虛擬儀器課程設(shè)計-多路信號發(fā)生器

1、<p>　　虛擬儀器期末大作業(yè)設(shè)計說明書</p><p>　　題 目：多路信號發(fā)生器</p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p><b>　　學(xué) 號： </b></p><p>　　專 業(yè)：測控技術(shù)與儀器</p><p>　　

2、班 級：測控10—3班</p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p>　　一．設(shè)計題目: 多路信號發(fā)生器</p><p><b>　　二．設(shè)計目的: </b></p><p>　　1、通過實驗讓我們更深入了解虛擬儀器的基本原理及觀念，掌握利用相關(guān)的軟、硬件平臺完成虛擬儀器

3、設(shè)計的方法和步驟。</p><p>　　2、了解虛擬儀器的具體的實際應(yīng)用。</p><p>　　3、將所學(xué)的知識通過設(shè)計信號發(fā)生器實驗可產(chǎn)生各種波形如正弦波、方波、三角波、鋸齒波等；來加深對虛擬儀器技術(shù)的深層理解。</p><p><b>　　三.設(shè)計要求: </b></p><p>　　(1) 可輸出雙路正弦波（方波、

4、三角波、公式波形）信號，其相位差可調(diào),可疊加噪聲。</p><p>　　(2) 信號頻率、幅值、占空比、相位差可調(diào)。</p><p>　　(3) 簡述設(shè)計過程并整理成電子版和書面文檔。</p><p><b>　　四．設(shè)計思路：</b></p><p>　　在條件結(jié)構(gòu)中運用“基本函數(shù)發(fā)生器”模塊作為正弦波、方波、三角波、

5、公式波信號的發(fā)生單元，通過其可設(shè)置頻率、幅值、相位差及占空比的調(diào)節(jié)，且經(jīng)過條件結(jié)構(gòu)即可進(jìn)行雙路、單路等各信號輸出的選擇，然后用While循環(huán)使輸出信號連續(xù)的動起來，所產(chǎn)生的信號通過波形圖來顯示，可用DAQ輸入模塊將信號送入數(shù)據(jù)采集卡PCI6221再用DAQ輸出模塊將信號采集回來用波形圖顯示，便可驗證所產(chǎn)生的信號。</p><p><b>　　五.程序流程圖</b></p>&l

6、t;p><b>　　圖1.程序流程圖</b></p><p><b>　　六．設(shè)計實現(xiàn)過程:</b></p><p>　　調(diào)用兩個“基本函數(shù)發(fā)生器”（函數(shù)－信號處理－波形生成－基本函數(shù)發(fā)生器）用來產(chǎn)生兩個通道的波形，如正弦波、方波、三角波等。調(diào)用“基本函數(shù)發(fā)生器”（函數(shù)－信號處理－波形生成－公式波形）用來產(chǎn)生公式波。調(diào)用“基本函數(shù)發(fā)生器”（

7、函數(shù)－信號處理－波形生成—均勻白噪聲）用來產(chǎn)生噪聲。如下圖</p><p>　　在前面板創(chuàng)建8個數(shù)值輸入控件：在前面板中，擊右鍵，從數(shù)值輸入控件中，選擇旋鈕輸入控件，并將其拖入前面板中，</p><p>　　之后，按住Ctrl鍵不放，一次拖動復(fù)制7個旋鈕（如下圖），并分別命名為“頻率1”、“幅值1”、“偏移量1”、“相位1”，“頻率2”、“幅值2”、“偏移量2”、“相位2”。</p&

8、gt;<p>　　然后創(chuàng)建兩個占空比的數(shù)值輸入控件分別命名為“占空比1”、“占空比2”，兩個波形選擇的輸入控件。把10個數(shù)值輸入控件分別連到對應(yīng)的基本函數(shù)發(fā)生器上如圖。再用同樣的方法做出公式波的相應(yīng)控件和噪聲的相應(yīng)控件。</p><p>　　用一個條件循環(huán)實現(xiàn)波形通道的切換。在程序框圖中，右鍵在編程—結(jié)構(gòu)中如圖，即可拖出條件結(jié)構(gòu)</p><p>　　此條件結(jié)構(gòu)通過設(shè)置條件分支

9、來進(jìn)行通道0、1、2各種波形信號的選擇。‘0’對應(yīng)的通道1和公式波通道，‘1’對應(yīng)通道2和公式波通道，‘2’對應(yīng)通道1和2。</p><p><b>　　通道1</b></p><p><b>　　通道2</b></p><p><b>　　雙通道</b></p><p>&l

10、t;b>　　4、波形輸出問題</b></p><p>　　通過基本函數(shù)發(fā)生器和公式波發(fā)生器已經(jīng)產(chǎn)生了各類信號，但要通過在前面板中右鍵圖形顯示控件—波形圖如下：</p><p>　　選出波形圖，由于基本函數(shù)發(fā)生器與波形圖不能直接轉(zhuǎn)換，所以通過創(chuàng)建數(shù)組來進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在編程-結(jié)構(gòu)-數(shù)組中選擇創(chuàng)建數(shù)組來得到。</p><p>　　5、DAQmx中個函數(shù)介紹：

11、</p><p>　?。?）DAQ Assistant:</p><p>　　將DAQ Assistant Express VI置于程序框圖中，DAQ Assistant將自動調(diào)出。DAQ Assistant是一個可以用來配置測量任務(wù)及通道的圖形接口。DAQ Assistant位于“函數(shù)”選板下的“Express-輸入”子選板和“NI-DAQmx Data Acquisition”子選板中

12、。</p><p>　　利用DAQ Assistant,我們可以執(zhí)行以下任務(wù)：</p><p>　　*創(chuàng)建和編輯任務(wù)和虛擬通道；</p><p>　　*添加虛擬通道至任務(wù)；</p><p><b>　　*創(chuàng)建并編輯量程；</b></p><p><b>　　*創(chuàng)建用戶的配置；</b

13、></p><p><b>　　*保存用戶的配置；</b></p><p>　　*在用戶的NI應(yīng)用軟件中生成代碼以在用戶的應(yīng)用程序中使用；</p><p>　　*觀察用戶的傳感器的連接圖。</p><p>　?。?）創(chuàng)建虛擬通道函數(shù)：</p><p>　　NI-DAQmx 創(chuàng)建虛擬通道函數(shù)創(chuàng)

14、建了一個虛擬通道并且將它添加成一個任務(wù)。它也可以用來創(chuàng)建多個虛擬通道并將它們都添加至一個任務(wù)。如果沒有指定一個任務(wù)，那么這個函數(shù)將創(chuàng)建一個任務(wù)。NI-DAQmx 創(chuàng)建虛擬通道函數(shù)有許多的實例。這些實例對應(yīng)于特定的虛擬通道所實現(xiàn)的測量或生成類型。</p><p>　　NI-DAQmx 創(chuàng)建虛擬通道函數(shù)的輸入隨每個函數(shù)實例的不同而不同，但是，某些輸入對大部分函數(shù)的實例，即使不是全部，也是相同的。例如一個輸入需要用來指

15、定虛擬通道將使用的物理通道（模擬輸入和模擬輸出）、線數(shù)（數(shù)字）或計數(shù)器。此外，模擬輸入、模擬輸出和計數(shù)器操作使用最小值和最大值輸入來配置和優(yōu)化基于信號最小和最大預(yù)估值的測量和生成。而且，一個自定義的刻度可以用于許多虛擬通道類型。</p><p><b>　　（3）定時函數(shù)：</b></p><p>　　NI-DAQmx 定時函數(shù)配置定時以用于硬件定時的數(shù)據(jù)采集操作。這

16、包括指定操作是否連續(xù)或有限、為有限的操作選擇用于采集或生成的采樣數(shù)量，以及在需要時創(chuàng)建一個緩沖區(qū)。 對于需要采樣定時的操作（模擬輸入、模擬輸出和計數(shù)器），NI-DAQmx 定時函數(shù)中的采樣時鐘實例設(shè)置了采樣時鐘的源（可以是一個內(nèi)部或外部的源）和它的速率。采樣時鐘控制了采集或生成采樣的速率。</p><p>　　每一個時鐘脈沖為每一個包含在任務(wù)中的虛擬通道初始化一個采樣的采集或生成。</p><

17、p>　　為了在數(shù)據(jù)采集應(yīng)用程序中實現(xiàn)同步，如同觸發(fā)信號必須在一個單一設(shè)備的不同功能區(qū)域或多個設(shè)備之間傳遞一樣，定時信號也必須以同樣的方式傳遞。NI-DAQmx 也是自動地實現(xiàn)這個傳遞。所有有效的定時信號都可以作為 NI-DAQmx 定時函數(shù)的源輸入。例如，在下面的 DAQmx 定時 VI 中，設(shè)備的模擬輸出采樣時鐘信號作為同一個設(shè)備模擬輸入通道的采樣時鐘源，而無需完成任何顯式的傳遞。</p><p>　　文

18、檔——NI-DAQmx 定時和同步特性——包含了關(guān)于使用 NI-DAQmx 定時函數(shù)來利用 NI-DAQmx 完成同步的其他信息。 大部分計數(shù)器操作不需要采樣定時，因為被測量的信號提供了定時。NI-DAQmx 定時函數(shù)的隱式實例應(yīng)</p><p>　　當(dāng)用于這些應(yīng)用程序。在下面的 LabVIEW程序框圖中，NI-DAQmx 定時VI 的隱式實例用來將一個緩沖的脈沖寬度采集配置成有限的特定個數(shù)的采樣。</p&

19、gt;<p><b>　　（4）寫入函數(shù)：</b></p><p>　　NI-DAQmx 寫入函數(shù)將采樣寫入指定的生成任務(wù)中。這個函數(shù)的不同實例允許選擇生成類型（模擬或數(shù)字），虛擬通道數(shù)、采樣數(shù)和數(shù)據(jù)類型。下面是四個不同的 NI-DAQmx 寫入VI 實例的例程。</p><p>　　每一個NI-DAQmx 寫入函數(shù)實例都有一個自啟動輸入來確定，如果還沒

20、有顯式地啟動，那么這個函數(shù)是否將隱式地啟動任務(wù)。正如我們剛才在本文 NI-DAQmx 啟動任務(wù)部分所討論的那樣，NI-DAQmx 啟動任務(wù)函數(shù)應(yīng)當(dāng)用來顯式地啟動一個使用硬件定時的生成任務(wù)。它也應(yīng)當(dāng)用來最大化性能，如果 NI-DAQmx寫入函數(shù)將會多次執(zhí)行。</p><p>　?。?）啟動任務(wù)函數(shù)：</p><p>　　NI-DAQmx 啟動任務(wù)函數(shù)顯式地將一個任務(wù)轉(zhuǎn)換至運行狀態(tài)。在運行狀態(tài)

21、，這個任務(wù)完成特定的采集或生成。如果沒有使用 NI-DAQmx 啟動任務(wù)函數(shù)，那么在 NI-DAQmx 讀取函數(shù)執(zhí)行時，一個任務(wù)可以隱式地轉(zhuǎn)換至運行狀態(tài)，或者自動開始。這個隱式的轉(zhuǎn)換也發(fā)生在如果NI-DAQmx 啟動任務(wù)函數(shù)未被使用</p><p>　　而且NI-DAQmx 寫入函數(shù)與它相應(yīng)指定的自啟動輸入一起執(zhí)行。 </p><p>　　雖然不是經(jīng)常需要，但是使用 NI-DAQmx 啟動

22、任務(wù)函數(shù)來顯式地啟動一個與硬件定時相關(guān)的采集或生成任務(wù)是更值得選擇的。而且，如果 NI-DAQmx 讀取函數(shù)或 NI-DAQmx 寫入函數(shù)將會執(zhí)行多次，例如在循環(huán)中， NI-DAQmx 啟動任務(wù)函數(shù)就應(yīng)當(dāng)使用。否則，任務(wù)的性能將會降低，因為它將會重復(fù)地啟動</p><p><b>　　和停止。</b></p><p><b>　?。?）清除函數(shù)：</b

23、></p><p>　　NI-DAQmx 清除任務(wù)函數(shù)可以清除特定的任務(wù)。如果任務(wù)現(xiàn)在正在運行，那么這個函數(shù)首先中止任務(wù)然后釋放掉它所有的資源。一旦一個任務(wù)被清除，那么它就不能被使用，除非重新創(chuàng)建它。因此，如果一個任務(wù)還會使用，那么 NI-DAQmx 結(jié)束任務(wù)函數(shù)就必須用來中止任務(wù)，而不是清除它。 對于連續(xù)的操作，NI-DAQmx 清除任務(wù)函數(shù)必須用來結(jié)束真實的采集或生成。</p><p

24、>　　7、調(diào)試程序：打開電源，選擇通道1或2，分別給相應(yīng)通道選擇信號類型，調(diào)節(jié)參數(shù)直至符合要求，當(dāng)選擇雙通道時，信號通過“DAQ”板卡自發(fā)自收，在前面板的“信號采集與顯示”控件中可看到采集回來的信號，（注意：在函數(shù)發(fā)生器中，信號產(chǎn)生的采樣率選為100HZ較為合適，采樣點數(shù)為1000較合適；輸入通道中的采樣點數(shù)為1000，采樣率為1000HZ“Time out”保持默認(rèn)值）。</p><p>　　經(jīng)過調(diào)試該信

25、號發(fā)生器能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波三種信號，并且信號的頻率、幅值、占空比也可調(diào)，達(dá)到設(shè)計要求。</p><p><b>　　8、前面板設(shè)計</b></p><p>　　在前面板中右鍵選擇新式—修飾，選擇自己喜歡的方框，圓形框圖進(jìn)行修飾。</p><p>　　前面板的設(shè)計如下圖：</p><p><b>　　程序

26、框圖如下圖：</b></p><p><b>　　作業(yè)總結(jié)</b></p><p>　　通過此次結(jié)課作業(yè)設(shè)計，使我更加扎實的掌握了Labview軟件方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵

27、。過而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多問題，最后在老師和同學(xué)的指導(dǎo)幫助下，終于游刃而解。在今后社會的發(fā)展和學(xué)習(xí)實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而