)FT功率譜模塊的主要作用是計算時間信號的平均自功率譜。連接至時間信號輸入端的數(shù)據(jù)類型決定使用哪個多態(tài)實例。FFT功率譜模塊的輸出,用數(shù)組模塊連接至波形顯示窗口中,這樣,就可以在第三個窗口中顯示信號的功率頻譜。為了方便記錄數(shù)據(jù),可以在程序框中添加一個字符串函數(shù),可以在前面板中,顯示一個空白的框,用于記錄實驗時需要記錄的數(shù)據(jù)。
4 信號發(fā)生器的程序框圖
信號發(fā)生器的程序框圖如圖2所示。
5 結(jié)語
設(shè)計的信號發(fā)生器可以實現(xiàn)在兩個波形顯示窗口中分別顯示兩路信號,信號的相位和幅值可調(diào),在第三個波形顯示窗口中顯示信號的功率頻譜。通過基于LabVIEW軟件所設(shè)計的信號發(fā)生器證明了虛擬儀器具有強大的儀器設(shè)計功能。
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