基于LabVIEW的虛擬信號發生器的設計

楊鳳霞

（西安航空職業技術學院，西安,710089）

基于LabVIEW的虛擬信號發生器的設計

楊鳳霞

（西安航空職業技術學院，西安,710089）

本文選用LabVIEW圖形化編程語言為開發軟件，設計了一個用于日常教學的虛擬信號發生器。該儀器可以模擬產生正弦波、鋸齒波、方波、三角波、等4種基本波形和任意的公式波形，并且各波形均可以調整其參數值的大小，其中頻率范圍還具有檔位可調功能。該儀器所產生的波形可以以LabVIEW測試文件形式存儲進行存儲。

信號發生器；虛擬儀器；LabVIEW；

0 引言

信號發生器又稱信號源，是常用的電子儀器之一，它用于產生被測電路所需特定參數的電測試信號，在生產實踐和科技領域中有著廣泛的應用。因此，信號發生器的使用是學校實驗教學活動中一個必不可少的項目。然而，由于學校硬件條件的限制，很多學校的實驗設備的數量不能滿足學生日常學習的需要。所以虛擬實驗作為傳統實驗的一個必要的、有益的補充，具有較好的經濟性，較強的針對性，較大的開放性等特點，被越來越多的應用在學校教學環節當中。

虛擬儀器是計算機技術、現代測量技術與儀器儀表技術不斷發展的產物，是由美國國家儀器公司提出的，由計算機硬件資源,模塊化儀器硬件和用于數據分析、過程通信及圖形用戶界面的軟件組成的測控系統，虛擬儀器通過應用程序將計算機與功能化硬件結合起來，用戶可以利用計算機軟件設計圖形化界面來模擬儀器面板，用程序控制信號的采集、分析、顯示、存儲和輸出等，實現真實儀器的功能。LabVIEW是美國國家儀器公司的創新軟件產品，它是一種功能強大的圖形化編程軟件，與傳統的編程軟件相比，具有開發效率更高、對硬件的支持性更好等特點，已經被越來越多地應用到各種領域。

1 虛擬信號發生器的功能設計

筆者所設計的虛擬信號發生器能夠產生多種信號波形，其中各個信號均可以通過在前面板上輸入控制量的大小來調整其參數值的大小，以達到用戶所需要的波形圖。

該信號發生器的前面板設計如圖1所示。屏幕右下側為波形選擇區域，用戶可以通過開關選擇輸出基本波形和公式波形，其中基本波形中又包括正弦波、鋸齒波、方波、三角波等信號。在公式波形中用戶可以通過輸入數學公式輸出任意波形。用戶還可以選擇給信號疊加不同類型、不同幅值的噪聲信號。屏幕右上側為

信號參數設置區域，其參數控制包括幅值、頻率、相位、偏移量、占空比等。其中頻率的范圍有三個檔位可以調節。該信號發生器還可以將產生的信號波形進行存儲，并且用信號燈指示存儲過程。

圖1 虛擬信號發生器的前面板

2 軟件的開發與設計

2.1 信號波形的產生

圖2所示為信號波形產生的程序框圖，設計思路是采用Case結構完成基本波形和任意波形的選擇。利用Basic Functions Generator.vi函數產生正弦、鋸齒波、方波、三角波等四種基本波形，利用Formula Waveform.vi函數產生公式波形。

該信號發生器還可以選擇給信號疊加噪聲，其設計思路與信號波形一致，采用Case結構完成噪聲波形的選擇，在這里有高斯白噪聲、周期性噪聲和白噪聲三種噪聲信號，其框圖如圖3所示，設計中采用線性疊加方式為信號疊加噪聲。

圖2 信號波形產生程序框圖

圖3 噪聲產生程序框圖

2.2 頻率檔位調節功能的實現

圖4所示為頻率檔位調節功能的設計框圖，采用屬性節點功能來設計完成。通過改變頻率旋鈕的Scale和DataRange的最大值和最小值的屬性值對頻率旋鈕的顯示和數據范圍進行改變。頻率檔位選擇取值有0、1、2三個，用戶如需增加檔位，只需添加其Vaule值個數即可。

圖4 頻率檔位調節功能程序框圖

2.3 波形存儲功能的設計

信號波形以LabVIEW測試文件格式存儲，利用Write LabVIEW Measurement File.vi函數進行存儲，用信號燈指示存儲過程。

3 結論語

傳統的信號發生器主要由模擬器件搭建而成，具有功能單一、不易升級和攜帶不便等缺點。而虛擬信號發生器具有功能多、容易擴展和升級、人機界面良好等優點。本文提出了基于labVIEW的虛擬信號發生器的設計方案，其框圖程序的可讀性較強，界面友好，操作較方便。結果表明，該系統能很好地實現函數信號發生器的功能，真實地反映信號發生器的使用方法。能較好解決學校實驗設備不足的問題，滿足日常教學需要。

[1] 侯國屏， 王坤，葉齊鑫.LabVIEW7.1編程與虛擬儀器設計[M].第1版.北京：清華大學出版社，2006.

[2] 劉晉霞，胡人喜，康士廷，等.LabVIEW2012中文版虛擬儀器從入門到精通[M].第3版.北京：機械工業出版社，2013.

[3] 陸綺榮.基于虛擬儀器技術個人實驗室的構建[M].北京：電子工業出版社.

Design of Virtual Signal Generator Based on LabVIEW

Yang Fengxia
(Xi'an Aeronautical Polytechnic Institute,Xi'an,710089,China)

This paper introduces a design method of virtual signal generator based on LabVIEW.This signal generator could be used in daily teaching.The instrument can generate and display four basic waveforms，such as sine,square,triangle,sawtooth waveform and so on.Arbitrarily formula waveform could be generated too.All of parameter values of these waveforms could be regulated. The adjusting function of frequency gear is designed too. The waveforms generated by this instrumnent could be saved as LabVIEW measurement files.

Signal generator;Virtual instrument;LabVIEW;

TM935.37

楊鳳霞(1979-)，女，甘肅莊浪人，碩士，講師。研究方向：檢測技術、自動化技術。