(1）了解函數信號產生方法。

      (2）輸出一路占空比可調的方波信號，一路函數信號（輸出信號類型可選擇）。

（1）產生的正弦波、三角波、鋸齒波能夠調節頻率、幅值、相位；方波能夠調節占空比。

（2）在調節的基礎上能夠將頻率、幅值和相位的值顯示出來。

理解題目以后，我們又回去查閱了很多相關資料。最后確定了設計的總體思路。用Labview軟件設計的過程是先進行程序框圖的設計，然后再設計前面板。首先是確定我們需要的函數信號發生器一共可以產生哪些波形，然后是各個波形怎樣實現和相互切換。最后是怎樣來控制波形的產生。

從一些資料中受到啟發，我們需要解決的一共就只有四個大問題：

<波形選擇>：與我們常用的函數信號發生器相聯系，根據儀器的功能，可以產生多種波形；但是我們需要的是一種波形，所以必須做好信號相互切換的功能。因此用case條件結構是最好的選擇。我可以在case結構中添加多個條件分支，并用特定的數據類型表示不同的波形。在case結構中的條件選擇端口加一個【文本下拉列表】，輸入各個可以產生的波形（必須與條件分支中的標簽一一對應），這樣就可以實現波形的選擇了。

<信號產生>：產生各個波形的方法有很多。比如用公式編寫、有仿真信號生成、還有函數生成。但是最簡單的是用【函數選板】中的【信號處理】的子選板中的【波形生成】中的【正弦波形】、【方波】、【三角波】、【鋸齒波】。但是這些控件必須自己輸入各種參數值。

<波形控制>：一個理想的函數信號發生器必須有一個開關，如我們所用到的函數信號發生器一樣。在不需要發生器的時候就利用【開關】來控制信號的產生與否。因此，只需要在case條件結構的外面再加一個while循環結構就可以了。

<參數顯示>：產生的波形的各個參數是否滿足我們的要求，如果沒有顯示這些參數的話，我們是不能知道的。所以只需在程序框圖中加一個顯示控件或局部變量都可以。

以上就是整個虛擬函數發生器的設計思路。

產生波形的方法有很多，可以用【仿真信號】、【信號生成】等。我選擇的是【波形生成】，即正弦波形（），它一共有四個參數：頻率、幅值、相位、直流偏移量。只要我把四個參數都設置為變量，就能實現各個參數的調節，進而產生能滿足不同要求的波形。達到一個虛擬儀器的功能。

這只實現了一種波形，還有其它波形。所以就涉及到了波形的選擇。因此，我用了case條件結構。充分利用它的功能，我改變【選擇器標簽】中的數據類型，并添加所需要的條件分支。每一個分支就對應一個波形。并根據這個波形的特點，選擇不同的參數。同樣，【分支選擇器】的數據類型必須與【選擇器標簽】中的數據類型一致。這樣就可以實現正弦波。為了使我們所得到的波形的參數更加準確，可以再添加一個顯示控件；這樣，調節參數的同時，也可以觀測它的值，看是否達到要求。

正弦波的設計原理圖如下所示：

圖4.1.1  正弦信號程序框圖

當然，“頻率”是有單位的。所以，我用了一個字符串函數：【格式化寫入字符串】，根據要求加入了單位：“Hz”。

接下來，我設計的波形是方波。選擇【波形生成】中的方波波形（），它一共有五個參數：頻率、幅值、相位、直流偏移量、占空比。其中，占空比尤其重要，不僅要能調節，而且要準確的顯示它的數值。同樣，把其它四個參數都設置為變量，就能實現各個參數的調節，進而能滿足我們的需要。

涉及到的波形切換，用case條件結構，充分利用它的功能，【分支選擇器】的數據類型必須與【選擇器標簽】中的數據類型一致。這樣既可以實現正弦波，也可以切換到其它的波形。再添加一個顯示控件，調節參數的同時，也可以觀測它的值。

方波的設計原理圖如下所示：

圖4.2.1  方波信號程序框圖

     “頻率”的單位處理方法與正弦波的方法一樣即可。用一個字符串函數：【格式化寫入字符串】，根據圖標的提示和要求加入了單位：“Hz”。

與上面的方法一樣，選擇【波形生成】中的鋸齒波形（），一共有四個參數：頻率、幅值、相位、直流偏移量。把四個參數都設置為變量，就能實現各個參數的調節。

再用一個case條件結構，讓各參數值通過條件結構的通道，并充分利用它的結構特點，每一個分支就對應一個波形。并根據這個波形的特點，選擇不同的參數。同樣，【分支選擇器】的數據類型必須與【選擇器標簽】中的數據類型一致。這樣就可以實現鋸齒波。為了使我們所得到的波形的參數更加準確，可以再添加一個顯示控件；這樣，調節參數的同時，也可以觀測它的值。

    鋸齒波的設計原理圖如下所示：

圖4.3.1  鋸齒波信號程序框圖

“頻率”的單位處理方法與其它波形的方法一樣。用一個字符串函數：【格式化寫入字符串】，根據圖標的提示和要求加入了單位：“Hz”。

選擇的是【波形生成】，即三角波形（），它一共有四個參數：頻率、幅值、相位、直流偏移量。同時，把四個參數都設置為變量，就能實現各個參數的調節。

還有其它波形，切換的方法前面已經提到過。因此，用case條件結構，充分利用它的功能，改變【選擇器標簽】中的數據類型，并添加所需要的條件分支。每一個分支就對應一個波形。【分支選擇器】的數據類型必須與【選擇器標簽】中的數據類型一致。為了使我們所得到的波形的參數更加準確，可以再添加一個顯示控件；這樣，調節參數的同時，也可以觀測它的值。

    三角波的設計原理圖如下所示：

圖4.4.1  三角波信號程序框圖

“頻率”的單位處理方法與其它波形的方法一樣。用一個字符串函數：【格式化寫入字符串】，根據圖標的提示和要求加入了單位：“Hz”。

    根據實際，當我們在使用完信號發生器以后，必須把它關掉。所以，我們設計的信號發生器如果沒有開關的話，就不符合要求。解決這個問題很簡單，在總的框圖外面加一個while循環結構，【循環條件】處連接一個【開關】控件，并且選擇【真時繼續】。

    設計如下圖所示：

圖4.5.1  信號控制程序框圖

無論什么儀器設備，我們首先看到的就是它的前面板，通過前面板可以直觀的看出儀器的功能及其特點。所以前面板的設計相當重要。我們應當秉持著美觀、直接、特色、規范的原則設計前面板。就如人的臉面一樣，第一印象特別重要。

下面是我設計的前面板，如圖所示：

圖4.6.1  前面板的設計圖

一切準備就緒以后，點【連續運行】，此時【開關】為“開”的狀態，否則沒有任何波形的輸出。程序正常運行后，轉動“頻率”、“幅值”等參數的旋鈕，此時會發現顯示的波形也隨著改變。

驗證波形圖如下所示：

圖5.1.1  正弦波的工作過程及驗證

準備就緒以后，點【連續運行】，此時【開關】為“開”的狀態，否則沒有任何波形的輸出。程序正常運行后，轉動“頻率”、“幅值”等參數的旋鈕，此時會發現顯示的波形也隨著改變。

驗證波形圖如下所示：

圖5.2.1  方波的工作過程

確定程序無誤后，點【連續運行】，此時【開關】為“開”的狀態，否則沒有任何波形的輸出。程序正常運行后，轉動“頻率”、“幅值”等參數的旋鈕，此時會發現顯示的波形也隨著改變。

驗證波形圖如下所示：

圖5.3.1  三角波的工作過程及驗證

設計完成并確定沒錯以后，點【連續運行】，此時【開關】為“開”的狀態，否則沒有任何波形的輸出。程序正常運行后，轉動“頻率”、“幅值”等參數的旋鈕，此時會發現顯示的波形也隨著改變。

驗證波形圖如下所示：

圖5.4.1  鋸齒波的工作過程及驗證

示波器由顯示電路顯示電路、垂直（Y軸）放大電路、水平（X軸）放大電路和電源供給電路共同組成。顯示電路包括電子槍偏、偏轉系統和熒光屏。

圖6.1.1 模擬示波器                          圖6.1.2 示波器的原理圖

由示波管的原理可知，一個直流電壓加到一對偏轉板上時，將使光點在熒光屏上產生一個固定位移，該位移的大小與所加直流電壓成正比。如果分別將兩個直流電壓同時加到垂直和水平兩對偏轉板上，則熒光屏上的光點位置就由兩個方向的位移所共同決定。

如果將一個正交流電壓弦加到一對偏轉板上時，光點在熒光屏上將隨電壓的變化而移動。這光點距離坐標原點的瞬時偏轉值將與加在垂直偏轉板上的電壓瞬時值成正比。如果加在垂直偏轉板上的交流電壓頻率10Hz～20Hz以上，則由于熒光屏的余輝現象和人眼的視覺暫留現象，在熒光屏上看到的就不是一個上下移動的點，而是一根垂直的亮線了。該亮線的長短在示波器的垂直放大增益一定的情況下決定于正弦交流電壓峰一峰值的大小。如果在水平偏轉板上加一個正弦交流電壓，則會產生相類似的情況，只是光點在水平軸上移動罷了。如果將被測信號電壓加到垂直偏轉板上，鋸齒波掃描電壓加到水平偏轉板上，而且被測信號電壓的頻率等于鋸齒波掃描電壓的頻率，則熒光屏上將顯示出一個周期的被測信號電壓隨時間變化的波形曲線。

　　為使熒光屏上的圖形穩定，被測信號電壓的頻率應與鋸齒波電壓的頻率保持整數比的關系，即同步關系。為了實現這一點，就要求鋸齒波電壓的頻率連續可調，以便適應觀察各種不同頻率的周期信號。其次，由于被測信號頻率和鋸齒波振蕩信號頻率的相對不穩定性，即使把鋸齒波電壓的頻率臨時調到與被測信號頻率成整倍數關系，也不能使圖形一直保持穩定。因此，示波器中都設有同步裝置。也就是在鋸齒波電路的某部分加上一個同步信號來促使掃描的同步，對于只能產生連續掃描（即產生周而復始連續不斷的鋸齒波）一種狀態的簡易示波器（如國產SB-10型示波器等）而言，需要在其掃描電路上輸入一個與被觀察信號頻率相關的同步信號，當所加同步信號的頻率接近鋸齒波頻率的自主振蕩頻率（或接近其整數倍）時，就可以把鋸齒波頻率“拖入同步”或“鎖住”。對于具有等待掃描（即平時不產生鋸齒波，當被測信號來到時才產生一個鋸齒波進行一次掃描）功能的示波器（如國產ST-16型示波器、SBT-5型同步示波器、SR-8型雙蹤示波器等等）而言，需要在其掃描電路上輸入一個與被測信號相關的觸發信號，使掃描過程與被測信號密切配合。這樣，只要按照需要來選擇適當的同步信號或觸發信號，便可使任何欲研究的過程與鋸齒波掃描頻率保持同步。

這一次虛擬儀器的設計的時間比較短。于是同學們都緊鑼密鼓的張羅怎樣讓自己的作品做得更好，功能更多，前面板更具有創意。于是同學們都積極思考、相互交流。因此，時間就過得很快，也很有意義。

當然過程中遇到困難時不可避免的，要想做成一個讓人滿意的作品必須對程序框圖中的程序反復測試和修改。由于老師為了培養我們獨立解決問題的能力，因此一般不參與設計。在同學的幫助下，最后終于把問題都解決了。有時侯我們也會遇到自己確實不能解決的問題，老師還是會提出解決問題的建議，或是指點應該改進的方向。

設計是對所學知識的綜合理解與應用，它不僅要求我們對Labview軟件特別熟悉，而且還要求我們能夠熟練運用各個【編程】中的各種函數結構。通過設計函數信號發生器，讓我懂得發現問題，分析問題，并解決問題可以提高自己的能力。同時通過分析解決問題，加深對所學知識的理解與掌握。通過這次設計我學到了很多書本上永遠都學不到得東西，