虛擬儀器課程設(shè)計(jì)--信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2</b></p><p>　　1.信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)3</p><p><b>　　（1）基本原理3</b></

2、p><p><b>　?。?）框圖程序3</b></p><p>　?。?）前面板結(jié)果演示5</p><p><b>　　2.頻譜分析儀7</b></p><p><b>　?。?）基本原理8</b></p><p><b>　?。?）框圖

3、程序8</b></p><p>　　（3）前面板結(jié)果演示9</p><p>　　3.消噪演示儀12</p><p>　?。?）基本原理12</p><p>　　（2）框圖程序12</p><p>　?。?）前面板結(jié)果演示13</p><p>　　4.串行通信演示儀14&

4、lt;/p><p>　?。?）基本原理14</p><p>　　（2）框圖程序14</p><p>　?。?）前面板結(jié)果演示15</p><p><b>　　5.實(shí)驗(yàn)總結(jié)15</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)16</b></p><p&g

5、t;<b>　　摘要：</b></p><p>　　LabVIEW 程序又稱虛擬儀器，即VI，其外觀和操作類似于真實(shí)的物理儀器（如示波器和萬(wàn)用表）。 LabVIEW擁有一整套工具用于采集、分析、顯示和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以及解決用戶編寫(xiě)代碼過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。LabVIEW 提供眾多輸入控件和顯示控件用于創(chuàng)建用戶界面，即前面板。 輸入控件指旋鈕、按鈕、轉(zhuǎn)盤(pán)等輸入裝置。 顯示控件指圖形、指示燈等輸出顯

6、示裝置。 創(chuàng)建用戶界面后，可添加各種VI 和結(jié)構(gòu)作為代碼，從而控制前面板對(duì)象。 代碼在程序框圖中編寫(xiě)。LabVIEW 不僅可與數(shù)據(jù)采集、視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備等硬件進(jìn)行通信，還可與GPIB、PXI、VXI、RS232 以及RS485 等儀器通信。本次課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容是在LABVIEW開(kāi)發(fā)平臺(tái)下，結(jié)合測(cè)試與信號(hào)處理理論設(shè)計(jì)三種虛擬儀器：函數(shù)發(fā)生器，頻譜分析儀和串口通信演示儀。并要求函數(shù)發(fā)生器輸出正弦波、方波、三角波，波形可選擇；頻率、幅值和

7、初相位可以調(diào)節(jié)；前面板上顯示輸出波形。頻譜分析儀采樣頻率、采樣點(diǎn)數(shù)、信號(hào)頻率、幅值和初相位可調(diào)；分析正弦波、方波和三角波的頻譜特性。串口通信演示儀在前面板上設(shè)置串口號(hào)、數(shù)據(jù)幀（起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位、）格式</p><p>　　關(guān)鍵字：虛擬儀器 函數(shù)發(fā)生器 頻譜分析儀 串口通信演示儀</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></

8、p><p>　　1.信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　(1)基本原理</b></p><p>　　測(cè)試信號(hào)有多種產(chǎn)生途徑，我們這里主要研究的是在Labview中的波形產(chǎn)生函數(shù)得到的仿真信號(hào)波形數(shù)據(jù)。Labview提供了豐富的仿真信號(hào)，包括正弦、方波、三角波、多頻信號(hào)、調(diào)制信號(hào)、隨機(jī)噪聲信號(hào)、任意波形等。Labview中有3個(gè)不同層次的信

9、號(hào)發(fā)生器（Express VI仿真信號(hào)發(fā)生器、波形發(fā)生器VI和普通信號(hào)發(fā)生器VI）。3種信號(hào)發(fā)生器都能滿足基本信號(hào)的功能，主要區(qū)別在于使用的難易程度和靈活性。Express VI仿真信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)類型的信號(hào)，使用起來(lái)最簡(jiǎn)單；普通信號(hào)發(fā)生器VI產(chǎn)生數(shù)組類型的信號(hào)，使用起來(lái)比較復(fù)雜；波形發(fā)生器VI產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)，使用的復(fù)雜程度介于兩者之間。</p><p>　　本次我們使用波形發(fā)生器VI下的模塊來(lái)產(chǎn)生正弦、方波

10、、三角波、白噪聲及它們的疊加信號(hào)。</p><p><b>　　（2）框圖程序</b></p><p>　　框圖程序及前面板如下圖所示，其中框圖程序采用case選擇結(jié)構(gòu)，case0產(chǎn)生白噪聲信號(hào)，case1產(chǎn)生正弦、方波、三角波信號(hào)，case2是它們的疊加信號(hào)。</p><p>　　（3）前面板結(jié)果演示</p><p>

11、　　a.如圖為白噪聲信號(hào)波形：</p><p>　　b.如圖為正弦波信號(hào)波形：</p><p>　　c.如圖為三角波信號(hào)波形</p><p>　　d.如圖為方波信號(hào)波形：</p><p>　　e.如圖為方波信號(hào)疊加白噪聲產(chǎn)生的波形：</p><p><b>　　2.頻譜分析儀</b></p&

12、gt;<p><b>　?。?） 基本原理</b></p><p>　　頻譜分析是指把時(shí)間域的動(dòng)態(tài)信號(hào)通過(guò)DFT和FFT轉(zhuǎn)換到頻域進(jìn)行分析。內(nèi)容包括：</p><p>　　頻譜分析：包括幅值譜和相位譜，實(shí)部譜和虛部譜；</p><p>　　功率譜：包括自譜和互譜；</p><p>　　頻率響應(yīng)函數(shù)分析：系統(tǒng)

13、輸出信號(hào)和輸入信號(hào)頻譜之比；</p><p>　　相干函數(shù)分析：系統(tǒng)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間譜的相關(guān)程度</p><p>　　頻譜分析技術(shù)在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)就是DFT。</p><p><b>　?。?） 框圖程序</b></p><p>　　此框圖使用case結(jié)構(gòu)，case0產(chǎn)生白噪聲的頻譜圖，case1產(chǎn)生信號(hào)的頻譜

14、圖。</p><p>　?。?）前面板結(jié)果演示</p><p>　　a. 如圖為正弦信號(hào)頻譜分析</p><p>　　b. 如圖為方波頻譜分析</p><p>　　c. 如圖為白噪聲頻譜分析</p><p><b>　　3.消噪演示儀</b></p><p><b&g

15、t;　　（1）基本原理</b></p><p>　　濾波器是一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定的頻率成分通過(guò)，而極大的衰減其他頻率成分。在測(cè)試裝置中，利用濾波器的這種選頻作用，可以濾除干擾噪聲或進(jìn)行譜分析。</p><p>　　此次，我使用的是低通濾波器和巴特沃斯濾波器，用他們分別對(duì)信號(hào)的噪聲進(jìn)行濾除，然后比較兩者。下面介紹這兩種濾波器的原理：</p><p&g

16、t;　　低通濾波器 從0~f1頻率之間，幅頻特性平直，它可以使信號(hào)中低于f1的頻率成分幾乎不受衰減的通過(guò)，而高于f1的頻率成分受到極大地衰減。</p><p>　　巴特沃斯濾波器 通頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)曲線最大限度平坦，沒(méi)有起伏，而在阻頻帶內(nèi)逐漸下降為0。巴特沃斯低通濾波器的幅度幅度平方函數(shù)H(W)2=1/[1+（w/wc）2N] </p><p><b>　?。?）框圖程序&l

17、t;/b></p><p>　　（3）前面板結(jié)果演示</p><p>　　a.未濾波前的方波信號(hào)</p><p>　　b.模擬低通濾波器的濾波結(jié)果</p><p>　　巴特沃斯濾波器的濾波結(jié)果</p><p><b>　　4.串口通信演示儀</b></p><p>&

18、lt;b>　　（1）基本原理</b></p><p>　　此串口通信演示儀可以在前面板上相應(yīng)的控件設(shè)置串口號(hào)、數(shù)據(jù)幀（起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位、）格式，波特率；在前面板上有文本輸入框和輸出框，用于輸入和顯示傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。在這次實(shí)驗(yàn)中我們把串口初始化為9600波特，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)位，而后我在文本輸入框輸入“wu”與我聯(lián)機(jī)的同學(xué)輸入“7777</p><

19、;p>　　運(yùn)行后在我的文本輸出框輸出了“7777”而與我聯(lián)機(jī)的同學(xué)也收到了“wu”。</p><p><b>　?。?）框圖流程</b></p><p>　　在此須注意不要忘記運(yùn)行前設(shè)置I/O為com1</p><p>　?。?）前面板結(jié)果演示</p><p><b>　　5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論</b>

20、</p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)主要任務(wù)是基于labview開(kāi)發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)函數(shù)發(fā)生器，頻譜分析儀，消噪演示儀及串口通信演示儀。Labview提供了豐富的仿真信號(hào)，包括三角波，正弦波，方波，多諧波，隨機(jī)噪聲信號(hào)等。此次課程設(shè)計(jì)結(jié)合測(cè)試與信號(hào)處理理論設(shè)計(jì)了三種虛擬儀器：函數(shù)發(fā)生器，頻譜分析儀和串口通信演示儀。</p><p>　　通過(guò)自身的努力和查閱相關(guān)資料解決了在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到一些常見(jiàn)的操作問(wèn)題

21、和過(guò)去理論學(xué)習(xí)中不清楚的內(nèi)容，通過(guò)理論和實(shí)踐的結(jié)合對(duì)虛擬儀器有了更深刻的理解。同時(shí)通過(guò)此次的虛擬儀器課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步學(xué)習(xí)運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)從事虛擬儀器的應(yīng)用、實(shí)現(xiàn)和測(cè)試的能力，以及獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。</p><p>　　任務(wù)三做串口通信演示儀，起初感覺(jué)很難下手，起初覺(jué)得很難做，最后通過(guò)查閱資料成功的做了出來(lái)回頭看一下也不過(guò)如此，因此我認(rèn)為任何東西只要敢于去做，敢于接受挑戰(zhàn)沒(méi)有什么困難是克服不了的，本次課

22、程設(shè)計(jì)讓我認(rèn)識(shí)了串口通信的流程，從一定程度上了解了他，我相信以后我再碰到類似的課題時(shí)就不會(huì)再有畏懼之心了。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 周福超，汪志勇，局滋培．基于LabVIEW的頻譜分析儀。儀器儀表學(xué)報(bào)，2002，S2:289~291</p><p>　　[2] 詹惠琴，古軍，袁亮．虛擬儀器設(shè)計(jì)

23、．北京：高等教育出版社，</p><p><b>　　2008 </b></p><p>　　[3] 楊樂(lè)平，李海濤，肖相生．LabVIEW程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用．北京：電</p><p>　　子工業(yè)出版社，2002 </p><p>　　[4] 張重雄．虛擬儀器技術(shù)分析與設(shè)計(jì)．北京：電子工業(yè)出版社，2007</p>