基于LabVIEW的虚拟函数信号发生器设计开题报告.docx

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毕业设计（论文）开题报告

电子信息与电气工程学院2016届

题目基于LabVIEW的虚拟函数信号发生器设计

课题类型 设计 课题来源自拟课题

学生姓名 石嘉靖 学号 2012名020036

专业电子信息工程年级班2012级1班

指导教师李志瑞职称讲师

填写日期：

2016年3月20日

一、本课题研究的主要内容、目的和意义

研究意义：

LabVIEW使用一种功能齐全的图形化编程语言，LabVIEW以其获得专利的数据流编程模式为我们摆脱了基于文本编程语言的顺序架构的桎梏。

其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，LabVIEW使用的是图形化编程语言编写程序，产生的程序是框图的形式。

与文本的顺序行所不同，节点间的数据流确定了LabVIEW的执行次序。

用户可以轻松地创建可并行执行多种操作的程序框图。

此外，LabVIEW并行执行的本质令多任务和多线程的执行得以简化。

使用LabVIEW的调试工具，用户可监控数据在程序中的移动并精确掌握数据通过线缆在函数间移动的情况。

这种方式与基于文本的语言不同，基于文本的语言要求用户监控每个函数用以跟踪程序的执行状况，而LabVIEW拥有所有的通用编程环境，如数据结构、循环结构和事件处理。

LabVIEW有一个内置编译器，可在编辑时间编译所有代码。

选择LabVIEW开发测试和测量应用的一大决定性因素是其开发速度。

通常，使用LabVIEW开发应用系统的速度比使用其它编程语言的4到10倍。

目前高精度、具有数据存储能力的信号发生器，生产工艺复杂，价格昂贵。

虚拟数字存储信号发生器的设计有一定的经济价值;虚拟信号发生器能充分发挥虚拟仪器结构简单、功能丰富、价格低廉、能重复开发、可用户自定义的优势。

设计的虚拟数字存储信号发生器，可同时显示、记录和存储多通道输入的波形，并且可以对波形进行数据分析和处理，具有一定的研究意义。

研究目的：

通过本课题的设计，提出一种基于LabVIEW的任意信号发生器实现方案，该系统可以实现包括四类函数信号一正弦波、方波、三角波、锯齿波的输出，频率的倍乘与微调相结合，以及实现输出波形的直流偏置、电压幅度的控制等功能。

通过对方案的论述和实现方式的设计，能够将本专业得以综合性的训练。

研究内容：

（1）可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波；

（2）信号频率、幅度可调可控；

（3）可以根据需要，保存波形的分析参数到指定文件。

二、文献综述（国内外相关研究现况和发展趋向）

国外虚拟仪器技术自上世纪80年代由美国NI公司提出以来，一直成为发达国家自动测控领域的研究热点和应用前沿，是现代仪器仪表发展的重要方向。

近年来，世界各国的许多大型自动测控和仪器公司均相继研制了为数不少的虚拟仪器开发平台，但最早和最具影响力的还是NI公司的图形化开发平台LabVIEWo虚拟仪器在国外已发展成为一种新的产业。

美国是虚拟仪器的诞生地，目前也是。

全球最大的虚拟仪器制造国阿尔卡特美国公司是全球领先的世界上电信设备制造商领导者之一。

位于加州佩塔卢马的接入部，开发Litespan接入平台一种光纤数字环路载波（DLC）。

DLC能够将电话公司中心机房普通铜线上的电话业务传递到更远的地方。

通过LabVIEW,在相对短的时间内开发了一个全面测试方案。

同时测试对每个信道单元的16个ANSI要求的环路和4条ISDN线路的一个信道单元进行测试时，每项测试所花费的时间为12分钟。

由于一些信道单元需要测试某个温度范围内的状况，因而整个测试需要几天的时间阿尔卡特公司Litespan硬件质量部的一位工程师，在程序中增加了一项功能，使得测试可以全天进行，甚至在周末也行。

这项功能极大地扩展丰富了测试平台，提高了测试效率。

国内虚拟仪器最早的研究也是从引进消化NI的产品开始。

国家自然科学基金委员会也曾将虚拟仪器研究作为现代机械工程科学前沿学科之一，列入过为“十五”期间优先资助领域。

随着电子科学技术的发展，微电子集成电路技术、计算机技术、通讯技术、测控技术互相渗透，互相融合而形成了新型的电子信息技术。

经过了二十多年的发展，虚拟仪器的概念已逐步为工业界和学术界所认识，成为21世纪测试技术与仪器技术发展的一个重要方向，并且在研究、制造和开发等得到广泛运用。

虚拟仪器技术是测试技术和计算机技术相结合的产物，是以计算机为基础，配以相应测试功能的硬件作为信号输入输出的接口，利用虚拟仪器软件开发平台在计算机的屏幕上虚拟出仪器的面板并实现相应的功能，使得使用者在操作计算机时就

像在操作一台自己设计的测试仪器。

虚拟仪器的出现，打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的工作模式，使得用户可以根据自己的需求，设计自己的仪器系统，给用户提供了一个充分发挥自己才能和想象力的空间，实际上代表了一种创新的仪器设计思想。

与传统仪器相比，虚拟仪器具有性价比高、开放性好、智能化程度高、界面友好、使用方便、模块化和网络化的优点、在很多领域有取代传统仪器的趋势。

二、拟米取的研究方法（方案、技术路线等）和可行性论证

研究内容：

本虚拟函数信号发生器的开发，基于LabVIEW这个软件开发平台。

根据LabVIEW的特点结合信号源的需求，确定总体设计思想：

（1）可以产生10HZ到100MHZ的正弦波、方波、三角波、锯齿波；

（2）信号频率、幅度可调可控；

（3）可以根据需要，保存波形的分析参数到指定文件。

（4）所产生的波形可用显示控件显示出来；

研究方法：

根据上述总体设计思想，将该系统软件设计分成属性设置、信号产生、波形显示和数据存储四大模块，其软件结构框图如图1所示。

在虚拟仪器的软件开发平台一一LabVIEW上，根据设计要求，在VI程序的控制模板和函数模板上选择相应的控制件和显示件以及所涉及到的函数，利用所选定的目标项分别实现各子模块的功能，最终实现虚拟信号发生器。

属性输入

信号产生

波形生成

信号分析

图1虚拟信号发生器的原理框图

可行性论证：

通过软件虚拟信号发生器的功能，信号由特定的虚拟仪器发出，再通过波形显示器表现在大家面前。

虚拟仪器以计算机为核心，功能由用户定义和设计，具有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现。

虚拟仪器的关键是用软件来实现硬件

的功能，实现“软件即仪器”。

应用虚拟仪器开发平台LabVIEW开发了一种多功能虚拟信号发生器，扩展了信号发生器的分析和计算能力，降低了仪器的价格，增强了仪器的通用性，实现了波形显示、存储、以及多个测量参数自动显示、相位差自动计算等功能。

四、预期结果（或预计成果）

系统设计完成后，拟实现以下功能：

（1）用户在波形选择后，运行可以产生10HZ到100MHZ正弦波、方波、三角波、锯齿波；

（2）所产生的信号频率、幅度、相位、偏移量以及占空比用户可调可控；

（3）自动检测所产生的信号是否是真，如果是真则显示失真提示，如果不失真则衣钵型的形式显示在前置面板的显示控件上；

（4）可以根据需要，调整VI属性，及保存运行参数属性到指定文件；

五、研究进度安排

2016.1.10--2016.2.20收集材料，熟悉课题要求

2016.2.21--2016.3.31 毕业设计开题

2016.4.01-—2016.4.25 系统软件设计

2016.4.26-—2016.4.30 系统调试与完善

2016.5.01--2016.5.09 完善毕业设计论文，准备毕业答辩

六、主要参考文献

[1]胡仁喜等编著.LabVIEW8.2.1虚拟仪器实例指导教程.北京:

机械工业出版社,2007.11.

[2]张凯等编著.LabVIEW虚拟仪器工程设计与开发.北京：

国防工业出版社，2004.6.

[3]张毅等编著.虚拟仪器技术分析与应用.北京：

机械工业出版社，2004.2.

[4]余成波，冯丽辉等编著.虚拟仪器技术与设计.重庆：

重庆大学出版社，2006.7.

[5]刘全心,南建平.基于LabVIEW的虚拟函数信号发生器的设计[J].2007年5月第31期.

[6]NationalInstruments.UsingLabVIEWtoCreateMultithreadedVis[M].

Texas:

NationalInstruments,2000.

[7]张雄伟，陈亮，杨吉斌.现代语音处理技术及其应用[M].北京：

机械工业出版社，2003.

[8]吴成东，孙秋夜，盛科.LabVIEW虚拟仪器程序设计及应用.人民邮电出版社，2008

[9]刘君华.基于LabVIEW的虚拟仪器设计.电子工业出版社,2003

[10]邓岩，王磊磊.测试技术与仪器应用.机械工业出版社，2004

[11]杨乐平，李海涛，杨磊.LabVIEW课程设计与应用.电子工业出版社，2005

[12]雷勇.虚拟仪器设计与实践.电子工业出版社，2005

七、审核意见

指导教师对开题的意见：

指导教师签字：

年月日

学院审核意见：

审核人签字：

年月日

说明：

1、该表每生一份，学院妥善存档；

2、课题来源填：

“国家、部、省、市科研项目”或“企、事业单位委托”或“自拟课题”或“其它”；课题类型填：

“设计”或“论文”或“其它”。