基于LabVIEW的函數信號發生器的設計文檔

能夠熟悉利用Labview軟件，并用此軟件編寫程序框圖和構造前面板。使設計的面板更直觀，漂亮。達到虛擬儀器的功能。1.2.2基本要求設計基于Labview 的函數信號發生器。

      (1）了解函數信號產生方法。

      (2）輸出一路占空比可調的方波信號，一路函數信號（輸出信號類型可選擇）。

1.2.3發揮部分

（1）產生的正弦波、三角波、鋸齒波能夠調節頻率、幅值、相位；方波能夠調節占空比。

（2）在調節的基礎上能夠將頻率、幅值和相位的值顯示出來。

                      2 設計思路

理解題目以后，我們又回去查閱了很多相關資料。最后確定了設計的總體思路。用Labview軟件設計的過程是先進行程序框圖的設計，然后再設計前面板。首先是確定我們需要的函數信號發生器一共可以產生哪些波形，然后是各個波形怎樣實現和相互切換。最后是怎樣來控制波形的產生。

從一些資料中受到啟發，我們需要解決的一共就只有四個大問題：

<波形選擇>：與我們常用的函數信號發生器相聯系，根據儀器的功能，可以產生多種波形；但是我們需要的是一種波形，所以必須做好信號相互切換的功能。因此用case條件結構是最好的選擇。我可以在case結構中添加多個條件分支，并用特定的數據類型表示不同的波形。在case結構中的條件選擇端口加一個【文本下拉列表】，輸入各個可以產生的波形（必須與條件分支中的標簽一一對應），這樣就可以實現波形的選擇了。

<信號產生>：產生各個波形的方法有很多。比如用公式編寫、有仿真信號生成、還有函數生成。但是最簡單的是用【函數選板】中的【信號處理】的子選板中的【波形生成】中的【正弦波形】、【方波】、【三角波】、【鋸齒波】。但是這些控件必須自己輸入各種參數值。

<波形控制>：一個理想的函數信號發生器必須有一個開關，如我們所用到的函數信號發生器一樣。在不需要發生器的時候就利用【開關】來控制信號的產生與否。因此，只需要在case條件結構的外面再加一個while循環結構就可以了。

<參數顯示>：產生的波形的各個參數是否滿足我們的要求，如果沒有顯示這些參數的話，我們是不能知道的。所以只需在程序框圖中加一個顯示控件或局部變量都可以。

以上就是整個虛擬函數發生器的設計思路。

                  3 主程序流程圖

4 各部分程序框圖及前面板的設計4.1 正弦波信號的產生及參數的設計

產生波形的方法有很多，可以用【仿真信號】、【信號生成】等。我選擇的是【波形生成】，即正弦波形（ ），它一共有四個參數：頻率、幅值、相位、直流偏移量。只要我把四個參數都設置為變量，就能實現各個參數的調節，進而產生能滿足不同要求的波形。達到一個虛擬儀器的功能。

這只實現了一種波形，還有其它波形。所以就涉及到了波形的選擇。因此，我用了case條件結構。充分利用它的功能，我改變【選擇器標簽】中的數據類型，并添加所需要的條件分支。每一個分支就對應一個波形。并根據這個波形的特點，選擇不同的參數。同樣，【分支選擇器】的數據類型必須與【選擇器標簽】中的數據類型一致。這樣就可以實現正弦波。為了使我們所得到的波形的參數更加準確，可以再添加一個顯示控件；這樣，調節參數的同時，也可以觀測它的值，看是否達到要求。

正弦波的設計原理圖如下所示：

圖4.1.1  正弦信號程序框圖

當然，“頻率”是有單位的。所以，我用了一個字符串函數：【格式化寫入字符串】，根據要求加入了單位：“Hz”。

4.2方波信號的產生及參數的設計

接下來，我設計的波形是方波。選擇【波形生成】中的方波波形（ ），它一共有五個參數：頻率、幅值、相位、直流偏移量、占空比。其中，占空比尤其重要，不僅要能調節，而且要準確的顯示它的數值。同樣，把其它四個參數都設置為變量，就能實現各個參數的調節，進而能滿足我們的需要。

涉及到的波形切換，用case條件結構，充分利用它的功能，【分支選擇器】的數據類型必須與【選擇器標簽】中的數據類型一致。這樣既可以實現正弦波，也可以切換到其它的波形。再添加一個顯示控件，調節參數的同時，也可以觀測它的值。

方波的設計原理圖如下所示：

圖4.2.1  方波信號程序框圖

     “頻率”的單位處理方法與正弦波的方法一樣即可。用一個字符串函數：【格式化寫入字符串】，根據圖標的提示和要求加入了單位：“Hz”。

4.3鋸齒波信號的產生及參數的設計

與上面的方法一樣，選擇【波形生成】中的鋸齒波形（ ），一共有四個參數：頻率、幅值、相位、直流偏移量。把四個參數都設置為變量，就能實現各個參數的調節。

再用一個case條件結構，讓各參數值通過條件結構的通道，并充分利用它的結構特點，每一個分支就對應一個波形。并根據這個波形的特點，選擇不同的參數。同樣，【分支選擇器】的數據類型必須與【選擇器標簽】中的數據類型一致。這樣就可以實現鋸齒波。為了使我們所得到的波形的參數更加準確，可以再添加一個顯示控件；這樣，調節參數的同時，也可以觀測它的值。

    鋸齒波的設計原理圖如下所示：

圖4.3.1  鋸齒波信號程序框圖

“頻率”的單位處理方法與其它波形的方法一樣。用一個字符串函數：【格式化寫入字符串】，根據圖標的提示和要求加入了單位：“Hz”。

4.4三角波信號的產生及參數的設計

選擇的是【波形生成】，即三角波形（ ），它一共有四個參數：頻率、幅值、相位、直流偏移量。同時，把四個參數都設置為變量，就能實現各個參數的調節。

還有其它波形，切換的方法前面已經提到過。因此，用case條件結構，充分利用它的功能，改變【選擇器標簽】中的數據類型，并添加所需要的條件分支。每一個分支就對應一個波形。【分支選擇器】的數據類型必須與【選擇器標簽】中的數據類型一致。為了使我們所得到的波形的參數更加準確，可以再添加一個顯示控件；這樣，調節參數的同時，也可以觀測它的值。

    三角波的設計原理圖如下所示：

圖4.4.1  三角波信號程序框圖

“頻率”的單位處理方法與其它波形的方法一樣。用一個字符串函數：【格式化寫入字符串】，根據圖標的提示和要求加入了單位：“Hz”。

4.5波形控制的設計

    根據實際，當我們在使用完信號發生器以后，必須把它關掉。所以，我們設計的信號發生器如果沒有開關的話，就不符合要求。解決這個問題很簡單，在總的框圖外面加一個while循環結構，【循環條件】處連接一個【開關】控件，并且選擇【真時繼續】。

    設計如下圖所示：

圖4.5.1  信號控制程序框圖

4.6前面板的設計

無論什么儀器設備，我們首先看到的就是它的前面板，通過前面板可以直觀的看出儀器的功能及其特點。所以前面板的設計相當重要。我們應當秉持著美觀、直接、特色、規范的原則設計前面板。就如人的臉面一樣，第一印象特別重要。

下面是我設計的前面板，如圖所示：

圖4.6.1  前面板的設計圖

5 多功能信號發生器工作過程分析5.1正弦波的工作過程及波形驗證

一切準備就緒以后，點【連續運行】，此時【開關】為“開”的狀態，否則沒有任何波形的輸出。程序正常運行后，轉動“頻率”、“幅值”等參數的旋鈕，此時會發現顯示的波形也隨著改變。

驗證波形圖如下所示：

圖5.1.1  正弦波的工作過程及驗證

5.2方波的工作過程及波形驗證

準備就緒以后，點【連續運行】，此時【開關】為“開”的狀態，否則沒有任何波形的輸出。程序正常運行后，轉動“頻率”、“幅值”等參數的旋鈕，此時會發現顯示的波形也隨著改變。

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2020-6-10 17:59 上傳

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