基于labview的信号发声器的设计

基于labview的信号发声器的设计内容摘要：

选择工具：用于选择、移动或改变对象的大小。 当它用于改变对象的连框大小时，会变成相应形状。 标签工具：用于输入标签文本或者创建自由标签。 当创建自由标签时它会变成相应形状。 连线工具：用于在框图程序上连接对象。 如果联机帮助的窗口被打开时，把该工具放在任一条连 线上，就会显示相应的数据类型。 对象弹出菜单工具：用左鼠标键可以弹出对象的弹出式菜单 . 漫游工具：使用该工具就可以不需要使用滚动条而在窗口中漫游。 断点工具：使用该工具在 VI 的框图对象上设置断点。 探针工具：可以在框图程序内的数据流线上设置探针。 程序调试员可以通过控 针窗口来观察该数据流线上的数据变化状况。 颜色提取工具：使用该工具来提取颜色用于编辑其他的对象。 颜色工具：用来给对象定义颜色。 它也显示出对象的前景色和背景色。 与上述工具模板不同，控制和功能模板只显示顶层子模板的图 标。 在这些顶层子模板中包含许多不同的控制或功能子模板。 通过这些控制或功能子模板可以找到创建程序所需的面板对象和框图对象。 用鼠标点击顶层子模板图标就可以展开对应的控制或功能子模板，只需按下控制或功能子模板左上角的大头针就可以把对这个子模板变成浮动板留在屏幕上。 控制模板 (Controls Palette) 用控制模板可以给前面板添加输入控制和输出显示。 每个图标代表一个子模板。 如果控制模板不显示，可以用 Windows菜单的 6 Show Controls Palette功能打开它，也可以在前面板的空白 处，点击鼠标右键，以弹出控制模板。 注：只有当打开前面板窗口时才能调用控制模板。 控制模板如左图所示，以下介绍几个常用的模板： 数值子模板：包含数值的控制和显示。 布尔值子模块：逻辑数值的控制和显示。 数组和群子模板：复合型数据类型的控制和显示。 图形子模板：显示数据结果的趋势图和曲线图。 修饰子模板：用于给前面板进行装饰的各种图形对象。 调用存储在文件中的控制和显示的接口。 功能模板 (Functions Palette) 功能模板是创建框图程序的工具。 该模板上的 每一个顶层图标都表示一个子模板。 若功能模板不出现，则可以用 Windows菜单下的 Show Functions Palette功能打开它，也可以在框图程序窗口的空白处点击鼠标右键以弹出功能模板。 (注：只有打开了框图程序窗口，才能出现功能模板。 ) 功能模板如右图所示。 以下介绍几个常用的模板： 结构子模板：包括程序控制结构命令，例如循环 控制等，以及全局变量和局部变量。 数值运算子模板：包括各种常用的数值运算符，如 +、 等；以及各种常见的数值 运算式，如 +1 运算；还包括数制转换、三角函数、对数、复数等运算，以及各种数值常数。 布尔逻辑子模板：包括各种逻辑运算符以及布尔常数。 7 群子模板：包括群的处理函数，以及群常数等。 这里的群相当于 C 语言中的结构。 比较子模板：包括各种比较运算函数，如大于、小于、等于。 时间和对话框子模板：包括对话框窗口、时间和出错处理函数等。 信号处理子模板：包括信号发生、时域及频域分析功能模块。 “选择„ VI 子程序”子模板：包括一个对话框，可以选择一个 VI程序作为子程序（ SUB VI）插入当前程序中。 Labview中的框图程序 框图程序是由节点、端子、图框和连线四种元素构成的。 节点 类似于文本语言程序的语句、函数或者子程序。 Labview有二种节点类型 函数节点和子 VI节点。 两者的区别在于：函数节点是 Labview以编译好了的机器代码供用户使用的，而子 VI节点是以图形语言形式提供给用户的。 用户可以访问和修改任一子 VI节点的代码，但无法对函数节点进行修改。 端子 是只有一路输入 /输出，且方向固定的节点。 Labview有三类端子 前面板对象端子、全局与局部变量端子和常量端子。 对象端子是 数据在框图程序部分和前面板之间传输的接口。 一般来说，一个 VI的前面板上的对象（控制或显示）都在框图中有一个对象端子与之一一对应。 当在前面板创建或删除面板对象时，可以自动创建或删除相应的对象端子。 控制对象对应的端子在框图中是用粗框框住的。 它们只能在 VI程序框图中作为数据流源点。 显示对象对应的端子在框图中是用细框框住的。 图框 是 Labview实现程序结构控制命令的图形表示。 如循环控制、条件分支控制和顺序控制等，编程人员可以使用它们控制 VI程序的执行方式。 代码接口节点（ CIN）是框图程序与用户提供的 C语言文本程序 的接口。 连线是 端口间的 数据通道。 它们类似于普通程序中的变量。 数据是单向流动的，从源端口向一个或多个目的端口流动。 不同的线型代表不同的数据类型。 在彩显上，每种数据类型还以不同的颜色予以强调。 当需要连接两个端子时，在第一个端子上点击连线工具（从工具模板栏调用），然后移动到另一个端子，再点击第二个端子。 端子的先后次序不影响数据 8 流动的方向。 当把连线工具放在端子上时，该端子区域将会闪烁，表示连线将会接通该端子。 当把连线工具从一个端口接到另一个端口时，不需要按住鼠标键。 当需要连线转弯时，点击一次鼠标键，即可以正交垂 直方向地弯曲连线，按空格键可以改变转角的方 虚拟仪器通过底层设备驱动软件与真实的仪器系统进行通讯 ,并以虚拟仪器面板的形式在计算机屏幕上显示与真实仪器面板操作元素相对应的各种控键 . 虚拟信号发生器可产生正弦波、方波和三角波 等 信号 ,根据需要 ,可调节其中面板上的控键 ,改变信号的频率、幅度与相位 ,并可以进行数据存储 ,所有信号发生的结果都可以通过软件设计的虚拟面板显示 .. 2 虚拟信号发生器的软件设计 前面板的设计 根据传统信号发生器面板控键的功能 ,利用 Labview 中的控制 模板 ,分别在设计面板上放入模拟实际信号发生器控键的数据输入控键、显示器、数据输出控件、开关、选择器 . 显示器用于显示输出的信号波形 ,数据输入控键用于输出信号的信号频率、采样频率、采样数、振幅和相位 ,数据输出控键则用于选择信号类型 . 打开 Labview 前面板编辑窗口 ,点击鼠标右键 ,显示控制模板 ,选择 Graph Waveform Graph ,作为信号发生器的显示器 . 在显示器模板上点击鼠标右键 ,对其进行属性设置 ,如根据被显示波形的频率与幅度值的变化 ,利用工具模板中的文字工具 ,对显示器横 (时间 ) 、纵 (幅度 ) 坐标的刻度重新设置 . 用 Graph 控键设计的显示器是完全同步的 ,波形稳定 . 参数设置控件 (1) 在前面板的设计窗口中 ,打开控制模块执行 All cont roll s Numeric Knob 操作 ,得到幅值等控制旋钮 . (2) 将鼠标移至旋钮单击右键选择属性 ( Proper2ties) 选项 ,在随后弹出的对话框中的外观 (Appear2ance) 选项的标签中将这些旋钮分别命名为“频率调节”、“幅度调节”和“相位调节”等 . (3) 最后定义精度 . 根据频率和幅度的数值 范围 ,我们将其精度定义为双精度浮点型 (DBL) . 具体操作仍然是在属性 ( Properties) 选项的数据范围 (Data 9 range) 选项中的 Representation 内完成 . 输出波形选择按钮 用一个 Case 结构来控制波形的产生 . 可以选择输出为正弦信号或是方波信号、三角波 等 . 具体操作为 :在前面板的设计窗口中 ,打开控制模块 ,执行 Almont roll → ring amp。 E num → Text ring ,修改名称为 wave select (波形选择 ) . 然后右键点击 properties 选择 Edit Items 项 ,在表格中添加和编辑 sine wave 、 t triangle 、 square wave 等 ,并设置其先后顺序 . 波形显示控件 这个控件用来显示所产生的波形 .执行 Cont rols Graph Waveform Chart 操作 ,调入所选图标 . 其横轴为时间轴 ,纵轴为电压轴 .注意 :控件参数设置应考虑到采样频率 fs , 信号频率 f 一个周期采样点 n 与总点数 N = Samples 的关系 : fs = nfx ,所以 fs 的最大值应该是被测信号频率 f s 的最大值 n ,且 N ≥n. 开关控件 此开关用于结束运行 .执行 All controls Boolean StopButton操作 ,调入开关按钮 ,标记为“ STOP” .。 注意 :在完成对虚拟仪器的前面板设计后 ,若需对其进行装饰 ,可以执行 All cont roll s Decorations操作 ,然后根据需要在其选项框里选择相应的内容对你所设计的前面板进行必要的修饰 . 流程图的设计 对于虚拟信号发生器而言 ,它的主要功能就是为我们提供激励信号 ,所以在流程图设计中 ,我们首 先要选择产生信号的图标以及用于产生信号的 case 结构和循环控制 While 循环 . 程序图标的调入 (1) 在流程图设计窗口中打开 ( Function) 模块 ,执行 All Functions structures While loop 调入 While loop 循环 ,控制程序的运行 . (2) 执行 structures case structures 调入 case循环 ,用于控制产生不同信号的运行 . (3) 执行 All Functions Analyze Signal Processing Signal Generation 操作 , 分别调入 Triangle Wave. vi (三角波 ) 、 Sine Wave. vi (正弦波 ) 、 Square Wave. vi (方波 )等图标 . (4) 执行 All Functions Numeric Multi2ple/ Add 分别调入乘法器和 10 加法器 . 程序设计 (1) 频率设置 . 在模拟电路范围 ,信号频率以 Hz或周期来测量 ,但是在数字系统中我们使用数字频率 ,它是模拟频率和采样频率之比 ,如下所示 :数字频率 = 模拟频率 / 采样频率采样间隔也是信号产生的必要条件 ,在遵循抽样定理的基础上 ,我们需要给出采样频率和采样点数 ,用以产生信号 . 数字频率由除法器的输出提供 ,该除法器完成了信号频率和采样频率之比的运算 ,将所需要的数字频率输出送给信号发生图标 . 本虚拟函数信号发生器的输入输出的硬件部分为一数据采集卡和具有一定配置要求的 PC机，数据的输入输出靠对数据采集卡输出输入口的定义来实现。 本设计采用的 PCI1200数据采集卡是一块性价比较好的产品，具备数 /模转换的功能， 能将产生的。