基于Labview虚拟信号发生器设计

实验目的：综合使用Labview 编程技术，结合实际应用设计一款虚拟信号发生器。 设计要求：能产生常用信号、公式波形，可选择是否添加噪声；可设置波形的频率、幅值、直流偏移量、占空比。 设计过程：

虚拟信号发生器就是利用采集卡的模拟输出功能来连续产生一些设定好的信号，相对于传统信号发生器，它具有更加丰富的功能。图5-1即为一个虚拟信号发生器的实例。前面板右边的几个控件用于设置信号的频率、幅值等基本参数。下边的控件用于设置信号的类型，除了能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等基本函数波外，还能选择生成公式波形，只要在公式框中输入需要的波形公式代码，单击“更新”按钮即可。另外还可以在输出信号中添加噪声，并可以自定义噪声的类型和幅度。

图5-1 虚拟信号发生器前面板

在Labview中要实现这样的一虚拟信号发生器，看是困难，其实并不复杂，其程序代码分为“初始化”、“主体程序”和“退出”3个模块，使用一个顺序结构将它们组合在一起就能完成整个软件的构架，下面是具体设计过程。

5.1 初始化

初始化就是为一些控件或变量赋初值，以便程序具有合理的初始参数和严格的逻辑性，减少程序出错的几率。

虚拟信号发生器的“初始化”代码如图5-2所示，它们位于层叠式顺序结构的第0帧，这里主要进行了两项设置：通过属性节点来设置波形图显示控件的显示区域背景色以及清空显示波形；将“退出系统”按钮值设置为假（即非按下状态）。

图5-2 虚拟信号发生器的“初始化”代码

初始化并不是必须的，设置的内容也不是固定的，用户可以根据程序的实际情况来决定具体的初始化内容，初始化只是为了使程序更加完善，逻辑性更强。 5.2 主体程序

初始化完成后，进入层叠式顺序结构的第一帧，这里是虚拟信号发生器的主体程序，实际上就是一个连续模拟信号输出。

这里给出一种虚拟信号发生器的信号生成机制，如图5-3所示，当然，我们也可以根据实际情况，给出其它方案。

创建任务并配置通道后，首先将函数节点生成的信号模板写入到输出缓存中，然后，启动任务开始模拟输出，接下来进入循环，在循环中继续生成信号模板并写入输出缓存。这样在硬件设备将缓存中的数据连续输出到数模转换器的同时，程序定时将一段新的信号模板写入缓存，只要设置合适的缓存大小，就能使写入和输出互不干扰，此时，只要保持前后输入的信号模板连续，输出信号也就连续。采用该机制不需要信号模板是整周期的，并且信号参

数的改变也不会影响任务的执行，只是占用了稍多的CPU和内存资源，但从使用的角度也不失为一种较好的丰富。

创建任务并配置通道 生成初始信号模板 信号参数 写入输出缓存 开始模拟输出 继续生成信号模板 信号参数 循环虚拟信号发生器的主体程序如图5-4所示，这里首先使用执行能效较高的DAQmx驱动完成模拟输出代码的编制。

当单击“开始”按钮后，程序进入“开始/停止”条件结构的真分支，开始执行模拟信号输出，同该按钮文本转换为“停止”（由前面板控件的属性设置来实现）。在While循环体内面调用“波形生成”子VI生成信号模板，由于采用DAQmx驱动时，输出缓存大小是由第一次写入缓存的数据长度决定的，因此，设置第一次进入循环是生成的信号模板的长度是以后长度的2倍，这样，缓存的一半空间可用于接收输入的信号模板，同时另一半空间中的数据不断地模拟输出。将DAQmx Start Task.vi置于一个条件结构中，用于第一次进入循环时启动模拟输出任务。当单击“停止”按钮后（按钮文本转换为“开始”），当前的模拟输出任务结束，信号输出停止，但系统并没有退出，而是继续等待其它的操作，如重新开始或退出系统。若单击“退出系统”则信号输出停止，同时主体程序结束运行，进入顺序结构的下

写入输出缓存 停止并清楚任务

图5-3 虚拟信号发生器的信号生成机制

一帧。

图5-4虚拟信号发生器的主体程序（DAQmx）

5.3 退出

当单击“退出系统”按钮，主体程序运行结束后，就进入到顺序结构的第二帧，这帧的代码主要是进行虚拟信号发生器程序退出的收尾工作，例如将一些变量、控件的值清零或复位。在这里主要是将采集卡模拟输出通道的输出置零，主要是保护数据采集卡。

虚拟信号发生器的“退出系统”代码如图5-5所示，它们位于层叠式顺序结构的第2帧.

图5-5 虚拟信号发生器的“退出系统”代码（DAQmx）

5.3 “波形生成”子vi的程序设计

图5-6 波形生成”子vi的前面板

图5-7 波形生成”子vi的程序框图