多路信号发生器 和 双通道虚拟示波器设计 (14)

内蒙古科技大学虚拟仪器课程设计说明书题目：多路信号发生器双通道虚拟示波器1.设计题目:多路信号发生波器2.设计要求:1可输出双路正弦波(方波、三角波)信号,其相位差可调2信号频率、幅值、相位可调3.设计思想:1、框图程序1每一个程序前面板都对应着一段框图程序。框图程序用Labview图形编程语言编写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、模块生成采用“基本函数发生器”模块作为正弦波.方波.三角波信号的生成单元，当程序运行起来后，调节信号通道，进行三种信号波形选择，选择所需波形，再调节信号的“扫描频率”、“幅值”以求达到用户所需的信号，整个过程需通过波形图控件来显示产生的波形，通过配备DAQ采集卡，采集信号。3、信号发生器的软件设计软件部分采用专业的LabVIEW6i图形化虚拟仪器开发工具。虚拟函数信号发生器主要由软件完成输出波形信号的产生和输出信号频率的显示。输出波形频率的变化的具体实现是将波形数据写入数据采集卡的缓冲区当中，通过设置缓冲区的更新频率（改变内部的时钟频率）来实现输出数据频率的变化。4、前面板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.4设计实现过程（1）程序流程2是否触发?按键信号配置采集采样值存入缓冲区信号识别显示缓冲区的值显示初始化（2）“基本函数发生器”模块的调用启动LabVIEW8.5,进入程序运行界面，进入程序框图，击右键，先选While循环结构，以方便创建模块。如图1（下图）。3再在while循环结构中选择函数发生器，如图2所示；图2图3再单击“波形生成”图标，找出“基本函数发生器”图标如图3所；将其拖放到程序框图中，分别用于通道一、二及双通道产生波形信号。（2）函数模块基本参数设置在前面板中，击右键，从Express中的数值输入控件中，选择数值输入控件，并将其拖入前面板中，之后，按住Ctrl键不放，一次拖动复制八个，并分别命名为“频率1”、“幅值1”、“幅值2”、“频率2”、“相位1”，“相位2”、“占空比1”“占空比2”。然后在程序框图中分别将此八个控件与函数发生器模块一、二相连，如图4所示。4设置采样信息，再在前面板输入文本控件中选择文本下拉列表，作为通道选择。如下图：图4，（3）DAQ数据采集卡的配置配置信号采集通道在程序框图中击右键，在函数选板的“输入”子目录中打开“DAQAssistant”，然后配置采集信号类型（AcquireSignals），选择“AnalogInputVoltage”单击进入，再选择“Dev1(PCI-6221)ai0,ai1”单击“Finish”，进入配置选板，选择“TerminalConfigurationRSE”,再“Timingsettings”中设置“AcquisitionModeContinuousSamples”然后单击“Run”看是否能够采集到信号，若不能，再重复上述步骤，直至能采集到信号才完成通道配置。（如图7）配置信号输出通道在程序框图中击右键，在函数选板的“输入”子目录中打开“DAQAssistant”，5然后配置采集信号类型（GenerateSignals），选择“AnalogOutputVoltage”单击进入，再选择“Dev1(PCI-6221)ai0,ai1”单击“Finish”，进入配置选板，选择“TerminalConfigurationRSE”,再“Timingsettings”中设置“GenerationModeContinuousSamples”然后去掉采样点与采样率的默认值，最后单击“OK”即完成信号输出通道配置。（如图8）图7图8（4）整体结构细节由while循环中的基本函数信号发生器发送数据，产生波形信号，通过信号的合并，一同输给波形显示控件。如图：将双通道的信号写入，while循环使信号连续采样，生成连续波形，布尔开关控制启停。如图：6完成多路信号采集，和输出波形。（5）采样，调节，输出，显示调节采样回去的波形，进行频率、幅值、相位、占空比的设定。程序图如图97图95调试过程在调试发现在双通道中运行不正常，但幅值和频率都可调，只是只输出单通道，在查找错误的时候发现，在双通道的DAQ设的通道是一个ai0。而在板卡上的连线选择的是ai0,ai8。每个信号配置都需要一个通道，故将原来的单通道西号配置改成双通道ai0,ai1.。并且采样点数过少，波形显示变化较慢，故将采样点数设置在1000以上。.6面板布局（如下图所示）8前面板布局7程序框图98总结打开电源，运行程序，由于我没有设计通道选择，输出波形是双路同步输出，所以波形图同时显示两路波形。分别给两个通道选择信号类型，调节参数直至符合要求，在前面板的“信号显示”控件中可看到采集回来的信号，完成了设计。示波器设计虚拟示波器要求尽可能的模拟真实示波器的功能，由软件控制，极为方便，设计思想就是将示波器的主要功能通过虚拟仪器，设计图形软件实现。101、示波器功能主要功能包括：双通道信号输入、触发控制、通道控制、时基控制、波形显示、参数自测量等。本次设计的数据采集的功能与普通示波器一样；波形显示模式：通道A或B、A+B及AB同时检测；电压参数测量，时间/频率参数测量，数据存储与回放，测量结果显示等。2、主要功能模块虚拟示波器器主要由软件控制完成信号的采集、处理和显示。系统软件总体上包括数据采集、波形显示、参数测量等模块。其功能结构如下图触发控制时基控制时间参数测量电压参数测量波形显示数据采集数据处理通道控制3、波形显示模块软件提供了三种波形显示模式：*ABA&B模式：通过显示通道选择按键可以任意显示某一通道或两通道输入信号的波形；*AB模式：当两通道都处于选同状态时，使用此模式来显示双通道波形*A+B模式：当两通道都处于选通状态时使用此模式来显示两通道信号带数相叠加后的波形。4、示波器前面板设计虚拟示波器的界面图，分为波形显示区和操作面板区。波形显示区横轴表示时间，纵轴表示幅值。单元格当前时间和幅值也可通过操作面板的“时间”框、“幅值”框显示。操作区有：显示模式转换，数据采集配置，时基控制，数据处理等。数据11采集是调节波形幅值，波形周期和选择显示的波形是哪个通道的，先是波形的类型等。时基控制是选者扫描率，扫描数，选择手动、自动等。设计这部分时,主要考虑操作简洁,用户能通过面板上的各种按钮、开关等控键来控制虚拟示波器的工作。由于波形显示控件的刻度有可能不符合要求，可在显示器模板上点击鼠标右键,对其进行属性设置,如根据示波器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。1前面板设计图1波形显示控件图2时基幅值控制图3数据存储与回放图4通道选择12图5信号测量图6按钮开关2后面板设计最外面是开始采集的while和条件结构图9while和条件结构13While循环内部包括很多部分，包括数据采集，数据测量，数据存储与回放等1、存储回放数据存储为“真”时，将数据写入数据回放为“真”时，将数据读取142、通道选择通道设置的是数字输入控件，将控件的表示方法改为“U16”的16为整型，由于示波器需要双通道，所以建立一个条件循环结构，创建四个层次，第一个（标号为1），是数据A的信号通过，第二个是数据B的信号通过，三是数据A和B同时通过，四是AB信号的叠加。采集数据A的信号同步采集A和B的信号AB的叠加信号153、创建XY标尺属性节点单击后面板的波形显示控件，选择“属性节点”，选择X标尺（或Y标尺）中的“范围选项”，从中选择“最大值、最小值、增量”等，将图标拖至程序框图中，图表显示为“读取”类型，不符合要求，将整个图标改为“写入”，右键单击图标，第一行既是。之后定义各个变量参数，是指符合要求，框图如下：165、数据读盘由下图可见，是刚才采集的通道叠加的波形信号。测量的叠加信号存储和回放的叠加信号测量的双通道信号6、采集，信号配置，统计While循环外是设置的采样信息，采样率，采样数还有信号通道配置，完成基17本设定后，就可以进行采集数据了，通过波形显示控件，观测波形大小，周期，但不能显示测量数据的均值、算术平均值、初值时间等，所以还应该添加数据统计控件，如下图：7、整体框图如下：示波器的前面板如下图18示波器的程序面板由于框图过大，只显示一部分198、调试调试过程很不顺利，首先就是数据存储与回放功