基于LabVIEW的虚拟信号发生器的设计

杨凤霞

（西安航空职业技术学院，西安,710089）

基于LabVIEW的虚拟信号发生器的设计

杨凤霞

（西安航空职业技术学院，西安,710089）

本文选用LabVIEW图形化编程语言为开发软件，设计了一个用于日常教学的虚拟信号发生器。该仪器可以模拟产生正弦波、锯齿波、方波、三角波、等4种基本波形和任意的公式波形，并且各波形均可以调整其参数值的大小，其中频率范围还具有档位可调功能。该仪器所产生的波形可以以LabVIEW测试文件形式存储进行存储。

信号发生器；虚拟仪器；LabVIEW；

0 引言

信号发生器又称信号源，是常用的电子仪器之一，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。因此，信号发生器的使用是学校实验教学活动中一个必不可少的项目。然而，由于学校硬件条件的限制，很多学校的实验设备的数量不能满足学生日常学习的需要。所以虚拟实验作为传统实验的一个必要的、有益的补充，具有较好的经济性，较强的针对性，较大的开放性等特点，被越来越多的应用在学校教学环节当中。

虚拟仪器是计算机技术、现代测量技术与仪器仪表技术不断发展的产物，是由美国国家仪器公司提出的，由计算机硬件资源,模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通信及图形用户界面的软件组成的测控系统，虚拟仪器通过应用程序将计算机与功能化硬件结合起来，用户可以利用计算机软件设计图形化界面来模拟仪器面板，用程序控制信号的采集、分析、显示、存储和输出等，实现真实仪器的功能。LabVIEW是美国国家仪器公司的创新软件产品，它是一种功能强大的图形化编程软件，与传统的编程软件相比，具有开发效率更高、对硬件的支持性更好等特点，已经被越来越多地应用到各种领域。

1 虚拟信号发生器的功能设计

笔者所设计的虚拟信号发生器能够产生多种信号波形，其中各个信号均可以通过在前面板上输入控制量的大小来调整其参数值的大小，以达到用户所需要的波形图。

该信号发生器的前面板设计如图1所示。屏幕右下侧为波形选择区域，用户可以通过开关选择输出基本波形和公式波形，其中基本波形中又包括正弦波、锯齿波、方波、三角波等信号。在公式波形中用户可以通过输入数学公式输出任意波形。用户还可以选择给信号叠加不同类型、不同幅值的噪声信号。屏幕右上侧为

信号参数设置区域，其参数控制包括幅值、频率、相位、偏移量、占空比等。其中频率的范围有三个档位可以调节。该信号发生器还可以将产生的信号波形进行存储，并且用信号灯指示存储过程。

图1 虚拟信号发生器的前面板

2 软件的开发与设计

2.1 信号波形的产生

图2所示为信号波形产生的程序框图，设计思路是采用Case结构完成基本波形和任意波形的选择。利用Basic Functions Generator.vi函数产生正弦、锯齿波、方波、三角波等四种基本波形，利用Formula Waveform.vi函数产生公式波形。

该信号发生器还可以选择给信号叠加噪声，其设计思路与信号波形一致，采用Case结构完成噪声波形的选择，在这里有高斯白噪声、周期性噪声和白噪声三种噪声信号，其框图如图3所示，设计中采用线性叠加方式为信号叠加噪声。

图2 信号波形产生程序框图

图3 噪声产生程序框图

2.2 频率档位调节功能的实现

图4所示为频率档位调节功能的设计框图，采用属性节点功能来设计完成。通过改变频率旋钮的Scale和DataRange的最大值和最小值的属性值对频率旋钮的显示和数据范围进行改变。频率档位选择取值有0、1、2三个，用户如需增加档位，只需添加其Vaule值个数即可。

图4 频率档位调节功能程序框图

2.3 波形存储功能的设计

信号波形以LabVIEW测试文件格式存储，利用Write LabVIEW Measurement File.vi函数进行存储，用信号灯指示存储过程。

3 结论语

传统的信号发生器主要由模拟器件搭建而成，具有功能单一、不易升级和携带不便等缺点。而虚拟信号发生器具有功能多、容易扩展和升级、人机界面良好等优点。本文提出了基于labVIEW的虚拟信号发生器的设计方案，其框图程序的可读性较强，界面友好，操作较方便。结果表明，该系统能很好地实现函数信号发生器的功能，真实地反映信号发生器的使用方法。能较好解决学校实验设备不足的问题，满足日常教学需要。

[1] 侯国屏， 王坤，叶齐鑫.LabVIEW7.1编程与虚拟仪器设计[M].第1版.北京：清华大学出版社，2006.

[2] 刘晋霞，胡人喜，康士廷，等.LabVIEW2012中文版虚拟仪器从入门到精通[M].第3版.北京：机械工业出版社，2013.

[3] 陆绮荣.基于虚拟仪器技术个人实验室的构建[M].北京：电子工业出版社.

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

杨凤霞(1979-)，女，甘肃庄浪人，硕士，讲师。研究方向：检测技术、自动化技术。