发布时间 : 星期一 文章毕业论文--基于LabVIEW的虚拟频谱仪的设计与实现更新完毕开始阅读4cb110444b35eefdc8d333c4
号，同时频率也由原来的连续谱成为离散谱。于是处在离散谱之间信号频谱就被丢掉，用这种方法只能算出信号连续频谱中N个抽样点处的值，而漏掉一些频谱，所以它不能完全代表频谱的分布，像个栅栏一样，所以把这种现象称为栅栏效应。
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4 基于LabVIEW的虚拟频谱仪设计与实现
4.1 虚拟频谱仪的整体设计
虚拟频谱仪主要由虚拟仪器的设计软件LabVIEW的程序前面板和程序框图组成。它可以对仿真信号模块生成的信号进行时域分析和频谱分析，通过计算机软件模块和数据处理以后，把结果显示在前面板上。虚拟频谱仪的功能是由用户自己定义的，当我们要想让它实现更多功能时，可以随时添加和修改它，以满足我们的需求。
4.2 软件部分的设计
4.2.1 前面板的设计
本设计是应用LabVIEW2012版本。前面板是面向用户对象的虚拟控制面板，设计的是用于设置输入数值、控制信号和观察输出数值及输出波形的控制端，在该控制面板上用户可以通过各种按钮、开关、旋钮等控制虚拟频谱仪的工作，例如：选项卡选择控件、信号各参数设定数值控件、滤波器设置控件、结果显示控件等。图4-1就是本设计虚拟频谱仪的前面板，从前面板上可看出此频谱仪有如下的功能：
1、仿真信号生成选择功能。在LabVIEW软件的前面板上添加了仿真信号生成模块。用户可以通过该模块来设置所需要输入的仿真信号，例如，加噪声的正弦波、方波、三角波等。此外，本设计还另外添加了可供选择的初始信号的频率、幅值等。
2、波形显示功能。在前面板放置有波形显示控件，点击窗口左上角的“运行”按钮和前面板的开关按钮，即可显示出滤波前后信号的波形变化、幅值谱的图形显示和功率谱的图形显示等。且可对信号幅值的峰值、功率的峰值进行数字显示。
3、滤波器选择功能。本设计中用户可通过前面板的滤波来控制模块来选择不同的滤波器观察其滤波效果。此外，还可自主对滤波器的采样频率进行调整。
4、控制仿真信号的幅值和频率以及滤波器的采样频率、幅值的功能。由于这些设计的功能引用的是同一种控件模块，所以设置这样的模块来控制仿真信号的幅值和频率，滤波器的采样频率。这样就可以直接改变仿真信号的频率、幅值
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等以方便适应不同的情况，我们还可以直接改变滤波器的幅值、采样频率来实现在不同情况下各种滤波的波形，从而使波形不受仿真信号频率的限制。这样就可以通过改变滤波器的波形、采样频率和类型来实现不同的的滤波效果。
图4-1 虚拟频谱分析仪前面板
5，显示滤波器滤波后的波形的高低电平和幅值。观察信号的电压变化。 以上这些功能就是本虚拟频谱仪设计能实现的所有功能，将这些功能集合在一起就组成了本次虚拟频谱仪的前面板，将这些功能模块合理放置以后如图所示，在显示模块的左边共有二个控制输入参数的控件。通过信号参数的设定还可以设定仿真信号的频率和幅值。滤波器模块可以输入设定滤波器的采样频率、幅值、周期和滤波类型。在右边有六个数值显示模块，可以分别显示滤波后波形的峰峰值的大小，正峰值和反峰值大小，以及波形的电平值，在功率谱和幅值谱中也添加了功率谱峰值显示模块，可以直接看出波形的功率谱和幅值谱。
4.2.2 程序框图的设计
每一个程序的前面板设计都有相应的一个程序框图设计。程序前面板的设计完成后，并不是程序结束了，还要进行程序框图的设计。
打开LABVIEW设计软件的程序框图窗口，进入程序框图的设计界面，由于我们已经完成了前面板的设计，所以在程序框图中会显示程序前面板已经选择的控件，但是它们的图标是不同的，所以要注意区分。根据本设计虚拟频谱仪的功能，事先想好我们要用到的那些控件并表示出来，利用LABVIEW中的这些功能控件，由虚拟频谱分析仪前面板的各控件的作用与联系，在程序框图设计窗口中合理放置各个程序需要的控件模块，用鼠标可以直接将他们相关的控件连接起来以实现
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虚拟频谱仪的功能。在该程序框图中包括仿真信号生成模块、滤波器设计、波形频谱分析模块，数据流的编辑主要是对端口图标的连接，用连线工具进行连接时，如果端口无法建立连接关系，说明相连的数据类型不匹配，仔细检查数据后重新建立连接。本设计用到了一个条件结构，这点和C语言中的if条件结构类似[12]，它的程序框图如图4-2所示。
图4-2 程序框图 4.2.2.1 仿真信号生成模块
LabVIEW的函数库中有丰富的仿真信号，如方波、正弦波、三角波等。设计时只需将所要的子VI放入一个仿真信号生成模块即可。也可利用声卡采集到的声音进行信号处理分析。仿真信号生成的程序框图如图4-3所示。在设计过程中，包含了一个仿真信号生成模块，在该模块中有正弦+均匀的白噪声、方波、三角波。如果想得到其它噪声的波形，则可以在设计的程序框图中对其属性进行更改，即可以得到想要的波形，本课题中添加的是均匀白噪声。也可以对采样率进行设置，从而满足采样定理。
图4-3 仿真信号生成程序框图
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